摘要：对更多数据中心的需求以及人工智能工作负载的快速发展，正在增加整个行业的用水量。由于整个行业缺乏透明度，用水量的准确性令人担忧，但一些组织终于开始公开透明。
据联合国称，水与气候变化密切相关。气候变化导致水温升高，加剧水污染和水质，而冰川融化则影响灌溉和供水。
能源生产高度依赖水资源，因此数据中心及其环境影响备受关注。数据中心直接和间接地消耗大量的电力、热能和水资源。
对更多数据中心的需求以及人工智能工作负载的快速发展，正在增加整个行业的用水量。由于整个行业缺乏透明度，用水量的准确性令人担忧，但一些组织终于开始公开透明。
数据中心用水方式有哪些不同?
数据中心在三个重要领域耗水量最大：冷却、加湿和发电。
数据中心拥有高度敏感且耗电的IT设备，其中许多设备持续运行。如果设备温度过高，可能会过热、发生故障甚至损坏。为了保持正常运行时间并避免设备故障，许多数据中心使用水冷系统来帮助设备保持在安全的温度。
据npj《清洁水》杂志的一篇文章称，数据中心的冷却机制有多种。这些机制包括：通过冷却水降低空气温度并将其用作传热机制的冷水机组;将热空气重新引导至湿介质以使水蒸发的冷却塔;以及将水喷入气流或热交换表面以冷却进入数据中心的空气的绝热节能器。虽然其中一些系统会循环使用水，但由于蒸发和水质维护，水损失是不可避免的。
较干燥的空气会产生静电积聚，从而导致静电放电。这对数据中心中的敏感设备非常危险。为了减少静电积聚，许多数据中心使用加湿系统来维持目标湿度水平。这些系统可以将水蒸发并将其添加到空气中或吸入空气以去除水分。
加湿系统中水管理的挑战之一是水垢积聚。当水在系统中循环并蒸发时，矿物质会被分离并残留。如果循环水中含有过多的矿物质，加湿效率就会下降。必须定期更换水。管理水质和效率有助于减少此过程中的水损失，但只能优化，而不能完全消除。
数据中心通过电力间接利用水。电力必须来自某个地方，无论是通过燃烧煤炭加热水并将蒸汽推入涡轮机，还是通过利用水流为涡轮机提供动力的水力发电厂。水损失对于基于化石燃料的发电厂和水力发电系统尤其令人担忧，尽管太阳能和风能在制造和建设过程中也会消耗水。
根据美国能源信息署的数据，发电的用水强度因技术而异。例如，2021 年，燃煤电厂的平均取水强度为每兆瓦时 (MWh) 19,185 加仑，而天然气平均取水强度为每兆瓦时 2,803 加仑。
数据中心管理员和业主必须了解不同发电方式的用水量差异，同时还要考虑数据中心的位置。通过探索各种能源及其相应的用水率，管理员和业主可以找到最可持续、最高效的方案。这些知识将使他们能够更好地追踪实际用水量，并深入了解减少间接用水量的策略，最终最大限度地减少对环境的影响。
现代数据中心的用水量是多少?
根据“世界计数”(The World Counts)——一个由开源社区驱动、汇总全球各组织用水数据的开源项目——的数据，全球每年的用水量超过 4.3 万亿立方米，约合 1.1 万亿加仑。截至 7 月，2025 年的淡水消耗量已超过 2.3 万亿吨。
谷歌、亚马逊和微软等科技巨头都会向公众公布其用水量数据;然而，这些统计数据的准确性存在一些争议。
2022年，谷歌发布了2021年的用水量统计数据，以展现其对气候意识强的数据中心制冷的承诺。2021年，谷歌的数据中心消耗了约43亿加仑水，平均每天45万加仑。
谷歌随后在其《2025年环境报告》中更新了这些数据，该报告称，2024年，谷歌的数据中心消耗了约81亿加仑水。短短三年内，谷歌的用水量几乎翻了一番。过去三年，人工智能(尤其是谷歌的AI概览功能)也取得了快速发展。人工智能的整合和演进导致能源消耗增加，进而导致用水量增加。
谷歌还声称，其水资源管理项目补充了约45亿加仑水，约占谷歌2024年淡水消耗量的64%。然而，这些数据仍存在一些质疑。
例如，凯罗斯基金会 (Kairos Fellowship) 的一份调查报告指出，这一指标具有误导性，因为谷歌正在使用其每年从水资源管理项目中节省的用水量来抵消其实际用水量。这些项目并非在水资源开采和消耗的源头完成，这意味着谷歌并未修复已经造成的损害。这使得我们难以充分衡量该公司的实际用水量。
虽然亚马逊尚未披露其用水总量，但该公司声称其 AWS 数据中心每千瓦时 (kWh) 耗水 0.15 升 (L)。平均每个数据中心每千瓦时耗水 1.8 升。这一指标被称为水利用效率 (WUE)，是由绿色网格组织 (The Green Grid) 开发的术语，用于衡量数据中心在用水可持续性及其与能源消耗的关系方面的表现。WUE 是用水量(升)与能源消耗(千瓦时)的比率。该比率越低，效率越高。
亚马逊宣布承诺到2030年实现水资源惠益。该公司将此解读为，回馈给社区和环境的水资源将超过其数据中心运营所消耗的水资源。亚马逊声称，到2024年，AWS已完成其水资源惠益目标的53%。
SourceMaterial 和《卫报》的一项调查发现，亚马逊拟在西班牙建设的三个数据中心每年获准使用约 755,720 立方米的水。这相当于足够灌溉超过 200 公顷(约 500 英亩)的玉米田，而玉米是该地区的主要作物之一。这让我们得以深入了解该公司数据中心的用水量，以及最终如何影响粮食生产。
微软微软目前在全球运营着 300 多个数据中心。据公司估计，这些数据中心的平均用水效率为 0.30 升/千瓦时。这比 2021 年的估计值(当时全球平均值为 0.49 升/千瓦时)提高了 39%。
有些设施的效率明显高于其他设施。例如，微软位于亚利桑那州(一个较为干旱的地区)的数据中心的WUE为1.52升/千瓦时，而新加坡数据中心的WUE为0.02升/千瓦时。
微软还承诺到2030年实现水资源节约。为了实现这一目标，微软将开始部署不会因蒸发而损失水分的闭环冷却系统。威斯康星州芒特普莱森特的一个数据中心将采用这项技术。该创新系统的日峰值用水量约为35万加仑。
据威斯康星公共广播电台报道，当地社区对此表示怀疑。当地水资源和农业项目主管质疑这些系统能否按预期运行。
科技巨头并非唯一造成过度用水的公司。大多数数据中心耗水量巨大，但许多公司并未公布或收集必要的数据，因此无法准确了解其数据中心的耗水量。
数据中心管理员必须认识到透明度的重要性，并公开其耗水量数据。这将有助于为行业树立标杆，并有助于实现新的可持续发展目标，确保行业尽其所能减少用水量，遏制气候变化，并保护水资源供应。
如何减少数据中心的用水量并更可持续地利用水资源
以下是数据中心限制用水量的几种方法：
收集并分析用水数据。将水分利用效率 (WUE) 确立为必要的跟踪指标。收集总用水量数据(包括直接用水量和间接用水量)，并进行用水评估以分析数据。这可以揭示用水量。寻找水资源再利用的方法。某些冷却系统(例如闭环系统)可以循环利用水以避免浪费。建立雨水和灰水收集系统，或将水循环利用到当地社区。尝试新的水资源管理技术。从传统冷却技术过渡到耗水量更低的替代冷却技术，例如浸入式冷却或针对特定服务器排的定向冷却。尝试寻找新的、更高效的水资源管理技术。例如，谷歌应用人工智能和机器学习技术在数据中心训练深度神经网络，以帮助优化水计量、监控和管理。更换旧系统。现代冷却系统和技术效率更高。评估旧设备并升级到更可持续的基础设施。在较冷的气候条件下建造新设施。地理位置对数据中心的可持续性发展至关重要。在炎热干燥的气候条件下建造的数据中心会给当地供水带来压力，需要更密集的冷却。在较冷的气候条件下建造的数据中心可以利用外部环境中的冷空气来维持设备温度。确保不浪费冷却剂。仔细检查设施内的所有开口，并妥善密封和填塞，以确保不浪费冷却剂。这有助于最大限度地提高冷却效率。使用除水以外的其他冷却方法。保持数据中心设备冷却的方法有很多。许多组织正在努力提供更环保的数据中心冷却方式。Novenco 使用利用外部空气的工业风扇来冷却数据中心。虽然这并不能完全杜绝用水，但可以显著减少用水量。探索替代水源。许多数据中心使用当地水库的饮用水。相反，应尽可能过渡到替代且更可持续的水源。例如，谷歌位于芬兰哈米纳的数据中心使用非饮用海水来冷却设备。参与水资源补充计划。一些组织，例如微软，与当地社区合作，投资于为最需要水的流域补充水资源的项目。这有助于保护和延长水资源供应。过渡到耗水量较低的电力来源。风能和太阳能发电厂的耗水量远低于基于化石燃料的发电技术，例如煤炭或天然气。考虑可用的方案，并尽可能过渡到更可持续、更节能的电力来源。从整体上考虑水资源。数据中心运营的许多方面都依赖于水，因此解决方案不能零敲碎打。世界经济论坛指出，采用循环水解决方案是建设和维护可持续数据中心的关键。超越单一的解决方案，整合更强大、更全面的用水原则，以更大规模地减少用水量。数据中心水资源可持续性的未来
未来几年，减少数据中心用水量的最大障碍是人工智能的快速普及。人工智能的水足迹已经呈天文数字增长。例如，根据《让人工智能不那么‘渴’：揭开并解决人工智能模型的秘密水足迹》一文，在微软数据中心培训一名法学硕士(LLM)可以直接蒸发70万升水。此外，到2027年，全球人工智能需求预计将消耗42亿至66亿立方米的水，这超过了英国一半人口的年用水总量。
如果不加以控制，数据中心的用水需求将给全球的企业、利益相关者和政府机构带来重大问题。水资源短缺、匮乏和压力将加剧，气候变化的影响，例如水资源枯竭和生物多样性丧失，也将进一步加剧。有必要通过管理用水、投资更高效的水技术和采用更可持续的水资源管理实践(例如循环水管理)来减轻这些环境影响。
来源：千家智客
