Nvidia và các Big Tech chuyển sang hệ thống làm mát tiết kiệm nước cho trung tâm dữ liệu AI

Các trung tâm dữ liệu là nơi đặt máy chủ máy tính - thiết bị sinh ra lượng nhiệt lớn, biến việc làm mát thành một phần trọng yếu trong hoạt động vận hành. Theo Enterprise AI, các trung tâm dữ liệu đang đối mặt với sự giám sát ngày càng khắt khe từ công chúng tại Mỹ liên quan đến mức độ tiêu thụ nước và điện năng. Điều này thúc đẩy các công ty công nghệ ứng dụng các hệ thống làm mát được thiết kế để tiết kiệm nước khi khối lượng công việc liên quan đến trí tuệ nhân tạo (AI) đang được mở rộng nhanh chóng.

CÁC TRUNG TÂM DỮ LIỆU TIÊU THỤ 222 TỶ LÍT NƯỚC NĂM 2025

Theo công ty tư vấn Rystad Energy, các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu đã tiêu thụ khoảng 222 tỷ lít nước vào năm 2025, phần lớn dùng cho việc làm mát. Rystad ước tính nếu không có các biện pháp cải thiện hiệu suất, mức tiêu thụ này có thể tăng gần gấp ba lần, lên tới 644 tỷ lít vào năm 2030.

Trong một báo cáo công bố vào tháng 6, Nvidia cho biết hệ thống DSX của họ – được thiết kế để quản lý các trung tâm dữ liệu AI – có thể giảm mức tiêu thụ nước xuống gần như bằng không tại một số cơ sở.

Phương pháp của Nvidia sử dụng hệ thống vòng kín, trong đó chất lỏng chảy trực tiếp qua các máy chủ và sát các con chip, bộ phận có thể đạt nhiệt độ trên 80°C. Đây là một vòng tuần hoàn khép kín trong đó chất lỏng làm mát di chuyển liên tục để hấp thụ và tản nhiệt cho thiết bị mà không bị thất thoát hay tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài.

Theo Uptime Institute, hệ thống của Nvidia cho phép chất lỏng làm mát đi vào máy chủ ở mức khoảng 45°C, cao hơn mức khoảng 32°C của hầu hết các hệ thống vòng kín vào năm 2024.

Nhiệt độ vận hành cao hơn giúp giảm bớt nhu cầu làm mát chất lỏng trước khi nó đi vào máy chủ. Josh Parker, Giám đốc phụ trách phát triển bền vững của Nvidia, cho biết trong nhiều điều kiện, các quạt thông gió lưu thông không khí đơn giản là đã có thể đủ đáp ứng.

Tuy nhiên, nhu cầu làm mát có thể tăng lên ở những vùng khí hậu khắc nghiệt hoặc trong các đợt nắng nóng, khi việc thổi luồng không khí được làm lạnh hoặc bay hơi nước vẫn có thể cần thiết.

SỰ ĐÁNH ĐỔI GIỮA NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG

Việc giảm tiêu thụ nước không đồng nghĩa với việc làm giảm toàn bộ “dấu chân môi trường” của một trung tâm dữ liệu.

Andy Masley, một nhà nghiên cứu độc lập chuyên theo dõi lĩnh vực AI và trung tâm dữ liệu, cho biết có một sự đánh đổi khá trực tiếp giữa lượng nước được sử dụng và lượng năng lượng tiêu thụ" cho việc kiểm soát nhiệt độ.

Ở các hệ thống thông thường, việc cắt giảm lượng nước sử dụng có thể đòi hỏi nhiều điện năng hơn, bởi vì chất lỏng tuần hoàn trong các đường ống kín vẫn cần phải được làm mát, thường là bằng không khí.

Phương pháp sử dụng chất lỏng ấm hơn của Nvidia nhằm mục đích giảm bớt nhu cầu đó, nhưng sự cân bằng giữa lượng nước và điện năng tiêu thụ vẫn là một thách thức cốt lõi đối với toàn ngành.

Microsoft, Amazon Web Services (AWS) và Meta cho biết cũng đang sử dụng các hệ thống làm mát vòng kín. Theo các hãng này, lượng nước họ dùng được tuần hoàn khép kín nên không bị tiêu hao hay thất thoát ra ngoài.

Theo các báo cáo phát triển bền vững mới nhất, Microsoft và AWS đã tăng tổng lượng nước tiêu thụ do quy mô trung tâm dữ liệu của họ mở rộng trong giai đoạn từ 2022 đến 2025. Mặc dù vậy, hiệu suất sử dụng nước của họ đã được cải thiện, với mức tăng 25% tại Microsoft và 37% tại AWS.

Việc so sánh vẫn còn gặp nhiều khó khăn do các công ty chưa tuân thủ các tiêu chuẩn thống nhất trong việc công bố dữ liệu về môi trường, xã hội và quản trị doanh nghiệp (ESG).

SpaceX – công ty đã trở thành một tên tuổi lớn trong lĩnh vực trung tâm dữ liệu sau thương vụ thâu tóm xAI, công ty AI của Elon Musk – vẫn chưa công bố báo cáo ESG nào. Hồi tháng 6, MSCI đã xếp hạng ESG của SpaceX ở mức thấp nhất.

Chi phí không hẳn là động lực mạnh mẽ thúc đẩy các công ty cắt giảm lượng nước tiêu thụ trực tiếp. Shaolei Ren, giáo sư ngành kỹ thuật tại Đại học California, Riverside, chia sẻ với AFP rằng nước nhìn chung có giá rẻ hơn điện.

Do đó, các công ty có thể có động lực lớn hơn để cải thiện hiệu suất sử dụng nước do sự phản đối ngày càng tăng từ công chúng đối với các dự án trung tâm dữ liệu tại Mỹ.

Việc nâng cấp các cơ sở cũ bằng công nghệ làm mát mới hơn cũng có thể tốn kém. Tuy nhiên, Minh K. Le, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu về trung tâm dữ liệu và hydro tại Rystad, cho biết các trung tâm dữ liệu cũ thường có quy mô nhỏ hơn, ít công suất hơn các cơ sở tập trung cho AI đang được xây dựng hiện nay, do đó đòi hỏi ít hệ thống làm mát hơn.

Lượng nước dùng trực tiếp tại trung tâm dữ liệu chỉ là một phần nhỏ trong toàn bộ lượng nước bị tiêu tốn. Nước còn cần thiết cho việc phát điện phục vụ các cơ sở này cũng như trong quá trình sản xuất chip và máy chủ.

Theo báo cáo, tại Mỹ, lượng nước tiêu thụ gián tiếp này có thể cao gấp đôi lượng nước được sử dụng trực tiếp bởi một trung tâm dữ liệu.