Jak obliczyć ślad wodny centrów danych?

Skąd może pochodzić woda? Z wód powierzchniowych i gruntowych, z wodociągów oraz ze źródeł szarych, takich jak oczyszczona woda z wanien czy zmywarek. Wykorzystywanie „wody z recyklingu” lub wody niezdatnej do picia do zaspokojenia potrzeb chłodzenia centrum danych jest powszechnie przyjętą praktyką oszczędzania ograniczonych zasobów wody pitnej, szczególnie na obszarach suchych lub narażonych na suszę – wyjaśnia EESI.

Skala poboru wody

Do czego więc odnosi się „zużycie wody” przez centra danych? Chodzi tu o ilość wody pobranej ze wód powierzchniowych i gruntowych pomniejszoną o wodę odprowadzaną przez centra (głównie ciepłą wodę pozostałą po chłodzeniu). Zużyta woda to zazwyczaj woda, która paruje lub jest w inny sposób wyłączana z bezpośredniego użytkowania przez ludzi. Pobór świeżej wody z lokalnych strumieni lub podziemnych warstw wodonośnych może prowadzić do wyczerpania warstw wodonośnych, szczególnie na obszarach dotkniętych niedoborem wody.

Około 80% wody (zwykle słodkiej) pobieranej przez centra danych odparowuje – alarmuje EESI, a pozostała część jest odprowadzana do komunalnych oczyszczalni ścieków. W dodatku duża ilość ścieków z centrów danych może przytłaczać istniejące lokalne obiekty, które nie zostały zaprojektowane do obsługi tak dużej ilości ścieków.

Oczywiście, przy obliczaniu zużycia wody przez centra danych bierze się pod uwagę także wodę z elektrowni, z których czerpana jest energia. Pobór wody przez te elektrownie stanowi poważne źródło jej niedoboru, szczególnie na obszarach narażonych na suszę oraz latem, kiedy poziom wody jest niższy, a zapotrzebowanie na energię elektryczną wyższe – pisze amerykańska organizacja.

Pośrednie zużycie wody (pochodzące z energii elektrycznej) przez centra danych w Stanach Zjednoczonych w 2023 r. wyniosło około 211 miliardów galonów. Biorąc pod uwagę to, że w 2023 r. centra danych zużyły 176 terawatogodzin (TWh) energii elektrycznej, pośrednie zużycie wody przez centra można oszacować na średnio 1,2 galona na kWh w skali kraju w 2023 r. Ponieważ oczekuje się, że centra danych będą zużywać do 1050 TWh rocznie do 2030 r., zużycie wody będzie jednocześnie rosło.

Woda zarzewiem wojen

Obecnie jesteśmy świadkami kolejnej wojny, która w olbrzymim stopniu powiązana jest z ropą – nie chodzi tu o samą „walkę” o ten zasób, ale o to, jak broniący się Iran jest w stanie wykorzystywać swoje strategiczne położenie geograficzne, by wpływać na międzynarodowe zależności gospodarcze. Prezydent Turcji Recep Tayyip Erdogan stwierdził niedawno, że „walki, które toczyły się w ubiegłym stuleciu o ropę naftową i paliwa, wkrótce będą toczyć się o wodę. Patrząc na konflikty wokół nas, już widzimy tego oznaki”.

Sama Turcja zmaga się z nietypowym problemem - powstającymi w ziemi lejowatymi zapadliskami, które w ostatnich latach pojawiają się tam coraz częściej, zagrażają uprawom w regionie, o czym pisała na łamach E24 red. Alicja Jankowska. Problem ten nasila się w wyniku długotrwałych susz napędzanych przez zmianę klimatu i – wynikającego z tego – nadmiernego poboru wód gruntowych na potrzeby nawadniania pól uprawnych. A zazwyczaj, gdy mamy do czynienia z widocznym wpływem naszej działalności

„W stuleciu, w którym zaostrza się rywalizacja o władzę w każdej dziedzinie, najbardziej strategicznym i cennym zasobem, a także głównym elementem produkcji i energii, jest woda” – stwierdził Erdogan, cytowany przez dziennik „Hurriyet”.

Turecki prezydent zwrócił uwagę na presję na zasoby wodne spowodowaną zmianami klimatu, suszą, wzrostem populacji, szybką urbanizacją i industrializacją. Zauważył, że podczas gdy globalna średnia roczna suma opadów wynosi 990 milimetrów, w Turcji spada ich zaledwie 574 milimetry.

Od 2002 r. w Turcji powstało 805 tam, ponad 500 sztucznych akwenów, niemal 2 tys. obiektów irygacyjnych i niemal 400 punktów uzdatniania wody. Łącznie podjęte przez Ankarę wysiłki zwiększyły pojemność retencyjną kraju o 896 milionów metrów sześciennych – wyjaśnia PAP.

Woda miała (i ma) także olbrzymie znaczenie w konflikcie między Indiami a Pakistanem, który zaostrzył się w maju ubiegłego roku. Od czasu wyodrębnienia się jako niezależnych krajów z Indii Brytyjskich, między Delhi a Islamabadem doszło do czterech wojen. Trzy z nich dotyczyły przejęcia kontroli nad leżącym w dolinie Indusu regionem Kaszmiru – już w 1947 r., następnie w 1965 r. oraz w 1999 r.

Z kolei w Afganistanie do olbrzymiego ubóstwa i na powrót drastycznie ograniczanymi prawami człowieka, przede wszystkim kobiet i dziewczynek, dochodzi dramatyczna sytuacja dotycząca wody. Zgodnie z raportem organizacji pozarządowej Mercy Corps Kabul, stolica Afganistanu, może stać się pierwszym współczesnym miastem, w którym zabraknie wody. Wszystkie warstwy wodonośne w tym 7-milionowym mieście mogą wyschnąć już w 2030 r. – pisała w czerwcu 2025 r. red. Alicja Jankowska na łamach E24.

Woda ma także swoje znaczenie w trwającej wojnie w regionie Zatoki Perskiej - Iran zagroził zniszczeniem infrastruktury do odsalania wody morskiej w sąsiednich krajach pod koniec marca. Teheran spełnił tę groźbę – 3 kwietnia w wyniku ataku na Kuwejt uszkodzone zostały elektrownia oraz instalacje odsalania wody morskiej. Wcześniej 30 marca uszkodzono w ataku budynek usługowy w zakładzie. Zginął wówczas pochodzący z Indii pracownik.

Kuwejt eksploatuje kilka dużych, zintegrowanych elektrowni i zakładów odsalania wody na terytorium całego państwa. Stanowią one trzon krajowej sieci usług komunalnych. Zakłócenia pracy elektrowni także mogą mieć natychmiastowe konsekwencje, ponieważ Kuwejt musi stale odsalać wodę, aby zaspokoić krajowy popyt – przekazała Polska Agencja Prasowa.

Państwo to jest w dużym stopniu uzależnione od odsalania – około 90 proc. wody pitnej produkuje się z wody morskiej, co sprawia, że funkcjonowanie tych instalacji ma krytyczne znaczenie – opisała PAP.

Podobnych miejsc na świecie – w których woda staje się towarem deficytowym – jest mnóstwo. Nawet w Polsce, kraju niepustynnym, mówimy o suszy hydrologicznej. Polska ma jedne z niższych zasobów wód powierzchniowych w Europie – odnawialne zasoby wodne są na poziomie około 1,6 tys. m³ na mieszkańca. Zgodnie z danymi FAO AQUASTAT z 2017 r. niższe mają jedynie Czechy, Dania, Cypr i Malta.

Świadome korzystanie

Spójrzmy więc na ogólną sytuację: wiele regionów świata mierzy się z niskimi zasobami wody, część z nich opiera się na technikach odsalania, by zapewnić sobie dostęp do wody pitnej. Woda ma szerokie zastosowanie przy procesach chłodzenia w elektrowniach, jak choćby w powstającej w Choczewie nad morzem pierwszej polskiej elektrowni jądrowej. A do tego w wyniku gwałtownego rozwoju sztucznej inteligencji dochodzą centra danych, które wykorzystują zarówno mnóstwo energii, jak i po prostu wody.

Warto tutaj zaznaczyć, że tak, jak powinniśmy oszczędzać zwykłą wodę w kranie, pamiętać o gaszeniu światła, by oszczędzać energię, czy przestawić się na transport publiczny, by nie wykorzystywać nadmiernie paliwa, to warto również kontrolować swoje korzystanie z AI. I nie chodzi tu tylko o kwestie społeczne – o dogłębne zmiany, jakie nowe technologie wprowadzają do naszego życia, o „ogłupianie” ludzi na rzecz „rozwoju” maszyn, ale również o świadomość tego, że korzystając z jednego dobrodziejstwa cywilizacji (rzecz względna), możemy działać na niekorzyść zasobów, takich jak woda.

Czy można coś z tym zrobić? Pozostaje nam mieć nadzieję na to, że tak – że ten ciągły rozwój jednak pcha nas do przodu (choć trudno ją dzielić, czytając statystyki dotyczące choćby wpływu mediów społecznościowych na nasze mózgi).

Problem został jednak szybko zauważony i nagłośniony. A jego rozpoznanie to już pierwszy krok do rozwiązania. ABB, globalna firma technologiczna, rozwija wraz z NVIDIA nową generację systemów zasilania dla centrów danych obsługujących sztuczną inteligencję. Współpraca koncentruje się na wykorzystaniu architektury opartej na prądzie stałym (DC), która pozwala znacząco ograniczyć straty energii i przygotować centra danych na gwałtowny wzrost potrzeb energetycznych związanych z rozwojem AI – czytamy w nowo przesłanej informacji prasowej.

ABB zamierza wykorzystać przy realizacji projektu swoje doświadczenie w budowie energooszczędnych systemów zasilania wykorzystywanych m.in. w przemyśle morskim. Według obliczeń firmy, jednostki morskie wykorzystujące systemy o napięciu 1000 V DC i mocy do 20 MW, odnotowują spadek zużycia energii o 20-40 proc., a koszt ich utrzymania zredukowano prawie o jedną trzecią. Architektura oparta na prądzie stałym może mieć zastosowanie także w centrach danych, które mierzą się dziś z podobnymi wyzwaniami w zakresie efektywności energetycznej i skalowalności – oceniono w komunikacie.

Analizy oparte na danych Polskich Sieci Elektroenergetycznych wskazują, że roczne zużycie energii przez centra danych w Polsce może w kolejnych latach zbliżyć się do 9 TWh. W ujęciu globalnym Międzynarodowa Agencja Energetyczna zalicza centra danych i obciążenia AI do najszybciej rosnących źródeł popytu na energię elektryczną.
Komunikat ABB

Nie taki diabeł straszny... ?

Zgodnie z analizą Polskiego Instytutu Ekonomicznego obecnie średniej wielkości centra danych zużywają rocznie tyle wody, co 1 tys. gospodarstw domowych, a duże centra w USA tyle, co miasto liczące 50 tys. mieszkańców.

Według Instytutu, o ile różnego typu działania (np. rozsyłanie do odbiorców wraz z rachunkami za wodę wskazówek, jak ją oszczędzać) mogą ograniczyć indywidualne zużycie, to jednak zużycie przez centra danych może pogłębiać deficyty wody w różnych miejscach. Jako przykład podano Arizonę – wybudowano tam olbrzymie centra danych, nie poświęcając wystarczającej uwagi temu, że ze względu na bardzo suchy klimat, stan ten narażony jest na problemy z zapewnieniem wody swoim mieszkańcom. 

Ale! Jak się okazuje, pomimo ostrzeżeń i obaw: chociaż Arizona wkrótce będzie domem dla prawie 200 centrów danych i fabryk chipów, obiekty te nie spowodowały jeszcze znaczącego wzrostu zużycia wody w stanie. Dokładny wpływ tych firm na zaopatrzenie w wodę jest trudny do oszacowania ze względu na zachowywanie swojego zużycia wody w tajemnicy, ale ogólny obraz sugeruje, że znalazły one sposoby na zminimalizowanie swojego wpływu, czy to poprzez nowe technologie chłodzenia, czy poprzez recykling wody na miejscu - opisuje portal Grist.

Grist wysłał pytania dotyczące zużycia wody do kilku hiperskalowych firm i deweloperów realizujących projekty centrów danych w regionie Phoenix. Żadna z nich nie przedstawiła szacunków zużycia wody na poziomie obiektów, ale kilka firm podkreśliło swoje zobowiązania do stosowania, gdy jest to możliwe, systemów chłodzenia o niskim lub zerowym zużyciu wody. Rzecznik Amazona powiedział, że „używamy wody tylko wtedy, gdy jest to konieczne”, a w komunikacie prasowym Meta stwierdzono, że firma korzysta z systemów bezwodnych „w zależności od lokalnych warunków”, takich jak klimat i dostęp do energii elektrycznej. Rzecznik Microsoftu poinformował, że chłodzone wodą centra danych firmy w Arizonie zużywają wodę tylko wtedy, gdy temperatura przekracza 85 stopni Fahrenheita (29 stopni Celsjusza) i że firma będzie w przyszłości budować w Arizonie wyłącznie centra danych bezwodne.
Portal Grist

Organizacje rządowe i pozarządowe wdrażają różne rozwiązania promujące oszczędzanie wody w centrach danych. Jedną z takich inicjatyw, jest wyliczanie i deklarowanie efektywności w wykorzystaniu wody (WUE). Dobrym sygnałem płynącym z samej branży jest trend do tworzenia bardziej efektywnych i oszczędnych rozwiązań chłodniczych, które redukują nie tylko zużycie prądu, ale także wody - opisał PIE.