به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، گسترش سریع هوش مصنوعی، شهرها را با انتخابی دشوار روبه‌رو کرده است؛ از یک‌سو مراکز داده به‌عنوان زیرساخت کلیدی اقتصاد دیجیتال، سرمایه‌گذاری، اشتغال و خوداتکایی دیجیتال ایجاد می‌کنند و از سوی دیگر، مصرف بالای برق و آب، فشار بر شبکه برق و اثرات زیست‌محیطی محلی به همراه دارند. راهکارهای متنوعی وجود دارد که نشان می‌دهد شهرها چگونه می‌توانند میان جذب سرمایه‌گذاری دیجیتال و حفاظت از منابع شهری توازن ایجاد کنند.
مراکز داده ستون فقرات زیرساخت هوش مصنوعی هستند و توسعه سریع کاربردهای هوش مصنوعی، تقاضا برای ظرفیت پردازش، ذخیره‌سازی و انتقال داده را به‌شدت افزایش داده است. برآورد شرکت بین اند کامپنی (Bain & Company) ، یکی از شناخته‌شده‌ترین شرکت‌های مشاوره مدیریت در جهان، نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۳۰ بین ۵ تا ۶.۵ تریلیون دلار سرمایه‌گذاری جهانی در این حوزه جذب خواهد شد و ظرفیت مراکز داده تا سه برابر افزایش پیدا خواهد کرد. این رشد مراکز داده را از یک زیرساخت پشتیبان به زیرساخت حیاتی اقتصاد دیجیتال تبدیل خواهد کرد.
برای شهرها استقرار مراکز داده می‌تواند فرصت‌هایی همچون جذب سرمایه، ایجاد اشتغال، توسعه خدمات دیجیتال و تقویت جایگاه در زنجیره جهانی فناوری ایجاد کند، در مقابل تمرکز این تاسیسات در مناطق شهری و کلان‌شهری، پرسش‌هایی درباره فشار بر شبکه برق، منابع آب، کاربری زمین، آلودگی صوتی و پذیرش اجتماعی پروژه‌ها ایجاد می‌کند. به همین دلیل، تصمیم‌گیری درباره مکان‌یابی و مجوزدهی مراکز داده دیگر فقط یک موضوع فناورانه نیست، بلکه بخشی از برنامه‌ریزی شهری و سیاست انرژی به‌شمار می‌رود.
مهم‌ترین نقطه مناقشه در توسعه مراکز داده، مصرف برق آن‌ها است. با بزرگ‌ترشدن مراکز داده و افزایش توان پردازشی آن‌ها، مصرف انرژی نیز بالا می‌رود. طبق گزارش بین اند کامپنی، پنج سال پیش مرکز داده‌ای با مصرف ۵۰ مگاوات بزرگ محسوب می‌شد، اما امروز مراکزی طراحی می‌شوند که مصرفی تا ۱۰۰ برابر بیشتر دارند.
بر اساس آمار آژانس بین‌المللی انرژی، مراکز داده در حال حاضر حدود ۱.۵ درصد از کل مصرف برق جهان را به خود اختصاص می‌دهندکه معادل مصرف سالانه برق آلمان است. این میانگین جهانی توزیع نابرابر فشار را پنهان می‌کند، زیرا بسیاری از مراکز داده در کشورها، ایالت‌ها یا مناطق کلان‌شهری مشخص متمرکز شده‌اند که در نتیجه، شبکه برق محلی ممکن است با جهش‌های ناگهانی تقاضا روبه‌رو شود و به سرمایه‌گذاری جدی در تقویت و مدرن‌سازی شبکه نیاز پیدا کند.
راهکار فناورانه مهم در این زمینه، توسعه شبکه‌های برق هوشمند است. شبکه هوشمند می‌تواند اوج مصرف را مدیریت کند، بار را در ساعات کم‌تقاضا جابه‌جا کند و اولویت تامین برق مراکز داده را به منابع تجدیدپذیر اختصاص دهد، بنابراین توسعه مراکز داده نباید جدا از برنامه ارتقای شبکه برق، ذخیره‌سازی انرژی و تولید تجدیدپذیر دیده شود.
یکی دیگر از چالش‌های اصلی مراکز داده میزان بالای مصرف آب به‌منظور خنک‌کاری سرورها است. عملکرد پردازنده‌ها گرما تولید می‌کند و برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و حفظ پایداری سامانه‌ها، دمای محیط باید کنترل شود. هرچه مرکز داده بزرگ‌تر باشد، نیاز به خنک‌کاری و در نتیجه مصرف آب نیز بیشتر می‌شود.
اثرات این مصرف در ایالات متحده مستند شده است. برآورد مطرح‌شده در گزارش‌ها نشان می‌دهد که مراکز داده آمریکا تنها در سال ۲۰۲۳ حدود ۱۷ میلیارد گالن آب، معادل بیش از ۶۴ هزار میلیارد لیتر مصرف کرده‌اند. مسئله تنها حجم مصرف نیست؛ مراکز داده مصرف‌کننده‌ای پیوسته هستند و تقاضای آن‌ها در شبانه‌روز متوقف نمی‌شود، به همین دلیل استقرار آن‌ها در مناطق با تنش آبی می‌تواند بر آبخوان‌ها، منابع سطحی و تعادل حوزه آبخیز اثرات منفی نگران‌کننده‌ای بگذارد.
بعضی شرکت‌ها به‌ویژه در جنوب اروپا، از سامانه‌های بسته گردش آب استفاده می‌کنند. در این روش آب به‌صورت مکرر در چرخه خنک‌کاری بازچرخانی می‌شود و نیاز به برداشت مستمر آب شیرین کاهش پیدا می‌کند. کارایی این راهکار به طراحی فنی، اقلیم منطقه و کیفیت مدیریت عملیاتی تاسیسات بستگی دارد.
شهرها نمی‌توانند میان پذیرش یا رد کامل مراکز داده یک گزینه را انتخاب کنند، زیرا هوش مصنوعی و دیجیتالی‌شدن بخشی از اقتصاد و خدمات عمومی شده‌اند و حاکمیت دیجیتال نیز نیازمند ظرفیت محلی ذخیره و پردازش داده است. راهکار مناسب، تعیین شروط روشن در فرایند صدور مجوز، مکان‌یابی و برنامه‌ریزی شهری است تا پروژه‌ها هم‌زمان از نظر اقتصادی جذاب و از نظر زیست‌محیطی مسئولانه باشند.
هلسینکی؛ تبدیل گرمای مراکز داده به گرمایش منطقه‌ای
هلسینکی و کلان‌شهر پیرامون آن از جمله اسپو، کاونینن و کرکونومی، یکی از پیشرفته‌ترین نمونه‌های جهان در بازیابی گرمای مراکز داده را توسعه داده‌اند. در این الگو گرمای تولیدشده توسط سرورها به‌جای رهاشدن در محیط، از طریق پمپ‌های حرارتی صنعتی بازیابی و به شبکه گرمایش منطقه‌ای شرکت انرژی فورتوم (Fortum) منتقل می‌شود. فورتوم حرارت نیروگاه‌ها و مراکز داده را برای گرم کردن آب به کار می‌برد و آب گرم را از طریق لوله‌های زیرزمینی به خانه‌ها، ادارات، بیمارستان‌ها و دیگر ساختمان‌های متصل به شبکه منتقل می‌کند. این همکاری میان مایکروسافت و فورتوم از سال ۲۰۲۲ شکل گرفته و هدف آن تبدیل گرمای زائد مراکز داده به گرمایش بدون انتشار برای خانه‌ها، خدمات و کسب‌وکارهای منطقه هلسینکی بوده است.
دو مرکز داده مایکروسافت در اسپو و کرکونومی در نزدیکی شبکه گرمایش منطقه‌ای مستقر شده‌اند تا نیاز به ساخت خطوط انتقال بزرگ و طولانی کاهش پیدا کند. براساس برنامه اعلام‌شده، حدود ۷۵ درصد گرمای تولیدی این مراکز داده در طول سال بازیابی می‌شود؛ سهمی که در تابستان به‌دلیل کاهش تقاضای گرمایشی کمتر است، اما در ماه‌های سرد فنلاند نقش مهمی در تامین حرارت دارد. پس از راه‌اندازی کامل سامانه، گرمای بازیابی‌شده از مراکز داده حدود ۴۰ درصد نیاز گرمایش منطقه‌ای اسپو را تامین می‌کند و برای تامین گرمایش حدود ۲۵۰ هزار نفر در سه شهرداری منطقه به کار می‌رود. این مقدار حرارت جایگزین بخشی از گرمایش حاصل از زغال‌سنگ می‌شود و کاهش سالانه حدود ۴۰۰ هزار تن انتشار دی‌اکسیدکربن را به همراه دارد.
اهمیت این طرح تنها در کاهش انتشار نیست، زیرا گرمای مراکز داده بار پایه‌ای پایدار برای شبکه گرمایش منطقه‌ای ایجاد می‌کند. برخلاف بعضی منابع تجدیدپذیر که تولیدشان متغیر است، سرورها به‌صورت مستمر گرما تولید می‌کنند و همین ویژگی پایداری و قابلیت برنامه‌ریزی شبکه گرمایشی را بهبود می‌دهد. فورتوم اعلام کرده است که بازیابی این گرما به حفظ رقابت‌پذیری قیمت گرمایش منطقه‌ای کمک می‌کند.
این پروژه با حمایت مالی اتحادیه اروپا از طریق بسته موقت اتحادیه اروپا برای بازسازی اقتصادی پس از کووید۱۹ و سرمایه‌گذاری در آینده سبزتر و دیجیتال‌تر قاره (NextGenerationEU) و حمایت سرمایه‌گذاری وزارت امور اقتصادی و اشتغال فنلاند همراه بوده است. هلسینکی نشان می‌دهد که مراکز داده می‌توانند از یک مصرف‌کننده بزرگ انرژی به بخشی از زیرساخت انرژی شهری تبدیل شوند. این الگو به شهرهای سردسیر کمک می‌کند تا با طراحی درست، گرمای ناخواسته مراکز داده را به منبع ارزشمند گرمایش مسکونی و تجاری تبدیل کنند.
بیبای؛ خنک‌کاری با برف و اقتصاد چرخشی محلی
بیبای در جزیره هوکایدوی ژاپن به‌جای تمرکز بر بازیابی گرمای مراکز داده، از منبع طبیعی سرما یعنی برف برای خنک‌کاری سرورها استفاده می‌کند. این شهر که در منطقه برفی ژاپن قرار دارد، از سال ۲۰۱۴ به مدت پنج سال نخستین آزمایش جهانی خنک‌کاری سرورها با برف را اجرا و سپس نتایج آن را به سمت تجاری‌سازی هدایت کرد.
مرکز داده وایت (WDC) در بیبای، برف جمع‌آوری‌شده از خیابان‌ها و محوطه‌های شهری را در مخازن ذخیره می‌کند و در طول سال، آب حاصل از ذوب برف برای خنک‌کردن سرورها به کار می‌رود. این روش نه‌تنها هزینه خنک‌کاری را کاهش می‌دهد، بلکه مصرف برق و انتشار کربن مرتبط با سامانه‌های خنک‌کاری متعارف را نیز کاهش می‌دهد. نتایج پروژه کاهش هزینه خنک‌کاری به کمتر از نصف روش‌های مرسوم را نشان می‌دهد.
نکته مهم این طرح، استفاده دوباره از گرمای تولیدشده در فرایند خنک‌کاری است. پس از آنکه آب برف‌های ذوب‌شده گرمای سرورها را جذب می‌کند، دمای آن به حدود ۳۳ درجه سانتیگراد می‌رسد که برای پرورش مارماهی مناسب است. مرکز داده وایت با واردکردن ۱۷۰۰ بچه مارماهی، مزرعه مارماهی را در محل مرکز داده راه‌اندازی کرد و آب گرم خروجی را برای نگهداری مخازن پرورش در دمای حدود ۲۷ درجه سلسیوس در تمام سال استفاده می‌کند.
این چرخه نمونه‌ای روشن از اقتصاد چرخشی شهری است: برف زمستانی به منبع سرما تبدیل می‌شود، سرما برای خنک‌کاری دیجیتال مصرف می‌شود و گرمای اتلافی نیز برای تولید غذایی به کار گرفته می‌شود، به این ترتیب یک مرکز داده از مصرف‌کننده صرف انرژی به بخشی از زنجیره تولید محلی و اقتصاد منطقه‌ای تبدیل می‌شود. این طرح برای بیبای فراتر از فناوری است و با هدف احیای اقتصادی مناطق برفی ژاپن طراحی شده است. شهرهایی که هر سال با هزینه‌های سنگین جمع‌آوری و دفع برف روبه‌رو هستند، می‌توانند از این الگو برای تبدیل برف به یک منبع ارزشمند انرژی و تولید استفاده کنند. پروژه بیبای نشان می‌دهد که خنک‌کاری مراکز داده به‌طور حتمی به مصرف گسترده آب شیرین یا برق نیاز ندارد و می‌تواند با منابع طبیعی محلی هماهنگ شود.
نظر شما