数据中心水资源管理：亚马逊和谷歌如何管理地球上最重要的水资源

近日在AWS：Invent 2022 上，Amazon宣布了有关于到2030年实现返回水量超过数据中心使用水量的详细计划。就在上周，谷歌的Urs Hölzle同样详细介绍了计划到2030年前降低用水量，以及谷歌针对位于美国的数据中心制定了详细的2021年用水指标。

能源采购仍然是数据中心组织和数据中心提供商的一大热点问题，但面对破纪录的干旱和全球气候变化，水消耗还是迅速成为了一个热门话题。2011年，Green Grid提出了一种衡量数据中心用水量的指标，称为Water Usage Effectiveness（WUE），即数据中心每年站点用水量（以升为单位）之间的比率。根据联合国《2022年世界水资源开发报告》，地球上超过50%的人面临着常年无法获得清洁水源的风险。

AWS首席执行官Adam Selipsky在大会公告中表示：“水资源短缺是全球范围内的一个重大问题，随着今天这个关于水资源正效益的声明发布，我们承诺尽自己的一份力量来帮助解决这一迅速增长的挑战。我们都需要创新新方法来帮助保护和再利用水这一宝贵资源。”

WUE并非全部

Newsha K. Ajami博士是伯克利实验室地球与环境科学领域研究的首席战略和发展官，专注于美国加利福尼亚州湾区的水资源管理，该地区也是美国国内坐落了众多数据中心的地区。“水往往是缺失的一环。企业往往把重点放在能源以缓解气候变化并减少碳足迹的问题上，而用水量和所用水的质量往往被忽略了，”Ajami在接受采访时这样表示。

使用直接蒸发冷却的方式，可以把数据中心的功耗降低10%多，但这样做的代价是要从流域中抽取水，通常是经过处理的饮用水。例如，在美国西南部，很多面临用水限制的社区，正在拔除杏仁树和住宅草坪等依赖灌溉的作物，而在这些地区的数据中心，也急需利用水电和太阳能等绿色能源的功率密度和更高可用性。最后，数据中心和这些社区不得不争夺日益减少的水资源。

Ajami说：“重要的是要考虑所用水的质量。经过处理的废水是否适合数据中心冷却、冲洗我们的厕所或者是浇灌我们的草坪？我们有一个一次性水基础设施模型，可以将水处理到最高质量，然后将这些水用于不需要高质量（饮用级别）水的用途，例如冷却数据中心。”

据Amazon称，“AWS数据中心的首选冷却策略是使用蒸发技术。在系统中，热空气从外部吸入并通过浸水的冷却垫。水蒸发，使空气温度冷却下来，然后被送往服务器机房。”

谷歌在美国有15座数据中心，除了1个之外，其他所有数据中心都完全依赖饮用水。位于美国佐治亚州道格拉斯县的谷歌数据中心使用了4.08亿加仑的再生废水和仅1300万加仑的市政饮用水。相比之下，谷歌位于美国爱荷华州康瑟尔布拉夫斯的数据中心，使用超过10亿加仑的水，其中大部分来自密苏里河或密苏里河冲积层。密苏里河是美国最长的河流，是包括爱达荷州、蒙大拿州、北达科他州和南达科他州等干旱地区在内巨大分水岭的一部分，而其支流则为怀俄明州、科罗拉多州、内布拉斯加州和堪萨斯州的大部分地区供水。这是一个很大的潜在受影响区域，却全部由爱荷华州的一个小城市和一家大型科技企业达成的交易控制。

这是一个有关于用水和水权的更大问题。数据中心行业仍然在努力解决这个问题，而各地方负责人则通过税收优惠和有保证的公用事业预购协议等承诺吸引大型企业来到小城市，水是这其中的一个重要因素。

水的回馈

更重要的是，根据市政当局取水的地点——无论是来自大片水体或河流等含水层，还是来自地下水位——取水的碳排放量是各不相同。市政用水必须抽取、运输和消毒以供人类使用，所有这些都会产生碳排放影响，而这通常是不计入WUE中的。

那么AWS和谷歌返回设施的水会发生什么，可能是这其中一个最关键的因素。根据联合国报告显示，如果这些水在返回地下流域时受到无法避免的污染，那么这些水往往会继续受到污染。

Ajami表示：“各种各样的事情都会对分水岭产生负面影响，当水回到环境中时发生了什么？有多少水返回到环境中？水的质量如何（例如温度是否更高了）？这些都是重要的考虑因素。”

根据联合国的报告估计，全球大约50%的人口“生活在每年至少有一个月严重缺水的地区”。为了对抗这种不安全感，Amazon和谷歌都已经承诺要在2030年之前实现水资源正效益，这意味着他们返回的水量将超过运营所用的水量。

谷歌更近了一步，在预测中设定了一个可量化目标，谷歌的水资源管理计划指出，“谷歌将在办公室和数据中心消耗的水量基础上返回120%的水量，并帮助恢复和改善水质量以及所在社区生态系统的健康状况。我们将把精力集中在缺水地区，为那些最需要的人提供支持。”

数据中心如何成为用水大户？

在本周举行的AWS re:Invent大会上，Amazon强调了通过“water+”计划补充水资源方面所做的努力，包括与Rivers Trust以及Action for the River Kennet（River Kennet位于伦敦以西48英里）展开合作，在泰晤士河附近打造湿地以补充地下水并改善泰晤士河流域的水质。此外，AWS今年冬季还宣布与Freshwater Trust建立合作伙伴关系，“每年使用来自科森尼斯河的冬季水补充1.89亿升地下水”，并表示“让水逐渐流过地下水位并返回萨克拉门托和圣华金河谷流域，在干燥的夏季增加水流量。”

虽然这些企业举措不是没有好处，但是可能会分散人们对那些更干旱、更缺水地区的影响的注意。

例如，谷歌的数据中心位于非常注重用水或者缺水的社区，例如内华达州亨德森（拉斯维加斯郊区）、内华达州斯托里县（里诺以外）和德克萨斯州米德洛锡安农村。Amazon没有明确说明数据中心所在的位置，而是将其分组划归在很模糊的区域以及所谓的“可用区”，只是提到了是在洛杉矶、丹佛、休斯顿、希尔斯伯勒（俄勒冈州）、圣何塞、凤凰城、拉斯维加斯等缺水地区运营的。

另一方面，谷歌上周发布了2021年的实际取水量和排放水量指标，其中显示，位于美国的15个数据中心和全球其他数据中心去年消耗了超过43亿加仑的水。

“你不能只使用一个流域的水资源来补充另一个流域的，这是不可转移，而且会对这些地区产生非常不同的影响，”Ajami说。

在美国加利福尼亚州圣克拉拉，AWS使用再生水注入冷却系统，这种水经过多步处理之后减少了杂质。AWS在公告中表示：“在循环水通过冷却系统之后，会返回废水设施进行另一轮处理，以便再次使用。”

这种系统也得到了圣克拉拉官员的认可。圣克拉拉市供水和下水道公用事业助理主任Shipla Mehta表示：“再生水是一种可持续的水源，可代替我们宝贵的饮用水，重复使用再生水可以将我们城市的饮用水留给最需要的地方和人们。”

我们希望一切还为时不晚

谷歌和AWS是云服务和数据中心行业的先锋，事实上，他们做出了重大努力来解决技术行业内围绕用水和气候变化的各种问题。

这一点很重要，尤其是在重大气候事件正在以如此大规模影响着水资源可用性的时候。

Ajami说：“我很高兴看到（数据中心行业）正在引起人们对其用水量的关注。在我们努力应对气候变化的时候，透明度是最重要的。”说到这里，她停顿了一下，补充道，“但人们也需要考虑他们的行为会给用水量带来怎样的影响。每个人和这个过程是如此分离，以至于他们没有将自己的行为与其联系起来，我们每小时生成的所有数据，如今很多人过的网上生活，这一切都会产生影响。”