AI喝干地球:算力中心每天喝掉6亿加仑水?


作者布莱恩·波特修正此前对数据中心用水量的低估,揭示伯克利实验室报告因计入水电蒸发而高估数据,并指出绿电采购协议大幅降低实际耗水,真实日耗水量或在2–2.5亿加仑之间。

算力中心每天喝掉6亿加仑水?真相远比你想的复杂!

算力中心到底用了多少水?你可能刷到过那种耸人听闻的标题:“AI正在吸干地球的水!”“你的每一次搜索都在浪费一桶水!”但事实真的如此吗?

最近,一位叫布莱恩·波特(Brian Potter)的科技与工程领域深度写作者,在他的博客《建筑物理学》(Construction Physics)上发了一篇重磅反思文章,标题就叫《我错了:关于数据中心的用水量》。

这篇文章不仅坦诚承认自己之前犯了数据误读的错误,还深入拆解了背后复杂的水资源计算逻辑,甚至牵扯出美国能源结构、水电大坝、绿电采购协议等一系列你可能从未想过的关联。

事情的起因是这样的:几个月前,布莱恩写了一篇关于美国水资源使用情况的文章,其中提到数据中心的“间接用水”——也就是发电厂为给数据中心供电而消耗的水。他当时引用了美国劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Lab,简称伯克利实验室)的一份报告,说数据中心每天间接用水约5.79亿加仑,并认为这只是“使用”而非“消耗”,真正蒸发或无法回收的“消耗量”只有约1900万加仑。再加上数据中心自身冷却系统直接用的水,他估算总消耗量大约是每天6600万加仑

听起来不多?但问题来了——他后来发现,自己根本读错了报告!那5.79亿加仑,压根儿就是“消耗量”,不是“使用量”!也就是说,如果按报告原意,数据中心每天的总耗水量不是6600万,而是惊人的6.28亿加仑!这个数字一出来,连他自己都吓了一跳。

但等等,6.28亿加仑真的合理吗?布莱恩立刻开始交叉验证。

根据美国地质调查局(USGS)的数据,传统火电或核电这类热力发电厂,每发1太瓦时(TWh)的电,大约消耗120万到140万加仑的水。而2023年全美数据中心总共用了176太瓦时的电,占全国发电量的4.4%。按这个算法,间接耗水量最多也就2.34亿加仑/天。可伯克利实验室却给出了5.79亿——足足高出一倍多!这中间的差距,到底从哪来的?

答案藏在一个你可能完全没想到的地方:水电站的大坝水库蒸发。

原来,伯克利实验室在计算“电力用水强度”时,把水电站水库因表面积扩大而额外蒸发的水量也算进去了。根据2003年美国国家可再生能源实验室(NREL)的一份报告,火电厂每度电耗水约0.47加仑,而水电站呢?高达18.27加仑!整整40倍!为什么?因为建了大坝之后,原本流动的河流变成了一大片静止的湖面,阳光一晒,水就哗哗地蒸发。尤其是在美国西部干旱地区,比如科罗拉多河上的胡佛大坝、西北部的邦纳维尔电力局辖区,蒸发量极其惊人。

但问题来了:这部分水,真的该算在数据中心头上吗?

布莱恩指出,这其实是个“归因难题”。水库蒸发确实存在,但它不一定是因为发电才产生的。很多大坝的首要功能是供水、防洪或灌溉,发电只是副产品。比如田纳西河流域管理局(TVA)的水库,本来就是为了调节水资源、保障城市用水而建的,就算不发电,水照样会蒸发。换句话说,把这部分水全算成“发电耗水”,再摊到数据中心头上,可能并不公平。

更关键的是,美国地质调查局(USGS)在统计全国用水时,压根儿就没把水电蒸发算进去!因为他们认为这属于“自然水文循环”的一部分,而不是工业意义上的“消耗”。但伯克利实验室为了体现“全生命周期水足迹”,硬是把它加了进来。这就导致他们的数据看起来特别吓人,但实际政策意义可能被夸大了。

还没完!还有一个重大变量被忽略了:绿电采购协议(PPA)。

如今,像亚马逊、谷歌、微软、Meta这些科技巨头(业内称为“超大规模云服务商”),早就不是随便从电网拉电了。他们通过长期购电协议,大量采购风电和太阳能电力。这些公司公开宣称,自己100%使用可再生能源。就连大型数据中心运营商如Equinix(易昆尼克斯)和Digital Realty(数字地产信托),也在北美实现了96%甚至100%的绿电覆盖。

而风能和太阳能发电,几乎不耗一滴水!所以,如果一个数据中心的电来自风电场,那它的间接用水量几乎为零。但伯克利实验室的模型,却假设所有数据中心都用当地电网的平均电力结构——也就是说,哪怕你在得克萨斯州建了个100%用风电的数据中心,模型还是会按德州电网里还有煤电、气电、水电的比例,给你硬塞一堆“虚拟耗水”。

布莱恩直言,这种算法严重高估了真实耗水量。因为现实中,头部玩家早就通过PPA“脱水”了。

那么,到底数据中心每天到底用了多少水?布莱恩给出了一个更合理的估算区间:

如果完全按伯克利实验室的算法(包含水电蒸发),那就是6.28亿加仑/天;  
如果剔除水电蒸发,只算火电、核电等热力发电的真实耗水,大约是2.75亿加仑/天;  
如果再考虑超大规模企业大量使用风电、太阳能的事实,真实数字可能进一步降到2亿到2.5亿加仑/天。

这个数字依然不小,但比起“6亿加仑”那种末日图景,已经理性多了。

最后,布莱恩反思道:谈水资源,不能只看总量,更要看出处、用途和替代可能性。数据中心确实耗水,但相比农业(占美国淡水消耗的80%以上)或居民生活用水,它的占比其实有限。而且,随着冷却技术进步(比如液冷、空气冷却)和绿电普及,这个数字还在持续下降。

更重要的是,我们不能因为一个被夸大的数字,就否定数字基础设施的价值。没有数据中心,就没有远程医疗、在线教育、气候模拟,甚至没有你现在刷的这条视频。关键不是“要不要用”,而是“怎么更聪明地用”。