Trung Quốc thử nghiệm trung tâm dữ liệu dưới biển: Bài toán năng lượng và rủi ro môi trường

Cách bờ biển Thượng Hải vài kilomet, một nền tảng màu vàng nổi bật giữa vùng biển có các tua-bin điện gió ngoài khơi. Đây là một trung tâm dữ liệu được vận hành bằng năng lượng gió, với hệ thống máy chủ đặt ở độ sâu khoảng 10m dưới mặt nước.

TẬN DỤNG NƯỚC BIỂN LÀM MÁT, GIẢM TIÊU THỤ ĐIỆN VÀ NƯỚC NGỌT

Dự án tận dụng nhiệt độ thấp của nước biển để làm mát thiết bị, qua đó giảm nhu cầu sử dụng điện và nước ngọt so với các trung tâm dữ liệu trên đất liền. Đây cũng là hướng tiếp cận đang thu hút sự quan tâm của Trung Quốc trong bối cảnh nhu cầu năng lực tính toán tăng nhanh cùng sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI).

Theo số liệu được công bố tại Trung Quốc, đến cuối năm 2023, nước này có 60 trung tâm dữ liệu AI đang hoạt động hoặc xây dựng. Đến năm 2026, số trung tâm tính toán thông minh đã xây dựng và đang được triển khai vượt 250 cơ sở. Sự mở rộng này đặt ra áp lực lớn hơn đối với nguồn điện, nước và quỹ đất dành cho hạ tầng số.

Nghiên cứu của Viện Công nghệ Bắc Kinh năm 2025 dự báo, đến năm 2030, các trung tâm dữ liệu có thể chiếm 4,8% tổng lượng điện tiêu thụ của Trung Quốc.

Yang Haosen, Phó giáo sư tại Trường Kỹ thuật Điện, Đại học Công nghệ Đại Liên, cho biết làm mát là một trong những nguồn tiêu thụ điện lớn nhất của trung tâm dữ liệu, bên cạnh việc vận hành máy chủ và thiết bị công nghệ thông tin. Theo ông, với cùng công suất máy chủ, trung tâm dữ liệu dưới biển có thể giảm 18–28% tổng lượng điện tiêu thụ nhờ sử dụng nước biển làm mát.

Theo Chen Xiyi, đại diện phụ trách dự án của HiCloud, một trung tâm dữ liệu trên đất liền có công suất tương đương 2,3 MW cần khoảng 40.000 tấn nước ngọt mỗi năm để làm mát, tương đương lượng nước sử dụng của khoảng 100 hộ gia đình. Trong khi đó, cơ sở ngoài khơi Lâm Cảng không cần sử dụng nước ngọt cho mục đích này.

HiCloud cho biết trung tâm dữ liệu được kết nối trực tiếp với các tua-bin điện gió ngoài khơi gần đó, giúp tỷ lệ điện xanh sử dụng tại cơ sở vượt 95%. Theo Hu Zhenyu, Giám đốc Viện Phát triển bền vững và Kinh tế biển Trung Quốc, mô hình này còn có thể tận dụng phần điện tái tạo dư thừa tại những khu vực có sản lượng điện gió vượt nhu cầu tiêu thụ hoặc khả năng lưu trữ.

Theo Hu Zhenyu, một số chính quyền địa phương Trung Quốc cũng đã bày tỏ sự quan tâm đến việc thử nghiệm mô hình tương tự. Dù vậy, hiệu quả tiết kiệm năng lượng mới chỉ là một phần trong bài toán phát triển trung tâm dữ liệu dưới biển.

NƯỚC BIỂN ẤM LÊN VÀ NHỮNG CÂU HỎI VỀ HỆ SINH THÁI

Điểm cần làm rõ là lượng nhiệt thải từ các trung tâm dữ liệu có thể ảnh hưởng như thế nào đến môi trường biển, đặc biệt đối với sinh vật sống gần đường ống xả nước.

Tại cơ sở Lâm Cảng, nước biển được bơm vào bộ trao đổi nhiệt để hấp thụ nhiệt từ bên trong trung tâm dữ liệu, sau đó được đưa trở lại môi trường với nhiệt độ cao hơn. Tài liệu đánh giá dự án cho biết hệ thống có thể xả 150 lít nước mỗi giây, với nhiệt độ cao hơn khoảng 5 độ C so với nước đầu vào. Theo tài liệu này, lượng nước xả tương đối nhỏ và nhanh chóng hòa trộn với nước biển xung quanh nên không gây tác động đáng kể đến môi trường biển.

HiCloud cũng cho biết thử nghiệm tại biển cho thấy nhiệt độ nước chỉ tăng dưới 1 độ C trong phạm vi bán kính 2 m quanh bộ trao đổi nhiệt. Tuy nhiên, thời điểm tiến hành thử nghiệm chưa được công bố rõ.

Stephen Watson, nhà nghiên cứu cấp cao về dịch vụ hệ sinh thái tại Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth (Anh), cảnh báo nhiệt lượng phát ra từ các trung tâm dữ liệu dưới biển có thể gây ra những thay đổi về hành vi hoặc sinh học của các loài sống trong khu vực lân cận, đặc biệt là những sinh vật không thể di chuyển khỏi nguồn nhiệt.

John Abraham, Giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học St. Thomas, bang Minnesota (Mỹ), nhận định lượng nước ấm xả ra có thể không đủ để làm tăng đáng kể nhiệt độ trên diện rộng. Tuy nhiên, tác động cục bộ gần các đường ống lấy và xả nước vẫn cần được xem xét.

Theo ông, mức tăng nhiệt 4–5 độ C có thể ảnh hưởng đáng kể đến sinh vật biển, nhất là trong những tháng mùa hè khi nhiều loài đã ở gần ngưỡng chịu nhiệt. Các sinh vật không thể di chuyển để tránh vùng nước ấm có nguy cơ bị ảnh hưởng nhiều hơn. Ông đánh giá rủi ro sinh thái là có thật, dù phạm vi tác động có thể tương đối hạn chế về mặt địa lý.

Kinh nghiệm từ các nhà máy điện hạt nhân ven biển có thể cung cấp thêm dữ liệu tham khảo. Nghiên cứu của Wang Youshao, thuộc Viện Hải dương học Biển Đông của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, về khu vực quanh nhà máy điện hạt nhân Đại Á ở tỉnh Quảng Đông cho thấy những tác động sinh thái có thể diễn biến theo nhiều chiều hướng.

Từ năm 1993, nhà máy này xả khoảng 95.000 lít nước ấm mỗi giây. Nhiệt độ nước tại khu vực rộng 5,5 km² ở phía tây vịnh tăng khoảng 1 độ C. Sản lượng khai thác thủy sản tiềm năng được ghi nhận tăng gấp đôi, dựa trên hoạt động của thực vật phù du, nhóm sinh vật nhỏ đóng vai trò nền tảng trong chuỗi thức ăn biển. Tuy nhiên, sinh khối sinh vật đáy giảm từ 318 gram/m² năm 1991 xuống 45 gram/m² năm 2004, trong khi số loài giảm từ 250 xuống 177.

Những kết quả này không thể được áp dụng trực tiếp cho trung tâm dữ liệu dưới biển do khác biệt về quy mô và điều kiện vận hành. Dù vậy, chúng cho thấy đánh giá tác động môi trường cần tính đến cả những biến đổi dài hạn, thay vì chỉ xem xét nhiệt độ nước tại thời điểm xả thải.

Một vấn đề khác là lớp sơn chống hà và chống bám sinh vật trên bề mặt công trình dưới biển. Hu Zhenyu và Stephen Palumbi, Giáo sư khoa học biển tại Đại học Stanford, cảnh báo lớp phủ này có thể bong tróc theo thời gian, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường.

Palumbi đặt vấn đề về khả năng các mảnh sơn trôi dạt vào bãi biển hoặc bị cá ăn phải, từ đó đi vào chuỗi thực phẩm. Trong khi đó, tài liệu phê duyệt dự án Lâm Cảng cho biết lớp chống ăn mòn không ảnh hưởng đến trầm tích biển.

Theo Hu Zhenyu, các đánh giá tác động môi trường hiện nay chủ yếu tập trung vào giai đoạn xây dựng, trong khi ảnh hưởng trong quá trình vận hành và tháo dỡ công trình chưa được nghiên cứu đầy đủ. Ông cho rằng cần tăng cường giám sát tác động của nhiệt độ nước đối với sinh vật biển trong thời gian dài.

HIỆU QUẢ THƯƠNG MẠI VẪN LÀ BÀI TOÁN CẦN KIỂM CHỨNG

Trung Quốc không phải quốc gia duy nhất nghiên cứu mô hình trung tâm dữ liệu làm mát bằng nước biển. Singapore, Hàn Quốc và Mỹ cũng đang xem xét các phương án tương tự. Tháng 4/2026, Bộ Đại dương và Thủy sản Hàn Quốc công bố kế hoạch thí điểm trung tâm dữ liệu dưới biển tại vùng biển ngoài khơi Ulsan, một trung tâm công nghiệp lớn của nước này.

Tuy nhiên, triển vọng tiết kiệm năng lượng chưa đồng nghĩa với khả năng thương mại hóa rộng rãi. Theo Hu Zhenyu, trung tâm dữ liệu dưới biển vẫn là lĩnh vực đang được thử nghiệm, với nhiều câu hỏi chưa có lời giải đầy đủ. Trong khi đó, các thông tin do doanh nghiệp công bố thường nhấn mạnh lợi ích mà chưa phản ánh hết những rủi ro và chi phí phát sinh.

Một trong những thách thức lớn là bảo trì và thay thế thiết bị. Các chip phục vụ tính toán AI liên tục được cải tiến và có thể cần thay thế sau mỗi một đến hai năm. Việc tiếp cận máy chủ đặt dưới biển để nâng cấp hoặc sửa chữa phức tạp và tốn kém hơn so với cơ sở trên đất liền.

Chi phí vận hành cũng có thể tăng do yêu cầu bảo dưỡng hệ thống dưới nước, cáp truyền dẫn và các kết cấu ngoài khơi. Trong trường hợp xảy ra bão hoặc cáp ngầm bị hư hỏng, thời gian khôi phục hoạt động có thể kéo dài nhiều ngày, thậm chí nhiều tuần, thay vì chỉ vài giờ như một số sự cố tại trung tâm dữ liệu trên đất liền.

Bên cạnh đó, tính minh bạch về mức tiêu thụ năng lượng và tác động môi trường của ngành trung tâm dữ liệu vẫn là vấn đề đáng lưu ý. Eric Masanet, Giáo sư về công nghệ mới nổi và phát triển bền vững tại Đại học California, Santa Barbara (Mỹ), cho biết nhiều nhà vận hành không công bố dữ liệu chi tiết theo từng cơ sở hoặc dự án, trong đó có những doanh nghiệp công nghệ lớn như Amazon và Microsoft.

Ông cho rằng các đơn vị vận hành trung tâm dữ liệu dưới biển cần công khai thông tin về mức sử dụng năng lượng và tác động môi trường để cơ quan quản lý cũng như cộng đồng địa phương có cơ sở đánh giá.

Ở góc độ công nghệ, Yang Haosen nhận định trung tâm dữ liệu dưới biển có tiềm năng trở thành một phần bổ sung cho các cơ sở trên đất liền, đồng thời giúp khai thác hiệu quả hơn nguồn năng lượng tái tạo ngoài khơi.

Tuy nhiên, để mô hình này phát triển bền vững, bài toán không chỉ nằm ở khả năng làm mát máy chủ bằng nước biển hay giảm tiêu thụ nước ngọt. Hiệu quả kinh tế trong suốt vòng đời dự án, mức độ an toàn của hạ tầng dưới biển và tác động tích lũy đối với hệ sinh thái cần được đánh giá bằng dữ liệu vận hành thực tế.