Veri merkezlerinin çevreye etkileri ve enerji tüketimi

Veri merkezlerine gönderilen her bir soru, hemen yanıtlanan bir cevap gibi görünse de, bu yanıtları sağlamak için fiziksel altyapı gerekmektedir. Bu altyapı, gerçek enerji, su ve arazi tüketmektedir. Dünyanın bir yerinde — muhtemelen Virginia, Sao Paulo veya Hong Kong'da — fiber optik kablolarla dolu büyük bir depo ve sonsuz gibi görünen sunucu sıraları, ChatGPT gibi yapay zeka modellerinin her gün 2,5 milyardan fazla soruya cevap verebilmesi için çalışıyor.

Yapay zeka modelleri, bulut depolama, akış, web barındırma ve sosyal medya ile birlikte, çok gerçek bir fiziksel ayak izine sahiptir. Eğer veri merkezleri bir ülke olsaydı, elektrik tüketimi açısından dünyada 11. en büyük elektrik tüketicisi olurlardı, bu bilgiyi Birleşmiş Milletler Üniversitesi araştırmacıları bildirmektedir.

Enerji, su ve arazi kullanımıyla birlikte, veri merkezlerinin çevreye olan gerçek etkisini inceleyelim. ChatGPT gibi bir sohbet robotuna yazılan her bir sorgu, dünya çapındaki veri merkezlerinde fiziksel süreçlerin bir zincirini başlatmaktadır. Enerji Tüketimi ve Talep Veri merkezleri, dünyanın en hızlı büyüyen elektrik kaynaklarından biri haline gelmektedir.

Bu sunucular, yönlendiriciler ve internetle bağlantılı cihazların depoları, 24 saat çalışmakta ve aşırı ısınmayı önlemek için soğutma sistemleri sürekli çalışmaktadır. Frankfurt'ta, elektrik şebekesi o kadar doygun hale geldi ki, en az 2030'a kadar yeni bağlantılar sağlanamayacak.

Orada veri merkezleri, şehrin elektriğinin yaklaşık %41'ini tüketmektedir. Dublin'de ise bu oran iki katına çıkmaktadır. Veri merkezi elektrik tüketimi hızla artmakta ve 2030 yılına kadar iki katına çıkması beklenmektedir; yaklaşık 945 terawatt-saat, bu da Japonya'nın yıllık tüketimine eşittir, bu bilgiyi Uluslararası Enerji Ajansı belirtiyor.

Yapay zeka patlaması, iklim değişikliği mücadelesini yavaşlatabilir Tüm bu enerji bir yerden gelmek zorundadır ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı artırmaktadır. 2024 yılında yapılan bir araştırma, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki veri merkezlerinin yarısından fazlasının fosil yakıtlarla çalıştığını ve 105 milyon tondan fazla CO2 yaydığını bulmuştur.

Bunun telafi edilmesi, bir yıl boyunca sürekli çalışan 31.000 rüzgar türbini gerektirecektir. Yeni inşaatlar, eski kömür santrallerinin hayatta kalmasını da sağlıyor. Elektrik şirketleri, artan talebi karşılamak için ulusal ölçekte 15 kömürle çalışan santralin emekliliğini ertelemiştir.

Bu santraller, yalnızca 2023 yılı boyunca toplamda 65 milyon ton sera gazı yaymıştır. Bir teknisyen, Indiana'daki Amazon Web Services veri merkezinde ekipmanları kontrol ediyor; bu tesisler, talebi karşılamak için yerel elektrik şebekelerini zorlamakta. Ayrıca elektrik şirketleri, ülke genelinde 100 GW'tan fazla yeni doğalgazla çalışan santral inşası planlamaktadır; bu da 50,4 milyon kilo kömür yakmaktan daha fazla karbon salınımına yol açacaktır.

Elbette veri merkezleri yenilenebilir enerjiyle de çalıştırılabilir. Bir tesisi yerinde yenilenebilir enerji ile eşleştirmek, yerel elektrik arzına olan baskıyı azaltabilir ve artan enerji, şebekeye geri satılabilir. Ancak veri merkezlerinin yeşil elektriği kullanması, ulaşımın elektrifikasyonu veya diğer emisyon yoğun endüstrilerin karbonsuzlaştırılması için daha az enerji olduğu anlamına gelir.

Gizli Su Talebi Birçok veri merkezi, soğutma amacıyla milyonlarca galon su tüketmektedir. Sunucular sürekli ısı üretir ve su, bu ısıyı buharlaşma yoluyla absorbe etmek ve taşımak için en etkili yollardan biridir. Tek bir büyük tesis günde 5 milyon galona kadar su kullanabilir; bu, 10.000 ile 50.000 kişi arasında bir kasabanın su kullanımına eşdeğerdir.

Soğutma için çekilen suyun yaklaşık %80'i buharlaşmaktadır; geri kalanı ise, hiç tasarlanmamış yerel arıtma sistemlerini zorlayacak atık su haline gelir. Kuzey Virginia'da, neredeyse 300 veri merkezi bir araya gelerek, dünya üzerindeki çevrimiçi trafiğin yaklaşık üçte birini sağlamaktadır.

Orada, dünyanın veri merkezi başkenti olarak bilinen bölgede, tesisler 2023'te toplamda neredeyse 2 milyar galon su kullanmıştır. Veri merkezlerini soğutmak için daha verimli birkaç yöntem bulunmaktadır. Bunlar arasında, cihazların bir soğutucu içinde yıkanmasıyla gerçekleştirilen immersion cooling (daldırma soğutması) ve suyu geri dönüştüren kapalı döngü soğutma sistemleri yer alır; bu sistemler, tatlı su kullanımını %70'e kadar azaltabilir.

Veri merkezleri, şehirleri daha sıcak hale getiriyor Veri merkezlerini soğutmak, ısının ortadan kaldırılmasını sağlamaz; sadece dışarıya taşır, bu da kentsel ısı adası etkisini artırabilir. Bu etki, şehirlerin kırsal alanlardan daha yüksek sıcaklıklara sahip olduğu durumlarda görülmektedir.

Phoenix, Arizona'da yapılan bir araştırma, tek bir büyük veri merkezinin, on binlerce hatta yüz binlerce haneden daha fazla atık ısı yayabileceğini, bu durumun da çevresindeki yüzey sıcaklıklarını 9 derece Celsius, hava sıcaklıklarını ise 2 derece Celsius artırabileceğini göstermektedir.

Bu etkiler, yarım kilometreye kadar hissedilebilir. Şehirlerin zaten çevresindekilerden 0,5-4 derece Celsius daha sıcak olduğu göz önüne alındığında, bu yüksek sıcaklıklar, yakındaki sakinler için ısı stresi risklerini artırabilir ve iklimlendirme talebini yükselterek daha fazla enerji gerektirebilir.

Tüm bu ısı kaybolmaz; giderek artan sayıda veri merkezi bu ısıyı yakalayıp, yakınlardaki evlere ve iş yerlerine yönlendirmektedir. Bu işleme termal enerji ağları denir ve veri merkezi güç talebini %30'a kadar azaltabilir. Kömür, gaz ve dizel kirli havaya katkıda bulunuyor Veri merkezlerini çalıştırmak ve beslemek, havayı iki yönden kirletmektedir.

Öncelikle kömür ve gaz santralleri, yakınlardaki topluluklar için solunum yolu hastalıkları, kalp hastalıkları, astım ve daha birçok sağlık sorunlarına yol açabilen toksik parçacıklar yaymaktadır.

Ayrıca, elektrik şebekesi çöktüğünde yedek güç olarak kullanılan dizel jeneratörleri de zararlı hava kirleticileri yaymaktadır. Bu jeneratörler, doğal gaz santrallerine göre 200 ile 600 kat daha fazla azot oksit yaymaktadır.

Bir tahmine göre, Virginia'daki tüm veri merkezlerinin yedek jeneratörleri, izin verilen seviyelerin yalnızca %10'unda çalışıldığında, 14.000 astım belirtileri vakasına, bir düzineden fazla ölüme ve yılda yaklaşık 300 milyon dolarlık kamu sağlığı maliyetine katkıda bulunabilmektedir.

Veri merkezlerinin işgal ettiği araziler Veri merkezi inşaatı, büyük arazi parçalarına ihtiyaç duyar. Doğal ve tarım alanlarının sanayi bölgelerine dönüştürülmesi, biyolojik çeşitliliği tehdit edebilir ve yerel ekosistemleri bozabilir.

Almanya'nın Hattersheim kentinde, örneğin, tarım ve yeraltı suyu koruma için ayrılmış 18 dönümlük bir alan — yerel yeşil alan olarak bilinen ve kanola çiçekleriyle ünlü bir yer — 2024'te beş bina içeren bir veri merkezi kampüsü için yeniden planlanmıştır. Zarar genellikle yalnızca bulunduğu yerle sınırlı kalmaz.

Bu tesisleri beslemek için inşa edilen gaz boru hatları ve elektrik santralleri, kendi arazilerine ihtiyaç duyar ve bu da habitatların parçalanmasına ve güzergahları boyunca toprak erozyonuna yol açar.