Các ông lớn công nghệ nỗ lực giải quyết bài toán tiêu thụ nước tại trung tâm dữ liệu

Vào thứ Hai vừa qua, SpaceX đã sửa đổi hồ sơ đăng ký cổ phiếu lần đầu ra công chúng (IPO) để cảnh báo rằng các điều kiện về nước—bao gồm sự khan hiếm, quy định và hạn hán—có thể hạn chế sự phát triển của trung tâm dữ liệu. SpaceX không phải là công ty duy nhất lo ngại về vấn đề này. Việc sử dụng nước đang trở thành một trong những vấn đề gây tranh cãi nhất trong ngành trung tâm dữ liệu hiện nay.

Một cuộc thăm dò gần đây của Gallup cho thấy 7 trên 10 người Mỹ phản đối việc phát triển trung tâm dữ liệu, trong đó lo ngại về sự khan hiếm nước đứng đầu danh sách các mối quan tâm về tài nguyên. Trước sự phản đối ngày càng gay gắt, một số công ty công nghệ đang gấp rút trấn an công chúng rằng họ đang đối mặt trực tiếp với vấn đề này.

Trung tâm dữ liệu chủ yếu sử dụng nước để làm mát các rack máy chủ, tỏa ra lượng nhiệt khổng lồ. Một kỹ thuật phổ biến được gọi là làm mát bay hơi (evaporative cooling) sử dụng nước ngọt để hấp thụ nhiệt, sau đó nước này được bơm đến tháp làm mát và bay hơi ra bên ngoài.

Việc sử dụng nhiều nước hơn có thể giúp các công ty công nghệ lớn tiết kiệm tiền và giảm khí thải bằng cách giảm điện năng cần thiết cho quá trình làm mát vốn phụ thuộc vào các bơm tiêu tốn nhiều năng lượng để tuần hoàn nước. Tuy nhiên, điều này cũng đi kèm với "dấu chân nước" lớn: Ví dụ, cơ sở của Google tại Council Bluffs, Iowa, sử dụng công nghệ làm mát bay hơi, đã tiêu thụ hơn 1 tỷ gallon nước vào năm 2024.

Theo một báo cáo năm 2024 của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, các trung tâm dữ liệu quy mô lớn (hyperscale) có thể tiêu thụ tới 33 tỷ gallon nước vào năm 2030 nếu họ phụ thuộc nhiều vào làm mát bay hơi. Con số này tương đương hoặc thậm chí thấp hơn so với các ngành công nghiệp tiêu tốn nhiều nước khác như nông nghiệp hoặc dầu khí, nhưng nó lại tạo ra rủi ro ở những khu vực nơi nguồn nước đã khan hiếm. Rủi ro này đặc biệt cấp thiết vào mùa hè, khi nhu cầu làm mát trung tâm dữ liệu có xu hướng tăng vọt cùng lúc với việc sử dụng nước dân sinh.

"Nước là một vấn đề mang tính địa phương và khu vực rất cao," nói Shaolei Ren, giáo sư kỹ thuật tại UC Riverside. "Đó là một nguồn lực hạn chế và chúng ta phải quản lý nó rất cẩn thận."

Một số gã khổng lồ công nghệ, bao gồm Microsoft, OpenAI và Oracle, đã đưa ra các tuyên bố trong những tháng gần đây cho biết họ đang chuyển hoàn toàn khỏi công nghệ làm mát bay hơi để tiết kiệm nước. Điều này bao gồm dự án mở rộng Stargate khổng lồ của OpenAI và Oracle tại một số bang, bao gồm cả một vùng thiếu nước tại Texas.

Google đang tiếp cận vấn đề theo một hướng khác. Vào thứ Tư, công ty đã công bố một loạt các cam kết liên quan đến nước đối với các cộng đồng nơi họ đặt trung tâm dữ liệu, cùng với thông báo tài trợ cho các dự án liên quan đến nước tại Mỹ.

Các cam kết bao gồm lời hứa bù đắp nhiều nước ngọt hơn mức công ty tiêu thụ thông qua đầu tư vào các dự án nước địa phương; mở rộng quy mô sử dụng nước tái chế và nước thải đã xử lý; và công bố việc sử dụng nước hàng năm tại các trung tâm dữ liệu. Google cũng hứa sẽ sử dụng "một khung dữ liệu" để quyết định thiết kế trung tâm dữ liệu nào sẽ hoạt động tốt nhất với các lưu vực nước địa phương.

Ben Townsend, người đứng đầu toàn cầu về cơ sở hạ tầng và bền vững tại Google, cho biết thiết kế trung tâm dữ liệu phức tạp hơn nhiều so với việc chỉ đơn giản là từ chối một loại hình làm mát trong mọi trường hợp. Ông cho biết công ty đã thực hiện các đánh giá thủy văn chi tiết cho các địa điểm của mình trong bốn năm qua để xác định loại hình làm mát nào sẽ hoạt động tốt nhất.

"Nước khan hiếm ở một số vùng và dồi dào ở những vùng khác," ông nói. "Một chiến lược 'một kích cỡ vừa cho tất cả' đơn giản là không hiệu quả."

Vào tháng 4, Google đã bảo vệ việc làm mát bay hơi cho các khu vực có nguồn nước "dồi dào" trong một hồ sơ gửi Liên minh Châu Âu, coi đây là điều cần thiết để phát triển các trung tâm dữ liệu thực sự bền vững. Các lập luận của Google phù hợp với nghiên cứu mới của Ren và nhóm của ông, người đã phát hiện ra rằng nếu tất cả các trung tâm dữ liệu ở Mỹ áp dụng một dạng nào đó của làm mát bay hơi trong thời gian nhu cầu cao điểm, nó có thể giải phóng thêm 10 đến 30 gigawatt điện năng. Ở những khu vực mà lưới điện bị quá tải nhưng tài nguyên nước thì không, việc sử dụng làm mát bay hơi có thể cung cấp khả năng dự phòng có ý nghĩa cho các công ty tiện ích đang cố gắng cân bằng tải.

"Nếu bạn không sử dụng nước, thách thức là bạn sẽ sử dụng nhiều điện năng hơn vào mùa hè, và điều đó sẽ đẩy chi phí lên," Ren nói.

Hầu hết các gã khổng lồ công nghệ, bao gồm cả Google, đã thấy lượng khí thải carbon tăng vọt do sự bùng nổ của AI. Việc hoàn toàn tránh xa làm mát bay hơi có thể làm tăng khí thải nếu các trung tâm dữ liệu phụ thuộc vào năng lượng bẩn để giữ cho cơ sở hạ tầng mát mẻ. Việc sử dụng ít làm mát bay hơi hơn cũng có thể có nghĩa là sử dụng nhiều nước hơn ngoài hiện trường để phát điện, tùy thuộc vào cách các trung tâm dữ liệu lấy điện.

Mặc dù có nỗ lực kiềm chế việc sử dụng nước, các công ty công nghệ vẫn đang gặp khó khăn trong việc thực hiện điều này—và điều này cuối cùng có thể ảnh hưởng đến kinh doanh. Ngay cả khi Microsoft đang chuyển dịch khỏi làm mát bay hơi, The New York Times đưa tin vào tháng 2 rằng hồ sơ nội bộ của công ty cho thấy việc sử dụng nước của họ dự kiến sẽ tăng vọt. Vào năm 2024, Google đã hủy kế hoạch cho một trung tâm dữ liệu bên ngoài Santiago, Chile, sau khi tòa án thu hồi một phần giấy phép do lo ngại về nước.

Priscilla Johnson, một cố vấn độc lập từng là giám đốc chiến lược nước của Microsoft từ năm 2017 đến năm 2020, đồng ý với Ren rằng có sự đánh đổi giữa nước và điện năng. Tuy nhiên, bà cho rằng có những cách để thúc đẩy các công ty phát triển các thiết kế tốt hơn sử dụng ít nước và năng lượng hơn. Sự phản đối của công chúng và các quy định, theo bà, là rất quan trọng.

"Ngành công nghiệp phải được thách thức để thiết kế thông minh hơn và đơn giản hóa mọi thứ," bà nói.