数据中心如何加深水危机
快速阅读: 《商业内幕》消息，科罗拉多河滋养美国七州，但数据中心耗水加剧水资源紧张。科技公司大量建设耗水设施，引发争议。
科罗拉多河在美国七个州内流淌超过1450英里，形成壮观的峡谷，并在流入墨西哥之前为四千万人提供饮用水。过度使用可能会使这条关键的美国动脉干涸，它滋养着从丹佛到洛杉矶的人们，并滋养着加利福尼亚州帝国谷和亚利桑那州尤马地区的农田——这两个地区是世界上最富饶的农业区之一。目前，一些亚利桑那州的开发商因担忧供水不足而停工。凤凰城南部的棉花农民已经将数以千计的英亩土地撂荒。洛杉矶居民已停止浇灌草坪。各州正在根据已有103年历史的《科罗拉多河公约》重新协商配额。现在，在该地区最干旱的地段，科技公司正引入大量耗水的数据中心。《商业内幕》审查的文件显示，这些大型数据中心，即足球场大小的设施，装满了为人工智能革命提供动力的计算机服务器，每个数据中心每天可能需要数百万加仑的水，足以供数十万人使用。
现在，在该地区最干旱的地段，科技公司正引入大量耗水的数据中心。《商业内幕》发现，40%的全国计划中和现有的数据中心位于非营利组织世界资源研究所（专注于可持续性研究）所定义的“极度高”或“高”水资源短缺地区。对于最大的数据中心来说，这一比例甚至更高，达到43%，这些数据中心每小时使用40兆瓦时或更多的电力。
现在，在该地区最干旱的地段，科技公司正引入大量耗水的数据中心。在《商业内幕》的分析中，两家公司在高或极度缺水地区拥有最多的数据中心：亚马逊有81个，微软有23个。就其数据中心的比例而言，微软在这些干旱地区排名第一，有52%的数据中心位于那里。这些公司并不刻意寻找干旱的地区——他们去亚利桑那州等地的原因包括土地充足和稳定的电力供应。他们在全美各地的城市和城镇与当地官员谈判，声称他们带来的投资、税收收入和其他经济效益将值得。即使在像亚利桑那州Goodyear这样的干旱地区，这也可以是一个有吸引力的提议，Goodyear已经与微软就一个数据中心综合体进行了多年的谈判。“这很具有挑战性，因为他们是一家大公司，而我们是一个小城市。”前Goodyear市议会成员比尔·斯蒂普（Bill Stipp）表示，尽管他对水资源存在担忧，但他仍投票批准了该项目的各个阶段。微软发言人本·威尔斯克（Ben Wilsker）称，该公司与Goodyear市的协议“对双方都有利”。他拒绝评论该公司在行业领先的百分比。
数据中心历史上需要大量的水来冷却它们众多强大的芯片。较少依赖水的冷却技术逐渐增多，但仍不常见。据一名公司发言人表示，亚马逊仍偏好使用水密集型的蒸发冷却技术，尽管并非所有数据中心都使用这种方法。与已学会使用回收水的农民或高尔夫球场不同，使用水进行冷却的数据中心主要依赖于新鲜水源。
在AI热潮之前，科技巨头便以耗水量大著称。根据《环境研究字母》2021年的一篇论文，2018年该行业已经是美国十大商业或工业用水用户之一。如今，这些公司正向其数据中心运营投入数百亿美元。《商业内幕》利用数据中心必须为其备用发电机获得的许可证创建了一份全面的设施清单，并将名称和地址映射到世界资源研究所的水资源短缺追踪器上。我们在现在正在就科罗拉多河配额进行谈判的四个州发现了24个最大的数据中心和379个较小的数据中心。美国其他水资源短缺的地区，如德克萨斯州和上中西部地区，也设有大型且耗水的数据中心。
碎片化的监管很难准确确定某个数据中心具体使用了多少水。数百个水务区掌控着水源，许多水务区拒绝透露客户用水数据。这些公司对项目信息高度保密，通常会通过有限责任公司并签署保密协议与地方官员进行沟通。《商业内幕》的记录请求经常在经历严重水资源短缺的西部州水务区被阻止。例如，在科罗拉多州，丹佛水务局询问其服务范围内的数据中心是否愿意公开其记录。除了一个之外，其他都拒绝了。
很难准确确定某个数据中心具体使用了多少水。数百个水务区掌控着水源，许多水务区拒绝透露客户用水数据。这些公司对项目信息高度保密，通常会通过有限责任公司并签署保密协议与地方官员进行沟通。随后，公用事业公司采取了法律手段以阻止信息泄露。在亚利桑那州，图森和斯科茨代尔仅发布匿名数据，理由是当地隐私法规。当《商业内幕》获得数据中心的经济发展协议时，许多地方机构都删去了用水情况，至少有一处提及商业机密。
尽管如此，还是有一些数据浮出水面。用水量可以有很大差异。俄勒冈州赫米斯顿的两座亚马逊设施在2023年共使用了6680万加仑的水。在亚利桑那州梅萨，Meta达成了一项协议，允许一个设施每天使用多达400万加仑的水——根据美国环保局的估计，美国人每天使用82加仑，这足以满足近49,000人的需求。即使这些数字也低估了总的影响。由弗吉尼亚理工大学和劳伦斯伯克利国家实验室学者进行的2021年研究发现，仅有约四分之一的数据中心用水是直接用于冷却的。其余75%是通过数据中心依赖的电力生产间接使用的。加州大学河滨分校计算机工程副教授Shao Lei Ren表示，许多科技公司并未在其用水计算中考虑电力生产的用水需求。“我们了解几乎所有农业相关产品的生命周期用水足迹，”他在最近的一次演讲中提到。“但我们几乎对AI的真实用水足迹一无所知。”
Meta的发言人Melanie Roe将公司被允许的用水量描述为“理论最大值”，并表示实际用水量预计会更少。在亚利桑那州梅萨建设中的谷歌数据中心。谷歌曾寻求每天使用多达400万加仑的水，但现在表示将使用空气冷却。
在整个西部地区，公共官员和公用事业管理人员正在努力应对该地区水资源需求的增加。“数据中心带来了一些难题，”作为科罗拉多河上游委员会成员、也是科罗拉多河谈判中州领导人的Rebecca Mitchell在接受采访时表示，“如果你在系统上增加了更大的需求，你必须弄清楚它来自何处。而且它必须来自你自己的银行，而不是别人的。”
在科罗拉多州节约用水
在丹佛，数据中心开发商CoreSite于10月撤回了价值900万美元的税收减免申请，因为市议会质疑该公司计划每天使用多达80.5万加仑的水，相当于16,000户家庭的用水量，《丹佛邮报》报道称。“我对给予一家使用我们最宝贵资源的公司的税收激励感到非常担忧，”市议员Flor Alvidrez在8月市议会委员会会议上表示。
在附近的奥罗拉，水务官员是全国最积极限制数据中心和其他工业超级用户（如瓶装水厂和矿山）用水的部门之一。奥罗拉是全国发展最快的城市之一，认为其供水是限制这种增长的潜在因素。“如果你要来到奥罗拉，”奥罗拉水务总经理Marshall Brown说，“你必须想办法提高效率。”
几家数据中心公司曾前往奥罗拉与水务官员会面，但一旦得知其严格的水务法规后便失去了兴趣，奥罗拉水务前发言人Greg Baker在8月表示。
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QTS是美国最大的数据中心运营商之一，根据《商业内幕》的统计，其在美国有34家设施，采用了更昂贵的制冷技术，使用制冷剂冷却。根据《商业内幕》获得的奥罗拉水务记录，其奥罗拉设施的年度用水配额为525,600加仑。这比一些设施一天使用的还少，相当于少数餐馆的用水量，QTS的一位发言人表示，并补充说其中没有用于冷却中心的服务器。如果超出额度，就必须支付附加费，但这个总数不包括灌溉和其他用途，预计每年需要110万加仑的水，根据一位奥罗拉水务官员的说法。截至2023年，该公司约有一半的数据中心使用这种节水技术。QTS的一位发言人表示，自2018年以来，该公司建造的任何数据中心都没有使用水来冷却。
与梅萨达成的协议允许Meta计划中的数据中心每天使用多达400万加仑的水。
“典型的数据中心每天可消耗高达500万加仑的水，”QTS在2023年的白皮书中写道。“人们对这些设施如何影响水资源，尤其是在已经面临水资源紧张的地区，越来越关注。为了成为好邻居，数据中心需要采用节水策略。”
沙漠中的数据中心
8月，Yadi Wang站在凤凰城西南约100英里处的科罗拉多河支流干涸的河床上。气温迅速接近三位数，而还不到上午10点。Oatman Flats Ranch的经理Wang解释了水曾经流经这段格兰河，这里曾有海狸和棉木树。现在，他穿着带檐的皮革帽子和卡hartt牛仔裤说，这里是该州最荒凉的地方之一。“这和撒哈拉沙漠没什么两样，”Wang说着，拿起一把沙土。干燥的颗粒很容易从他的指缝中滑落。
自20世纪90年代以来，亚利桑那州一直处于长期干旱状态。气温上升只会增加用水需求。去年凤凰城创下了连续113天高温达到或超过100华氏度的纪录。水的获取决定一切。1980年，该州通过了地下水管理法案，要求某些人口最稠密地区的城市和开发商证明他们有足够的水供未来100年使用，才能开始新项目。从那时起，对水的争夺只变得更加激烈。州长Katie Hobbs最近限制了凤凰城外一个未能证明有足够的地下水的地区住宅建设的增长。农业生产者已经开始努力节约用水。然而，亚利桑那州已成为美国最大的数据中心市场之一。如果所有Business Insider识别的数据中心投入运营，它将在能源消耗方面仅次于弗吉尼亚州，成为全国第二大市场，在设施数量上位列第六，共有52个。马里科帕县（凤凰城所在地）拥有全国最大的数据中心集群之一，有48个校区。2013年，州立法者通过了强有力的税收激励措施，推动了这一增长。公司纷纷涌入沙漠，以利用免费资金、廉价且充足的电力和便宜的土地。2021年，立法者将这些优惠延长至2033年。在亚利桑那州马里科帕县，如果所有获得许可的数据中心上线，Business Insider估计它们消耗的电力相当于330万个美国家庭的用电量。
该州的水资源管理体系支离破碎，未能跟上步伐。科罗拉多河的水受到严格监管，1980年的法律规范了人口密集地区地下水的开采，但这些区域以外的井基本上可以不受限制地运行。大型科技公司可以寻找愿意分配数据中心所需用水的市政当局。他们找到了许多愿意接受的地区，通常是在凤凰城较为贫困的外围地区，那里的城市官员如Goodyear和El Mirage近年来已批准了大规模的数据中心开发项目。
“委员会对欢迎经济发展进入我们的城市充满热情，”El Mirage市长Alexis Hermosillo在接受采访时说。她补充道，批准数据中心是“与这种思维方式和优先事项一致的”。
每天500万加仑
Ron Rayner一直在观察凤凰城西部的数据中心建设。他和他的家人在Goodyear从事农业数十年，种植棉花、苜蓿和其他作物，土地由他们自己拥有或租赁。他们的农业社区已被发展所改变，包括新的亚马逊仓库、住宅区和数据中心。凤凰城西部延伸到沙漠中。位于Goodyear郊区的微软数据中心可能需要足够的水供数万名美国人使用。
几年前，Rayner在他办公室的墙上钉了一张航拍照片，显示他和兄弟们在A Tumbling-T Ranches耕种的土地。每当他们租用土地的所有者将其中一块土地卖给开发商时，他们都会在该地块上画一个大大的X。Rayner估计他们已经失去了约2000英亩土地，大约是他们曾经耕种土地的三分之一。“这张地图上到处都是大大的X，”Rayner说，“它们已经没了，结束了，你知道的。它们永远不会回来了。”
其中一份租赁合同是2018年在Goodyear终止的。新业主是微软，该公司以4800万美元购买了这块260英亩土地以及另外19英亩，用于建造数据中心园区。最初的用水计划未能通过。微软向市议会申请快速审批，以开始建造园区内的前两个中心，这些中心计划使用直接蒸发冷却技术，这是更耗水的冷却技术之一。根据Goodyear市文件，微软计划其Goodyear园区内每个建筑每天使用100万加仑水，每年总计18.3亿加仑。平均而言，这足以满足约61,000名美国人的需求，略超过该市人口的一半。
微软购买土地使其获得了地下水源的所有权，但在如此干旱的气候中为数据中心抽取如此大量的水令人担忧。“起初的水资源状况有点吓人，”前Goodyear市议会成员Stipp告诉Business Insider，称早期预测表明该公司需要的水量超过了当地供应能力。“你看着它会说，‘天哪，这真是很多水。’”
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微软获得了快速审批。Stipp表示，他认为微软带来的预期税收收入对Goodyear来说太好了，无法拒绝，而且该市的水资源可以满足需求。但公司和市政府仍需解决由此产生的大量废水问题。微软计划处理其废水，并通过管道将其输送到Goodyear饮用水处理厂，文件中提到。只要处理后的废水符合污染规则，就可以注入Goodyear的饮用水供应系统。
微软很快改变了主意：其数据中心排放的废水将超出Goodyear的基础设施承受能力。“微软，”一份2023年3月的市议会报告中写道，“实际上放弃了原来的计划。”微软的新方案则是将废水排入城市的污水处理厂，使得以后难以将其用作城市饮用水。然后，又有一个修改：微软的废水量高达每天120万加仑，也会超出污水处理厂的处理能力。
微软很快改变了主意：其数据中心排放的废水将超出Goodyear的基础设施承受能力。“微软，”一份2023年3月的市议会报告中写道，“实际上放弃了原来的计划。”最后，微软同意，其在前三座建筑之后建造的任何建筑都将采用机械空气冷却，这会消耗更多能源但较少用水。Goodyear同意扩建其污水处理厂，以每天处理额外的300万加仑废水，足以处理微软的用水量，费用为9000万美元。微软承担了其中的3600万美元，Goodyear承担其余部分。
Wilsker，微软发言人表示，公司在进行可行性研究后改变了方向，并还支付了900万美元用于其他水利基础设施。他表示，其三个设施仅在特定温度下使用直接蒸发冷却，从而将冷却用水减少到一年中的不到40%。Goodyear官员告诉Business Insider，数据中心带来了就业机会和其他经济效益，而微软当前的用水计划使其能够依赖其州指定的用水权，因此不会从城市的官方供水中取水。
补偿游戏
科技公司设定了大胆的承诺来抵消其用水量。根据BI的统计，微软已有44个美国数据中心建成或正在建设中，尽管其2023年的可持续性报告显示，其净用水量为21亿加仑，但仍承诺到2030年实现“水正收益”。Meta表示，它将在2030年前“比我们全球运营所消耗的水更多地返还给环境”。据BI统计，它已有32个建成或获准的数据中心，其中28%位于高或极高缺水地区。Google——根据BI发现，其有47个获准的美国数据中心，其中19%位于极度干旱地区——承诺到2030年“补回120%的淡水”。2023年，亚马逊承诺到2030年实现“水正收益”。该公司表示，到去年年底，它已经完成了53%的目标。QTS设定了每年减少其“用水效率”5%的目标。
像QTS一样，其他公司也在开发节水技术。Google使用非饮用水源进行部分冷却，发言人Devon Smiley表示，该公司已将梅萨的一个设施转换为空气冷却，并且不会在严重缺水地区使用水来冷却未来的数据中心。微软在其凤凰城最新数据中心的设计中采用了封闭式液冷系统，从而大大减少了用水量，该公司云基础设施高级总监Alistair Speirs表示。在较旧的数据中心，微软依靠绝热冷却，即用水湿润类似网状的材料，并通过大型风扇将空气强制通过该材料以降温。当外部环境温度低于85华氏度时，将外界空气带入以冷却服务器。
像QTS一样，其他公司也在开发节水技术。Google使用非饮用水源进行部分冷却，发言人Devon Smiley表示，该公司已将梅萨的一个设施转换为空气冷却，并且不会在严重缺水地区使用水来冷却未来的数据中心。
8月，微软表示，所有新建的数据中心都将设计为在计算机芯片层面冷却服务器，除了在施工期间填充系统外，无需用水。行业专家表示，许多数据中心技术仍然依赖数百万加仑的饮用水。微软数据中心工程副总裁Steve Solomon在一次采访中表示，如果其冷却技术涉及湿化数据中心内部循环的空气，那么数据中心就需要饮用水。他说，如果人类要吸入它，水必须不含细菌或其他污染物。
超过40%的美国数据中心建在高或极高缺水地区，包括Goodyear。
谷歌的数据中心在2023年消耗了61亿加仑的水，比前一年增加了17%，其中绝大多数是饮用水。在2024年的一份报告中，谷歌表示，其数据中心使用的水量相当于西南部41个高尔夫球场的用水量。UC Riverside的研究员Ren称这个比较“至少是不公平的”，因为许多高尔夫球场使用的是废水而不是饮用水进行灌溉。
越来越多的西部干旱地区的市政当局决定对数据中心和其他大型用水户进行密切监控，并在某些情况下拒绝公司的要求。在梅萨，城市官员限制大型用水户的供水，Meta找到了合作伙伴——Gila River Indian Community，这是居住在科罗拉多河流域的30个部落之一，也是2004年法律挑战的胜利者，使该社区获得了河流部分争议性水源的使用权。该社区赢得的水不仅能满足其南部凤凰城附近15000名居民的需求，还承诺为其经济提供动力。该社区与一家当地公用事业公司合作创建了Gila River Water Storage，该机构将社区未使用的科罗拉多河配额转化为地下储备，总量达1.62万亿加仑。2021年，当梅萨官员告诉Meta它需要为拟建的数据中心所需的额外水源时，该社区已做好准备。当时，该市将大型用水户的供水限制在每天约50万加仑（去年降低了上限），而Meta需要2.5倍于此的数量。因此，Meta转向了Gila River Water Storage。根据与市政府的25年协议，该公司购买了存储信用额度并转交给市政府。随后，梅萨给予该公司允许，只要Meta满足某些条件，就可以每天提取多达400万加仑的水。2021年，当梅萨官员告诉Meta它需要为拟建的数据中心所需的额外水源时，该社区已做好准备。当时，该市将大型用水户的供水限制在每天约50万加仑（去年降低了上限），而Meta需要2.5倍于此的数量。Meta还为纳瓦霍水项目提供了资金，该项目旨在为纳瓦霍族居民提供饮用水。
梅萨市议会成员珍·达夫（Jenn Duff）自称是“沙漠老手”，她一生都在西南部生活，是唯一一位反对该协议的议员。她说，她被亚利桑那州立大学凯尔水政策中心（Kyl Center for Water Policy）发布的一份报告所震惊，该报告表明亚利桑那州的水资源可能比官员们认为的要少。“我们正经历严重的干旱，而且有一个大型用水单位要进来，我开始阅读这些出版物，感到非常担忧，”达夫在接受采访时说。她仍然随身携带这份报告，封面已经撕裂了。“我只是认为，用水冷却的数据中心不应该建在沙漠中。”
根据投票记录，今年离职的市长约翰·吉尔斯（John Giles）表示支持该项目，并指出该公司已被告知需要购买存储信用额度，并被建议要注意水资源问题。没有保证在Meta的所有合同中都能获得用水保障，因为对科罗拉多河的所有用水主张——包括原住民配额——都处于谈判之中。Meta发言人告诉《商业内幕》杂志，公司会定期与梅萨市官员会面，以确保其遵守对城市的用水承诺。
代表吉拉河印第安社区的律师杰森·豪特（Jason Hauter）表示，尽管从科罗拉多河获得的可用水资源未来存在不确定性，但“我们不认为中央亚利桑那或该社区的水资源供应会被取消”。
由于用水量较少的冷却技术仍然很少见，企业已转向一种被称为“企业水资源管理”的策略来实现目标。这涉及支付其他人节约用水，然后使用标准计算方法获得抵消公司用水的信用额度。例如，Meta帮助资助了广袤的纳瓦霍族的饮用水获取和防止蒸发的灌溉管道。据发言人罗伊（Roe）称，Meta在亚利桑那州有12个项目，预计建成后将恢复8.83亿加仑的水。微软也通过购买吉拉河水库的存储信用额度作为其管理努力的一部分，还参与了一些更具争议性的补偿措施。根据一份公司报告，作为一项州级保护计划的一部分，它帮助资助了对科罗拉多河印第安部落的补偿，使他们放弃种植1万英亩农田，尽管这种休耕做法在沙漠地区已经不再流行。
亚利桑那州的 Verde 河上的滴灌系统为沙漠中的农业节约了水资源。
“在亚利桑那州，休耕农田会导致土地失去肥力，因为富含养分的表层土壤会随风飘走，”奥特曼弗拉茨牧场的主人达克斯·汉森（Dax Hansen）说道，“这整个过程都很糟糕。农民赚了一点钱，但他们的土地却被毁掉了。你最终会得到更多的尘土、更多的尘暴、更严重的污染，等等。”
“关于企业水资源管理以及如何管理它，我们有一个健康的讨论，我们很幸运，商业界和企业愿意这样做，”亚利桑那州大自然保护协会的项目经理金伯利·肖内克（Kimberly Schonek）在接受采访时表示，“我们也希望小心不要给他们提供掩护。”
汉娜·贝克勒和罗斯玛丽·霍提供了报道。
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致谢
数据说明：《商业内幕》利用数据中心备用发电机发放的空气排放许可来确定设施位置和所有权，并估算设施用电量。我们收到了除四个州外的所有州以及华盛顿特区的许可。为了识别高或极高水资源压力的地区，《商业内幕》使用了由位于华盛顿特区的倡导可持续发展的世界资源研究所（World Resources Institute）开发的Aqueduct水资源风险图谱（Aqueduct Water Risk Atlas）。了解更多有关我们如何调查数据中心增长影响的信息。
报道：汉娜·贝克勒、达金·坎贝尔、丹尼尔·盖格、罗斯玛丽·霍、纳里姆斯·帕拉库尔、亚当·罗杰斯、埃伦·托马斯
编辑：杰弗里·卡恩、罗莎莉·陈、杰森·迪恩、埃斯特·卡普兰、杰克·斯韦林根
研究：达伦·安克罗姆、舒伊勒·米切尔、特雷·斯特朗、占宇恒
设计与视觉：丹·德洛伦佐、伊莎贝尔·费尔南德斯-普乔尔、李金鹏、金 Nguyen、兰迪·叶普、丽贝卡·齐瑟
摄影：肯德里克·布林森、约翰·大卫-理查德森、格雷格·卡恩、布莱恩·帕默、杰西·里瑟
视频：罗伯特·莱斯利、加里·穆恩、马可·塞奇
校对：马克·阿巴迪、凯文·卡普兰
(以上内容均由Ai生成)
