Zašto data centri troše toliko sveže vode — i da li ih zatvoreni sistemi mogu spasiti

Kada se danas govori o data centrima, skoro uvek se govori o struji. Megavati, gigavati, koliko će ih pojesti veštačka inteligencija — to je jezik kojim se industrija meri već decenijama. Ali pored računa za struju, poslednjih godina stiže i drugi, tiši račun: za vodu. I nije mali — američki data centri su 2023. direktno potrošili oko 64 milijarde litara sveže vode samo za hlađenje, a procene kažu da će do 2028. taj broj porasti na 144 do 276 milijardi litara godišnje ¹. Zato pitanje koje sve češće stiže od ljudi koji prate tehnologiju — zašto data centri uopšte piju toliko vode i da li mogu da rade u zatvorenom krugu, kao kuler na računaru — ima sasvim konkretan odgovor. Do njega vredi stići do kraja.

Zašto data centru uopšte treba voda

Server gotovo svu struju koju povuče pretvara u toplotu. Procesor, memorija, diskovi, mrežna oprema — sve radi po istom principu: energija unutra, toplota napolje. Ako se toplota ne odvede, komponente prvo usporavaju, pa otkazuju. Zato svaki data centar mora da reši isti problem: gde sa toplotom.

Najjeftinije rešenje na industrijskom nivou je evaporativno hlađenje. Voda prolazi kroz rashladne tornjeve, isparava i pritom oduzima ogromnu količinu toplote — para odlazi u vazduh, a voda se mora dopunjavati. Zato se kaže da data centar „pije”: ne troši vodu hemijski, ali je uzima iz vodovoda, reke ili bunara i ispušta u atmosferu kao paru. Procene kažu da oko 80 odsto povučene vode baš tako ispari ².

Da bi se potrošnja uopšte merila, industrija je pored starog pokazatelja PUE dobila i WUE — litre vode po kilovat-času energije koju potroši IT oprema ². Prosek je 2024. iznosio oko 0,5 do 0,7 litara po kilovat-času, najefikasniji centri idu i ispod 0,2, a stariji objekti u vrelim krajevima lako pređu 1,5 ³. Računica brzo postane velika: jedan prosečan hiperskale centar od 100 megavata dnevno potroši oko dva miliona litara, a najveći objekti pređu i 19 miliona — otprilike kao grad od 10.000 do 50.000 stanovnika ². Posebno je problematično to što veliki deo te vode dolazi iz vodovoda: procene kažu da više od polovine direktne potrošnje čini pijaća voda ³.

AI je povećao žeđ

Dok su data centri uglavnom servisirali veb i video, voda se retko pominjala van tehničkih krugova. Obuka velikih modela i njihovo služenje milionima korisnika podigli su potrošnju na nivo koji više nije mogao da prođe nezapaženo. Studija „Making AI Less Thirsty” sa Univerziteta u Kaliforniji (Riverside) pokazala je da je obuka modela GPT-3 u Majkrosoftovim data centrima u Americi direktno isparila 700.000 litara sveže vode — a ukupan vodeni otisak, računajući i struju, iznosi 5,4 miliona litara ⁴. Još upečatljiviji je svakodnevni broj: jedan razgovor sa ChatGPT-jem od dvadesetak do pedeset pitanja prosečno „popije” pola flašice vode ⁴.

A onda projekcija koja sve stavlja u perspektivu. Ista studija procenjuje da će globalna potražnja veštačke inteligencije za vodom do 2027. dostići 4,2 do 6,6 milijardi kubnih metara godišnje — više od godišnje potrošnje nekoliko Danski ⁴. Brojke velikih igrača idu u istom smeru: Gugl je 2024. prijavio 8,1 milijardu galona (oko 31 milijardu litara) potrošnje, a samo njegov centar u Ajovi „popio” je milijardu galona ³.

Voda se krije i u struji i u čipovima

Najčešća zabluda je da se voda troši samo na hlađenje hale. Stvarni vodeni otisak ima tri sloja: operativni (voda koja ispari u rashladnim tornjevima), indirektni (voda koju su potrošile elektrane dok su pravile struju) i lanac snabdevanja (voda u proizvodnji čipova) ².

Indirektni deo je najveći izvor iznenađenja. Termoelektrane su decenijama među najvećim potrošačima vode — 2022. su u Americi činile oko 40 odsto svih uzimanja sveže vode ². Ugalj troši oko 19.000 galona po megavat-času, gas oko 2.800 ². Kada se tome doda proizvodnja poluprovodnika, koja traži ogromne količine ultračiste vode — jedna fabrika čipova potroši i do deset miliona galona dnevno — ispada da i „suv” data centar pije, samo na drugim adresama ².

Zatvoreni krug je moguć — kuler sa računara to dokazuje

Sada ono glavno pitanje: da li sistem može da bude zatvoren? Može, i dokaz stoji na svakom radnom stolu. Kuler sa tečnim hlađenjem je mali zatvoreni krug: tečnost cirkuliše u zapečaćenom sistemu, skuplja toplotu sa procesora, odnosi je do radijatora, a radijator je predaje vazduhu. Voda se ne troši — samo prenosi toplotu, u krug, i to zauvek. Potrošnja: nula.

Isto, samo u velikom, već postoji u data centrima. Kod hlađenja direktno na čipu, tečnost prolazi kroz hladne ploče na procesorima, a toplota se napolju predaje vazduhu preko suvih hladnjaka. Kod imerzionog hlađenja, serveri se potapaju u dielektričnu tečnost koja ne provodi struju, a hladi se u istom zatvorenom krugu. U oba slučaja tečnost je prenosnik toplote, a ne potrošni materijal — a zatvoreni sistemi hlađenja mogu smanjiti potrošnju sveže vode i do 70 odsto ⁵.

Da to nije laboratorijska ideja, pokazao je Majkrosoft u septembru 2024: nova generacija dizajna njegovih data centara uopšte ne koristi vodu za hlađenje — zatvoreni krug sa tečnošću, bez evaporacije ⁶. Odgovor na onaj deo pitanja o kuleru je, dakle: da, i tehnika to već radi.

Zašto se onda elektrane ne zatvore

Ostaje drugi deo pitanja: zašto „zatvoreni sistemi kao kod elektrana” ne postoje svuda, kad rashladni tornjevi elektrana izgledaju tako slično onima u data centrima? Zato što toranj elektrane nije zatvoren sistem u smislu u kom bismo to želeli. Onaj oblak pare iznad tornja nije dekoracija — to je voda koja napušta sistem. Isparavanje je poenta tornja: on hladi tako što svesno gubi vodu.

I elektrane i data centri, dakle, rade po istom principu — isparavanje je najefikasniji fizički put da se ogromna količina toplote izbaci napolje. Rešenje bez vode postoji i kod elektrana: umesto tornjeva, vazdušni kondenzatori rade kao radijatori. Ali košta — kada se para hladi vazduhom umesto vodom, efikasnost postrojenja pada, dobije se manje struje po kilogramu goriva, a oprema je skuplja. Zato elektrane na rekama i dalje biraju vodu: voda je jeftinija od izgubljenih megavata.

Zašto se sve ne zatvori odmah

Ako je tehnika tu, zašto se ceo svet ne prebaci na zatvorene krugove preko noći? Zato što se problem ne rešava, već premešta. Zatvoreni krug ne uništava toplotu — on je predaje vazduhu, a za to treba struja: snažniji ventilatori, veće pumpe, veći izmenjivači. U vrelim krajevima vazduh nije dovoljno hladan da preuzme toplotu, pa evaporativno hlađenje i dalje pobeđuje i po efikasnosti i po ceni.

Odluku u praksi ne donosi fizika, nego ekonomija i klima. U hladnim sredinama suvo hlađenje radi odlično; u vrelim i suvim, ista tehnika traži više struje — baš u trenutku kada je voda najoskudnija. Tu je i cena: hlađenje tečnošću ili potapanje traži drugačije servere, drugačije hale i ozbiljna ulaganja, dok voda za industriju u mnogim zemljama i dalje ima simboličnu cenu. Kada voda košta malo, ne postoji pritisak da se štedi. Zato i najveći igrači rade hibridno: Gugl već više od četvrtine kampusa hladi prečišćenom otpadnom vodom, a Majkrosoft i Amazon imaju ciljeve da vrate više vode nego što potroše ³.

Šta to znači za Srbiju

Kod nas priča nije apstraktna. Termoelektrane su u Srbiji decenijama građene na obalama Save i Dunava upravo zato što im za hlađenje treba ogromna količina vode — Termoelektrana Nikola Tesla kod Obrenovca ceo život je vezana za Savu. Reke su, dakle, već decenijama naš nacionalni rashladni sistem, i to onaj evaporativni: topla voda, para, dopunjavanje.

A toplotni talasi, koji sada stižu svakog leta, udaraju tačno u to slabo mesto: voda u rekama je niža i toplija baš onda kada i elektrane i eventualni data centri najviše traže hlađenje. Srbija već ima državni data centar u Kragujevcu, pa pitanje vode nije stvar daleke budućnosti — i ako se povede računa o novim objektima, pitanje vode mora da uđe u računicu od prvog dana. Lokacija uz reku više nije automatska prednost, a zatvoreni krug ili bar WUE kao uslov projekta zvuče kao minimum, ne kao luksuz.

Vratimo se na početno pitanje. Data centri troše toliko sveže vode iz jednostavnog razloga: isparavanje je najjeftiniji način da se rešite toplote, a toplota je jedini pravi otpad koji računari proizvode. Zatvoreni sistemi jesu mogući — kuler na radnom stolu to dokazuje svaki dan, imerziono hlađenje i hlađenje na čipu rade to u velikom, a Majkrosoftov dizajn iz 2024. pokazuje da i najveći igrači računaju na tu tehnologiju. Ali zatvaranje kruga ne znači da toplota nestaje: ona menja adresu, pa se umesto vode naplaćuje strujom.

Zato pravo pitanje nije da li možemo napraviti zatvoren sistem — možemo — nego čime smo spremni da platimo hlađenje, i gde. U svetu u kome se i struja i voda sve češće mere i naplaćuju, odgovor će zavisiti od toga koji račun prvi stigne. Za sada data centri piju — ali krug iz kog bi mogli da prestanu već je napravljen.

Footnotes

1. Lawrence Berkeley National Laboratory — United States Data Center Energy Usage Report, 2024 ↩

2. EESI — Data Centers and Water Consumption ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷

3. WaterVerge — Data Centers Are Drinking Your Water: How AI Cooling Strains Local Supplies ↩ ↩² ↩³ ↩⁴

4. Making AI Less „Thirsty”: Discovering and Addressing the Hidden Water Costs of AI — arXiv ↩ ↩² ↩³

5. World Economic Forum — Circular water solutions for sustainable data centres ↩

6. Data Center Dynamics — Microsoft unveils new data center designs that use no water for cooling ↩