撰文 | 大衛(wèi)

編輯 | 茶茶

隨著人工智能（AI）技術(shù)的興起，全球數(shù)據(jù)中心的能源消耗也急劇上升，進(jìn)而帶來的碳排放問題日漸嚴(yán)重。算力狂飆的背后，人工智能（AI）的加速發(fā)展也正在成為科技巨頭們“凈零”排放路上的絆腳石，拖累著這些綠色先鋒們的碳中和步伐。

聯(lián)合國數(shù)字技術(shù)機構(gòu)國際電信聯(lián)盟（ITU）近日發(fā)布的報告稱，由于高耗電數(shù)據(jù)中心的需求，亞馬遜、微軟、Alphabet 和 Meta 等公司在2020年至2023年期間運營產(chǎn)生的間接碳排放量平均增長了150%。

具體來看，與3年前相比，2023年亞馬遜的運營碳排放量增長最快，高達(dá)182%，其次是，Microsoft的155%、Meta的145%和Alphabet的138%。

間接排放包括公司購買的電力、蒸汽、供暖和制冷所產(chǎn)生的排放。報告顯示，2023年亞馬遜的運營碳排放量較三年前增長最多，達(dá)182%，其次是微軟，為155%，Meta為145%，Alphabet為138%。

無論是直接排放還是間接排放，即范圍1和范圍2排放量的增加，都凸顯了對控制AI發(fā)展帶來的環(huán)境后果的迫切需求。報告涵蓋的166家科技公司的溫室氣體排放量已經(jīng)占到2023年全球能源相關(guān)排放總量的0.8%。

報告顯示，從2017年到2023年，數(shù)據(jù)中心為AI開發(fā)和部署以及其他用途提供動力的用電量每年增長12%，是全球電力增長速度的4倍。

隨著對AI投資的增加，預(yù)計排放量最大的人工智能系統(tǒng)每年將產(chǎn)生高達(dá)1.026億噸的二氧化碳當(dāng)量。

同時，AI的加速發(fā)展也正在推動全球電力需求的急劇上升，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)中心的用電量增長速度是整體用電量增長速度的4倍。

科技巨頭之間殘酷的競爭，正在不斷催生數(shù)據(jù)中心的誕生。6月9日據(jù)媒體報道，亞馬遜宣布將在賓夕法尼亞州投資200億美元建設(shè)兩個數(shù)據(jù)中心園區(qū)。第一個數(shù)據(jù)中心正在賓夕法尼亞州東北部的Susquehanna核電站旁建設(shè)，另一個則位于Fairless Hills的Keystone貿(mào)易中心物流園區(qū)內(nèi)，該地曾是美國鋼鐵公司的工廠所在地。

自2024年初以來，亞馬遜已分別承諾在密西西比州、印第安納州、俄亥俄州和北卡羅來納州投資約100億美元建設(shè)數(shù)據(jù)中心項目，以加大基礎(chǔ)設(shè)施投資力度，與其他科技巨頭競爭，滿足人工智能產(chǎn)品日益增長的需求。這也成為亞馬遜碳排放增速第一的原因之一。

微軟則自2020年以來碳排放量增長了23.4%，主要原因是其數(shù)據(jù)中心的快速建設(shè)。購買清潔電力相對容易，但數(shù)據(jù)中心本身所使用的碳密集型材料和產(chǎn)品，如鋼鐵、混凝土和計算機芯片，是碳排放的主要來源。

在微軟 2024 財年（2025 年可持續(xù)發(fā)展報告所涵蓋的時期）的碳足跡中，范圍 3 排放占比高達(dá)97% 以上，其中資本貨物和購買的商品和服務(wù)占據(jù)了公司總碳排放量的約四分之三。

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)是微軟范圍 3 排放居高不下的主要原因。用于建筑的鋼鐵來自依賴化石燃料加熱的高爐供應(yīng)鏈，而用于地基的混凝土則是由一種既依賴碳排放又產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)制成。盡管一些初創(chuàng)公司正在努力實現(xiàn)鋼鐵和水泥的脫碳，微軟也投資了相關(guān)領(lǐng)域，但這些投資可能需要數(shù)年才能產(chǎn)生顯著影響。

碳排放也體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的計算機芯片中。半導(dǎo)體光刻工藝依賴于具有極高全球變暖潛能的化學(xué)品，例如，用于芯片蝕刻的六氟乙烷是一種強效溫室氣體，1 噸六氟乙烷產(chǎn)生的溫室效應(yīng)相當(dāng)于 9200 噸二氧化碳。

谷歌2023年碳排放量達(dá)到了1430萬噸二氧化碳當(dāng)量，與2019年相比飆升了48%，增加了近一半。相較于2022年，這一數(shù)字也上升了13%，這其中與能源相關(guān)的排放量（主要來自數(shù)據(jù)中心的電力消耗）同比增長37%，主要在于人工智能快速發(fā)展所帶來數(shù)據(jù)中心能耗的增加以及供應(yīng)鏈排放量的上升。

回顧他們曾經(jīng)定下的承諾，2020年微軟表示，將在2030年達(dá)到碳負(fù)排放，并進(jìn)一步計劃至2050年清除自1975年成立以來的所有碳足跡。谷歌和Meta則將時間點定在2030年，承諾屆時不僅是自身運營，連同整個價值鏈都將實現(xiàn)碳中和。

然而隨著人工智能（AI）和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，這些承諾的實現(xiàn)遇到了難題。

數(shù)據(jù)中心的碳排放主要集中在運營階段，占比達(dá)90%。更具體地來說，除了AI服務(wù)器運行本身所需能耗之外，制冷系統(tǒng)以30%-40%的高能耗占比，成為碳排放的大頭。

如果散熱能力跟不上，不僅會加劇能源消耗，還會帶來設(shè)備性能的損失，影響用戶收益——制冷，成為數(shù)據(jù)中心的剛需。

許多數(shù)據(jù)中心選址在天然的低溫環(huán)境下。例如貴州天然的山體、河北張家口的大風(fēng)口，都為數(shù)據(jù)中心提供了理想的冷卻環(huán)境。同樣Meta把數(shù)據(jù)中心建到距離北極圈僅僅100公里的瑞典呂勒奧鎮(zhèn)，也是這個道理。

環(huán)境之外，技術(shù)的力量必不可少。目前，雖然風(fēng)冷仍是主流的散熱技術(shù)，但液冷正憑借其更高的散熱效率，逐漸進(jìn)入規(guī)模化擴展階段。

另一方面，相較于散熱，提高可再生能源使用比例，優(yōu)化供能結(jié)構(gòu)，對于數(shù)據(jù)中心減碳的效果更加直接。

在數(shù)據(jù)中心行業(yè)，目前主要有三種方式來直接應(yīng)用可再生能源：直接采購可再生能源電力、獲取綠色電力證書，以及利用分布式可再生能源。

大型科技公司是可再生能源的主要購買者。2024年僅前兩個月，谷歌、微軟就分別宣布簽署609兆瓦和295兆瓦的可再生能源購電協(xié)議（PPA）。

根據(jù)亞馬遜官網(wǎng)介紹，該公司在全球擁有500多個太陽能和風(fēng)能項目，僅2023年就投資了100多個，連續(xù)第四年成為全球最大的可再生能源企業(yè)買家。

風(fēng)電、光伏之外，科技大廠還在探索更多樣、更前沿的新能源電力。例如，微軟與Helion Energy合作，預(yù)計到2028年將獲得核聚變產(chǎn)生的電力。谷歌則與NV Energy合作，為其內(nèi)華達(dá)州的數(shù)據(jù)中心提供地?zé)崮?。文中提到的亞馬遜新建的數(shù)據(jù)中心之一就是背靠核電站，獲得更多低碳電力。

巨頭對綠色能源的發(fā)力，也延伸到供應(yīng)鏈管理。以微軟為例，其要求供應(yīng)商更多地提供純綠電，包括要求特定規(guī)模、大批量供應(yīng)商到2030年為Microsoft交付的商品和服務(wù)使用100%無碳電力。

未來，科技公司可以從技術(shù)突破、資源共享和新能源利用等方面入手減少AI的能源需求，但是相關(guān)解決方案都并不容易實現(xiàn)。

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