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联合国大学报告:数据中心的环境成本

预计2030年数据中心用电量将达到945太瓦时。联合国研究人员警告,只看碳排放会忽略转移到水资源和土地上的负担。

联合国大学报告:数据中心的环境成本

图片:METAL

摘要

  • 联合国大学研究人员估计,2030年数据中心用电需求将达到945太瓦时,相关水足迹为9.3万亿升。
  • 从煤炭转向生物能源可能减少碳排放,却大幅增加水和土地的使用,因此不能只凭碳排放判断是否环保。
  • 研究人员估计,推理占AI能源消耗的80%至90%,并建议管理模型选择、输出长度和分辨率等产品默认设置。

使用AI似乎在聊天窗口内就结束了,账单却留在电网、水系和土地上。联合国大学水、环境与健康研究所(UNU-INWEH)6月3日发布的一份报告预计,到2030年,全球数据中心用电量将达到945太瓦时。这一基准预测约占当年全球预计用电量的3%。

这个数字并非9月新公布的结果,而是9月22日的一篇气候报道重新关注的6月报告中的预测。报告以AI普及推动增长的全部数据中心用电需求为起点,并非单独测量AI的耗电量。国际能源署(IEA)的基准情景也预计,数据中心用电量将从2024年估计的415太瓦时增至2030年的945太瓦时,增长超过一倍。

UNU-INWEH研究人员进一步计算了电力背后的三种足迹。2030年,与发电相关的碳足迹估计为3.99亿吨二氧化碳当量(CO₂e),水足迹为9.3万亿升,土地足迹为1.45万平方公里。该水量相当于撒哈拉以南非洲13亿人一年的基本家庭用水需求,土地面积则约为大雅加达地区的两倍。

UNU-INWEH所长Kaveh Madani明确表示:“这份报告并非反对人工智能。”研究要求提前应对意外影响,而非否定技术的益处。METAL查阅的报告全文和发布说明强调,不能仅凭减少碳排放的声明来判断AI基础设施是否可持续。

2030년 데이터센터의 전력 945테라와트시, 탄소 3억9900만 톤, 물 9조3000억 리터, 토지 1만4500제곱킬로미터 전망을 비교한 그래픽
그래픽: METAL

选择不同电源时,三种足迹不会总朝同一方向变化。报告对平均值的比较显示,从煤炭转向生物能源,电力的碳足迹可能减少约70%,水足迹却可能增至30倍以上,土地足迹增至100倍。低碳并不自动意味着少用水、少占地。改善一项指标,可能把负担转移到其他地区的水和土地上。

只看一次大型模型训练所用的电,也会遗漏全貌。研究人员估计,已部署模型持续回应请求的推理阶段,占AI能源消耗的80%至90%。产品广泛使用后,默认设置、请求被分配到哪个模型、回答长度和分辨率,都成为超出单次训练的重要运行变量。

任务类型带来的差异也很大。报告的比较显示,以基础文本分类为基准,一次普通对话查询的能耗约为其200倍,生成一张AI图像约为1450倍。一段复杂的短视频可能相当于20万次垃圾邮件分类任务。报告还给出了与发电相关的水足迹:一张图像约29毫升,一段复杂视频约4.1升。这些数字并非仅指服务器现场直接消耗的冷却水,也会随模型和电力结构而变化。

UNU-INWEH研究员、报告第一作者Miriam Aczel表示:“从碳的角度看最环保的选择,对水或土地反而更糟。”即使购电协议写着无碳,也仍需追踪冷却、发电、输电设施和供应链,才能看清全部成本。

报告也质疑效率提高会自动减轻问题的期待。更高效的模型可能降低价格、扩大使用量,从而抵消节省的资源,这就是反弹效应。研究人员建议,为token数量、输出长度以及图像和视频分辨率设置资源预算,并选择能够完成任务的最轻量模型和最低能耗形式。

负担并未均匀分布于全球。报告引用的2025年数据显示,只有32个国家拥有AI专用数据中心,其中超过90%的算力集中在美国和中国。与此同时,超过150个国家几乎没有或完全没有自主控制的AI算力基础设施。研究人员提出,承担矿产开采和电子废物处理负担的地区,可能并非获得经济与安全利益的地区。

报告整理的实际案例也显示出压力。在爱尔兰,数据中心2023年消耗了21%的计量电力,超过全部城市家庭;电网运营商暂停批准都柏林周边的新接入,直到2028年。墨西哥克雷塔罗和乌拉圭的案例显示,干旱与数据中心用水需求叠加。报告还引用预测称,到2030年,AI相关电子废物每年最多可能达到250万吨。

不过,数字也不支持把全球电力增长的责任全部归于数据中心。在IEA的基准情景中,数据中心占2024年至2030年全球电力需求增量的比例不足10%。空调和电动汽车的普及、工业产出增长及电气化的贡献更大。数据中心的风险在于设施集中于特定地区,可能在短时间内对电网和供水造成冲击。

报告希望改变的,是简单询问AI对气候有利还是有害的方式。关键在于何种模型部署在何处,使用哪些电力和水资源,以及谁获得利益、谁承担负担。研究人员建议,政府把电力规划、水管理和土地许可结合起来考虑,并要求标准化披露。他们也建议企业把模型选择和默认输出视为环境决策。

AI企业的购电合同已经在改变地区能源规划。METAL此前报道,Google签订了22年购电协议,将在2050年之前购买芬兰洛维萨核电站最多一半的电力。如今,一份企业合同就可能影响电站寿命和区域电网投资。阅读下一份可持续发展报告时,需要关注的不只是一句碳中和声明,还包括用电量、水、土地、电子废物,以及承担这些负担的地点。

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