コロラド対ジョージア工科大学
「私たちの水を守ろう」「AIではなく人間のための水」「私たちの水をいじるな」と抗議の看板がテキサス州からニューメキシコ州、アリゾナ州まで宣言されている。地元住民は水の使用、エネルギー消費、汚染について怒っている 彼らはますます抗議する テクノロジー企業が AI 機能の急速な拡大に取り組む中、米国ではデータセンターが急速に拡大しています。
多くのデータセンターは、少なくとも部分的に水に依存して空気またはその表面から熱を奪い、汗が体を冷やすのと同じように、水が蒸発するときに冷却を生み出します。データセンター内のプロセッサは、ラップトップが過熱するのと同じ理由で、内部温度が最大 176 度に達することがあります。
しかし、データセンターが消費するのは間違いありませんが、 たくさんのエネルギー水の消費はさらに複雑です。チャットボットは調査ごとに 500 ml の水を消費できるという記事から、AI の水問題は存在しないとする一部のオンライン コメンテーターまで、ウェブ上に飛び交う主張はほとんど明確にしていません。そして、大手ハイテク企業自身の消費者データは不完全で一貫性がないことがよくあります。
からの新しいビデオリビングサイエンス
専門家は、一般に、データセンターの水の消費量は、同様の産業の使用と比較して少ないことを強調しています。 農業およびある種の生産。研究者らは、データセンターの冷却システムは 2023年には660億リットルの水を消費した国の総消費量の1パーセントにも満たない。
ただし、AI データセンターの急速な成長により、この数は大幅に増加する可能性があります。これは乾燥地域にとっては大きな問題ではないかもしれませんが、ニューメキシコ州やメキシコ州などの干ばつが発生しやすい地域では局所的な水ストレスを引き起こす可能性があります。 アリゾナ。
幸いなことに、地元の水供給への負担を軽減するためにできること、そして実際に行われていることが数多くあると技術者らは言う。 「世の中には良いアイデアがたくさんあります」とエネルギーシステムの専門家は言う フェンキ・ユー コーネル大学。自然の水の供給と再生の取り組みを加えると、「最終的には、施設の冷却に使用する水が実質ゼロになる可能性が十分にあります。」
AI による水の消費は、ここニューヨークのように、全米の地域社会がデータセンターの建設に抗議している理由の 1 つです。
(画像クレジット: Eric McGregor、Getty Images より)
再生可能エネルギーの増加と立地の改善
AI テクノロジーの最近の進歩により、多くのデータセンターではすでに水の需要が減少しています。カリフォルニア大学リバーサイド校の電気・コンピューター技術者シャオレイ・レン氏は、2024年には早くも開発されたChatGPTを使用したモデルの前バージョンであるGPT-4に基づいて同氏が提示した推計では、ショートメールの開発には500ミリリットルの水が消費されるというが、AIモデルの効率化によりすでに時代遅れになっていると述べている。 (この調査は、リクエストあたり 0.5 リットルという主張の根拠となっています。) 2025 年に、Google は次のように推定しました。 処理には5滴の水が費やされます Gemini チャットボットを使用した中規模のアンケート。
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しかし、AI の使用が増加していることを考えると、たとえ少額であっても積み重なると大きな問題になります。あなたのグループは最近、2030 年までに米国のデータセンターが使い果たされる可能性があると予測しました 年間7,310億～11億2,500万リットル – 後者は、ニューヨーク市の年間飲料水供給量とほぼ同等です。
専門家は、データセンターの数が増加するにつれて、AI データセンターを冷却するための水の使用と、データセンターを稼働させるための化石燃料ベースの電力の生成が増加すると予測しています。ある調査では、さまざまなシナリオの下で 2025 年の米国の将来の水消費量を予測しており、再生可能エネルギーへの移行、AI プロセッサーの効率向上、データセンターの戦略的な配置などの決定により、AI による水の使用量が大幅に削減される可能性があることが判明しました。 （青色の数字は、低需要、中需要、高需要のシナリオにおける、2024 年から 2030 年の全期間にわたる予測平均年間水容量を示しています。）
(画像クレジット: T. XIAO ET AL / NATURE Sustainability 2025)
ただし、これらの数値には冷却だけでなく、データセンターに供給する発電に使用される最大量の水も含まれています。そのほとんどは石炭またはガスの燃焼から得られ、水は蒸気を冷却するために使用され、その後、発電するタービンを回転させるために使用されます。つまり、AI は、稼働に水をほとんどまたはまったく必要としない太陽光や風力に切り替えることで、水の消費量を大幅に削減できるということです。
あなたは、企業はアリゾナ州、ニューメキシコ州、南米などの水不足の地域に新しいデータセンターを建設するのではなく、モンタナ州、ネブラスカ州、テキサス州の一部、サウスダコタ州の地域など、干ばつの影響が少なく、再生可能エネルギー源が豊富な地域にデータセンターを設置すべきであると付け加えています。 カリフォルニア。他の対策と合わせて戦略的に配置することで、AI による将来の水の使用量を最大 86% 削減できると彼は言います。
新しい冷却技術
冷却技術の進歩も役立ちます。 AI に特化した最新のデータセンターは、すでに以前のものよりも水効率が向上しています。
AI 以前のデータセンターでは、ファンを使用してプロセッサーでいっぱいのラックから熱を除去し、その後、建物内に冷水を送り込んで熱気を再び冷却する冷却システムを使用していました。加熱された水はその後、 冷却 熱を除去しますが、一部の水分は大気中に失われます。この蒸発冷却には大量の水を使用する、と彼は言います。 エリック・マサネット データセンターの持続可能性を研究するカリフォルニア大学サンタバーバラ校。
しかし、AI データセンター内の電力を大量に消費するプロセッサは非常に多くの熱を発生するため、空気だけで取り除くのは困難です。したがって、以下を含む多くのテクノロジー企業は、 アマゾン、 マイクロソフト そして グーグル – より効率的な液体冷却技術を使用します。
この方法では、水で満たされたパイプ システム (場合によっては温度調整用の化学物質が混合されている) がハードウェア上を走行し、データ センター全体を冷却するのではなく、プロセッサを直接冷却します。また、密閉システムであるため、水が失われることはありません。加熱された液体は、条件が十分に低い場合にはパイプを外気にさらすか、エネルギーを使用する空調システムによって冷却できます。
しかし、天候が非常に高温または多湿な場合、センターは水を含む追加のより効果的な方法を組み込む必要があります。その 1 つは、パイプの周りの空気を蒸気にすることです。機械エンジニア ヴァイバブ・バハードゥル テキサス大学オースティン校の研究者によると、テキサス州のほとんどの AI データセンターは、夏の最も暑い時期にのみこのタイプの水冷冷却を使用します。
しかし、彼と彼の同僚は最近、州内のデータセンターの数が増えており、現在消費しているデータセンターは州の必要な水の 1% 未満であると推定しています。 2040 年までに、この水の 3 ～ 9 パーセントを使用できるようになります。。同氏はその数が大幅に減少すると予想している。 「データセンターは水の使用効率が大幅に向上しています」と彼は言います。
実際、技術の進歩はまさにそれを実現しました 水冷を避けやすくなる暑い気候であっても、AI 専用データセンターに電力を供給するプロセッサの多くを設計している NVIDIA の持続可能性責任者、ジョシュ パーカー氏は言います。最新世代のプロセッサは高温で動作するため、華氏約 113 度の水で冷却できます。 パーカー 従来のアプローチよりも大幅に暖かいと述べています。これにより、冷却水の必要性が軽減されます。地域の気温が定期的に華氏 113 度を超えない場合、この最高値を超えるのは極度の熱波のときだけですが、「インフラを冷却する大型で効率的なファンだけで通常は対処できます。熱を取り除くには周囲の空気で十分です」とパーカー氏は言います。
Ren氏は、一部の企業はコンピューティングのパフォーマンスを妨げる可能性があるため、プロセッサーを高温で稼働させたくない一方、熱に耐えられない非AIサーバーを同じスペースに設置している企業もある、と警告する。 しかし、他の冷却技術も開発中です。
それらの中には、プロセッサからより効率的に熱を引き出す特別に設計された配管システムに依存しているものもあります。アメリカの企業はたくさんある 浸漬冷却の研究、 ここでは、データセンター機器が冷却剤で満たされたタンク内に収容されています。中国では一部の企業がこのアプローチを採用している 海洋にデータセンターを設置するただし、ハードウェアが交換またはアップグレードされた場合にアクセスが困難になるとバハドゥル氏は言います。
テクノロジー企業が事業運営の持続可能性目標を達成するには、冷却技術の進歩が不可欠です。 Amazon の声明によると、同社の Web サービスは 「私たちは2030年までにウォーター・ポジティブになるという目標を設定し、直接事業で使用するよりも多くの水を地域社会に還元します。そして2024年までにその半分以上を達成しています。」
OpenAIの広報担当者は次の点を指摘する。 ネットワーク は水の使用量を削減するという同社の計画を説明しているが、Google には目標がある データセンターの真水充填率 120% さまざまな水管理プロジェクトを通じて 2030 年までに消費されます。
一部の企業 グーグルなどまた、建物の暖房における化石燃料への依存度の低下など、他の持続可能性の課題の解決に役立つ、データセンターからの廃熱を利用するより賢明な方法も見つけつつあります。ヨーロッパ全土で、 一部のデータセンター 冷却回路から建物の暖房に使用されるセントラル ヒーティング システムに熱を伝達します。
マサネット氏は、AIによる水利用の将来は、テクノロジー企業、エンジニア、政治家が今後数年間に下す決定、つまりデータセンターの所在地、エネルギーインフラストラクチャと地域の気候、そしてデータセンターがどのように設計されるかによって決まると述べています。 「一連のオプションを選択すると、数字はチャートから外れることになります」と彼は言います。 「また別の選択をすると、ここで落ち込むことになる。」
この記事は最初に掲載されました 学術雑誌科学知識をすべての人が利用できるようにすることに特化した非営利出版物。 Knowable マガジンのニュースレターを購読する。
