Nvidia はデータセンターの水道使用量を削減したいと考えているが、それは AI の水問題解決とは同じではない
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TechCrunch AI
Nvidia（エヌビディア）はデータセンターでの水道使用量削減を望んでいるが、これが人工知能全体の水資源問題を根本的に解決するものではないと指摘されている。
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Nvidia は先日、データセンターの使用水量を劇的に削減できる温水冷却システムを発表しました。同社執行役員によると、このシステムはデータセンター内部の「ほぼすべての水使用」を排除するものです（プレスリリース）。
Nvidia のチーフ・サステナビリティ・オフィサーである Josh Parker は最近、Axios に対してこう述べています。「データセンターの水消費に関する課題は、ほぼ解決された」。
しかし、これは水問題の物語の一部に過ぎません。AI データセンターが化石燃料で稼働している限り（技術企業は ますますこの選択 を行っています）、節水効果はデータセンターの壁の外では止まります。
核心的な問題は、Nvidia がどのようにデータセンターの使用水量を測定しているかです。同社のブログ記事によると、会社は本質的にデータセンターの周りに境界線を引いています。内部にあるものはカウントされ、外部にあるものは無視されます。
公平に言えば、Nvidia のシステムは施設レベルでの約束を果たすように見えます。冷却水はクローズドループで循環し、一度充填された後、施設の寿命の間再循環されるため、チップを冷却するために新たな水が消費されることはありません。同社によると、好ましい気候条件下では、これは現場での水使用量を 100% 削減することになります。
TechCrunch は Nvidia にこの件について明確化を求めており、回答があれば本記事を更新します。
問題は、データセンター外での水使用量、主に発電とチップ製造におけるものが、施設の総水フットプリントを 2 倍 または 3 倍 に増やす可能性があることです。つまり、Nvidia の解決策は AI データセンターの総水使用量の約 4 分の 1 から 3 分の 1 しかカバーしていないことになります。
新しいシステムは巧妙で、ラックに 45°C（113°F）の冷却液を循環させます。これは人間にとっては高温ですが、コンピュータチップにとっては問題ありません。サーバーを通過した後の冷却液は 55°C（131°F）になり、Nvidia によると、これによりハードウェアから大量の熱を除去できるそうです。
その温度であれば、ほとんどの気候帯では蒸発冷却や場合によってはファンなしで、外部空気によってパッシブラジエーターから熱を奪うことができます。ファンやチラーのないデータセンターは、水使用量を削減するだけでなく、より効率的かつ静かになります。
しかし、電力供給なしにデータセンターが稼働することはできず、多くの種類の発電所自体も主要な水消費源となっています。
化石燃料発電所は米国における最大の水道使用者の一つであり、米国地質調査所のデータによると1日あたり27億ガロンを消費しています。その大部分は蒸発冷却に用いられています。ある最近の研究によれば、天然ガス発電所は1キロワット時（kWh）の電力を生産するごとに1.17リットルの水を必要とします。石炭火力発電所はさらに水使用量が多く、1キロワット時あたり2.2リットルを消費します。国際エネルギー機関（IEA）によると、現在のデータセンターの電力供給のうち約半分は化石燃料発電所によって賄われています。
データセンターの電力供給の約10%を担う水力発電ダムは、直接的な水消費という点では上記とは異なりますが、貯水池からの蒸発により、生産された1キロワット時あたり6.8リットルの水が失われることになります。技術企業が探索し始めている地熱エネルギーについては、その水使用量は技術によって大きく変動します。Fervoのような一部の強化型地熱スタートアップ企業は、本来利用されなかった「劣化した」水を主に使用するよう誓約しています。
一方、風力発電と太陽光発電は極めて少量の水しか使用しません。それぞれ1キロワット時あたり約0.01リットル、0.03リットルです。これらの数値には、太陽光パネルの製造および清掃に必要な水も含まれています。
再生可能エネルギーが新規電力容量の増加に占める割合は拡大していますが、国際エネルギー機関（IEA）の予測によると、2030 年までにデータセンター需要を満たすために必要な新規電力の 40% 以上は天然ガスと石炭によって供給される見込みです。この傾向に大きな変化がなければ、Nvidia が自社の施設内で何を行おうとも、データセンターは依然として大量の水を消費し続けることになります。
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Nvidia just announced a warm-water cooling system that it says can dramatically reduce the amount of water a data center uses — eliminating “pretty much all water usage” inside the data center, according to an Nvidia executive in a press release.
“The water consumption challenge for data centers is largely solved,” Josh Parker, chief sustainability officer at Nvidia, recently told Axios.
But that’s only part of the water story. As long as AI data centers run on fossil fuels — a choice tech companies are increasingly making — the savings stop at the data center’s walls.
The core issue is how Nvidia measures data center water use. According to its blog post, the company essentially draws a line around the data center. Anything inside gets counted, and anything outside gets ignored.
To be fair, Nvidia’s system does appear to deliver on its facility-level promise — the coolant runs in a closed loop, filled once and recirculated for the life of the facility, meaning no new water is consumed to cool the chips. In favorable climates, the company says, that can amount to a 100% reduction in on-site water use.
TechCrunch has asked Nvidia to clarify the matter, and we’ll update this article if we receive a reply.
The problem is, water use outside of the data center — primarily in electricity generation and chip manufacturing — can double or triple the total water footprint of a facility. That means Nvidia’s solution addresses about a quarter to a third of AI data centers’ total water consumption.
The new system is clever, pumping coolant into racks at 45°C (113°F). That’s hot for humans but not for computer chips. After passing through a server, the coolant emerges at 55°C (131°F), Nvidia said, bringing a significant amount of heat away from the hardware.
At that temperature, the outside air in most climates can draw heat off passive radiators without evaporative cooling or, in some cases, fans. A data center without fans or chillers would not only use less water, but it would also be more efficient and quieter.
But no data center can operate without an electricity supply, and many types of power plants are themselves major water consumers.
Fossil fuel power plants are one of the largest water users in the U.S., consuming 2.7 billion gallons per day, according to the U.S. Geological Survey — most of it for evaporative cooling. Natural gas power plants use 1.17 liters of water for every kilowatt-hour of electricity they generate, according to a recent study. Coal plants are even more water-intensive, using 2.2 liters per kilowatt-hour. Fossil fuel power plants collectively generate about half of all data center power today, according to the IEA.
Hydropower dams, which supply around 10% of data center power, don’t consume water in the same direct way, but evaporation from their reservoirs amounts to 6.8 liters lost per kilowatt-hour generated. Geothermal, a source that tech companies are starting to explore, varies widely — it can be higher or lower depending on the specific technology. Some enhanced geothermal startups, like Fervo, have pledged to use mostly “degraded” water that would otherwise go unused.
Wind and solar power, on the other hand, use vanishingly small amounts of water, about 0.01 liters and 0.03 liters per kilowatt-hour, respectively — figures that include the water needed for manufacturing and cleaning solar panels.
While renewables are providing a growing share of new electricity capacity, natural gas and coal are expected to provide more than 40% of new electricity needed to meet data center demand through 2030, the IEA projects. Without major changes to that trajectory, data centers will still consume large amounts of water, regardless of what Nvidia does inside its walls.
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Tim De Chant is a senior climate reporter at TechCrunch. He has written for a wide range of publications, including Wired magazine, the Chicago Tribune, Ars Technica, The Wire China, and NOVA Next, where he was founding editor.
De Chant is also a lecturer in MIT’s Graduate Program in Science Writing, and he was awarded a Knight Science Journalism Fellowship at MIT in 2018, during which time he studied climate technologies and explored new business models for journalism. He received his PhD in environmental science, policy, and management from the University of California, Berkeley, and his BA degree in environmental studies, English, and biology from St. Olaf College.
You can contact or verify outreach from Tim by emailing tim.dechant@techcrunch.com.
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