Ramón Varela Diaz
O desenvolvemento da intelixencia artificial considerase unha das maiores transformacións tecnolóxicas dos últimos anos, pero Organismos Internacionais -Nacións Unidas- e mesmo empresas tecnolóxicas como Google coinciden en recoñecer que se esta dando un incremento significativo no consumo de electricidade e emisións de carbono debido aos megacentros de datos e a intelixencia artificial. A sua constante implementación xerará aínda maiores, importantes e preocupantes, demandas de agua, e consumo de electricidade cunha notable pegada de carbono. A pesar da opacidade e pouca transparencia con que se está producindo hoxe a expansión tecnolóxica, intento apuntar os riscos que representa nos ecosistemas e estudar a sua sostibilidade .
Consumo de Auga.
Os centros de datos operan continuamente en ininterrompido e necesitan unha temperatura óptima de funcionamento dos equipos informáticos e evitar o sobrequecemento que se podería dar especialmente ao aumentar as densidades de computación de alto rendemento que demanda a IA, intelixencia artificial, (simulacións científicas, adestramento de IA, análise de datos complexos, representación gráfica…). Ao ter gran demanda de traballo requiren eliminar máis intensamente o calor xerado e precisan de refrixeración liquida, porque a refrixeración por aire non é suficiente, así a auga vólvese un factor esencial e limítante para a instalación e funcionamento destes centros. A maiores e ao mesmo tempo os centros de datos requiren un control da humidade relativa para prever a acumulación de electricidade estática que danaría aos equipos. Polo que os centros de datos ao ter necesidade de refrixeración e humidificación, non poden instalarse en calquera país pois demanda gran cantidade de auga e para isto tamén consumo de enerxía.
A cantidade de auga que utilizan os centro de datos varia dependendo de varios factores como tamaño da instalación, lugar onde se instala, eficiencia, tipo de arrefriamento …. pero un centro pequeno de 1 MW pode chegar a consumir 26.000 metros cúbicos de auga ao ano, e si é un centro de tamaño medio deseñado para provedores de servizos na nube e grandes empresas de internet pode utilizar de media 766.500 m3/ano o equivalente ao consumo de auga potábel que precisarían 17.000 persoas nun ano, e si vamos a megacentros o consumo sería moito maior.
No proxecto de Microsoft en Zaragoza recentemente aprobado – tres centros de 300 MW cada un – os consumos de auga, que ofrecen nos medios, en base os datos da empresa, están próximos a 30.000 metros cúbicos. Para encher os circuítos de refrixeración a cifra baixaría a 4.000 m3 cada ano para mantemento si funcionan en circuíto pechado. Pero estes valores aínda sendo moi importantes son moi inferiores aos valores medios que se barallan nestes centros.
En Aragón están confirmados unha decena de proxectos aparte dos tres que están en funcionamento de Amazon, Google ten dous proxectos para Zaragoza e un para Huesca e existen outros do fondo americano Blackstone e mesmo de grandes empresas. Non será un problema o alto consumo de auga ? Que pasará en momentos de secas e co avance do cambio climático?. A situación destes proxectos parece contradicir os proxectos da Comisión Europea que co Pacto Verde pretende mellorar a eficiencia da auga nun 10% e potenciar a reutilización.
A nivel global a situación é preocupante, Microsoft no ano 2022 tivo un consumo de auga nos seus centros de datos a nivel mundial que se elevou a 6,4 millóns de m3 e a situación multiplicase ano a ano, ate o extremo que o consumo foi un 34% maior que o ano anterior. Google no ano 2023 superaba con moito a Microsoft, tiña un consumo de 24 millóns de m3. Algúns estudos apuntan que a industria dos centros de datos en Estados Unidos está entre os dez principais consumidores de auga dentro do sector comercial e industrial . O centro de estudos Pew (Pew Research Center) estima en máis de 64 millóns de m3 de auga a utilización dos centros de datos de Estados Unidos, cifra que esperan duplicar para 2028. Pode o planeta seguir por esta vía cando as estimación indican que 4.000 millóns de persoas carecían de acceso a auga potable?
Consumo de Enerxía
As enerxías alternativa que en principio estaban destinadas a transición enerxética están hoxe desviando a sua produción aos centros de datos que son grandes consumidores de enerxía eléctrica. A Axencia Internacional da Enerxía (AIE) recoñece nun Informe que o consumo mundial de electricidade estase disparando a un ritmo alarmante. As consultas que utilizan IA xenerativa requiren aproximadamente dez veces máis electricidade que as busquedes tradicionais por Internet. O lanzamento de ChatGPT foi todo éxito, pero non nos di que para responder as consultas dos usuarios consumes 2,9 Wh cando nunha busca normal de Google o consumo era de 0,3 Wh. A demanda de enerxía nos centros de datos combinados alcanzou 415 Terawatios-hora ou o que é o mesmo 415 billóns de kilovatios-hora (billóns europeos) de consumo eléctrico no 2024, cifra que se aproxima ao consumo anual que ten Alemaña por todos os usos da electricidade e moi superior ao consumo global do Estado Español (demanda en b.c. de 248,8 Terawatiosh)-. Para o próximo ano a AIE espera que a demanda total de electricidade nos centros de datos aumente a 1000 Terawatios-hora .
Os tres centros de Microsoft en Zaragoza din precisar 900 MW de potencia e os proxectos de Google, Amazon e outros multiplican está cifra. En Irlanda en 2023 os centros de datos en funcionamento consumen moito máis que o conxunto dos fogares e sigue aumentando, segundo un estudo a terceira parte da enerxía eólica adicional xerada en Irlanda entre 2017 e 2023 foi absorbida polos centros de datos o que levou ao goberno a cuestionar novos proxectos en Dublín . Os sistemas de refrixeración nos centros de datos poden representar entre un 7 e máis do 30% do gasto enerxético dependendo da eficiencia. Que extensión ocuparían os parques fotovoltaicos para esta produción e cantos parques eólicos se precisarían para esta potencia? Non era a descarbonización o destino da enerxía renovable ? Algunhas estimación din que os centros de datos en España xa consumen o 1% da enerxía eléctrica .
Segundo Pew no 2024 nos Estados Unidos os combustibles fósiles e nucleares representaron a maioría dos combustibles utilizados para a enerxía que usan os centros de datos: o gas natural aportou o 40% da electricidade , o carbón representou o 15%, a nuclear o 20% e as enerxías renovables non chegan a cuarta parte do total . Considera que ate o 2030 o gas natural seguirá sendo a principal fonte de alimentación dos centros e a enerxía nuclear aumentará, reactivando os programas nucleares en varios estados americanos. Sucederá algo similar aquí ?
Pero o que é máis grave, o alto consumo eléctrico repercutira nun aumento das tarifas eléctricas para os consumidores, os gastos en novas redes, ampliacións, novos parques … trasladaranse aos consumidores como se comproba nos Estados americanos de Ohio, Maryland e mesmo apuntan a un aumento do 8% para 2030 e ate o 25% en zonas de alta demanda (Virginia). Aquí tamén pode chegar a subida xa que se compite por atraer máis e máis proxectos, sen fixarse no consumo que conlevan.
Descarbonización e Emisións
Falta transparencia no tema e mesmo ocultase a pegada hídrica do consumo directo e tamén o consumo indirecto derivado da produción dos bens e servizos da industria tecnolóxica e IA. Minimízanse os datos de consumo de auga e enerxía e no mellor dos caso dáse a coñecer o consumo só para aplicar ao último proceso, o do consumo no funcionamento normal. Carecemos de datos do consumo indirecto -proxectos, investigación, minería, fabricacións de Chips e outros compoñentes, construción, transporte…- . que multiplicaran varias veces o consumo.
Con relación as emisións, estas dependen da utilización de combustibles fósiles para fabricar a electricidade. Temos tamén a pegada de carbono das emisións indirectas de toda a cadea de subministro dos equipos que supoñen máis do 70% do total. Mentres non se utilice enerxía renovable estarán contribuíndo a emisión de dióxido de carbono e gases invernado e atentando contra a descarbonización que pretendiamos . Si os centros de datos consumen enerxías renovables, enerxía destinada até hoxe a a industrias existentes e outros usos diversos, van atrasar o proceso de transición enerxética. E no futuro os avances tecnolóxicos, con desenvolvemento de novos Chips, ate hoxe, levaron consigo mais rendemento pero van parellos ao maior consumo de enerxía e auga.
En definitiva faltan problemas por resolver relacionados coa eficiencia e alto consumo enerxético, auga e emisións . O Estado español está no posto 14 na clasificación mundial por número de centros de datos e concentrados en Madrid, Cataluña e agora en Aragón . Pretende e aspira a ser e consolidar un “ hub europeo” de IA e superar a Alemaña, Inglaterra e outros países que van por diante. Pero nada din de poñer condicións, control da eficiencia e limitacións ás grandes corporacións. Sería unha irresponsabilidade non ter en conta o coñecemento científico que indica unha diminución constante da auga subterránea e a vez unha escaseza puntual de auga en zonas con subministro abundante ate fai pouco. As secas e o cambio climático sucedese e van en aumento e todo indica que os centros de datos van ter un notable impacto ecolóxico, social e ser sumidoiros de auga e enerxía.
Versión en castellano:
IA y Centros de Datos. ¿Son Sostenibles?
Ramón Varela Díaz
El desarrollo de la inteligencia artificial se considera una de las mayores transformaciones tecnológicas de los últimos años, pero organismos internacionales —Naciones Unidas— e incluso empresas tecnológicas como Google coinciden en reconocer que se está dando un incremento significativo en el consumo de electricidad y emisiones de carbono debido a los megacentros de datos y la inteligencia artificial. Su constante implementación generará demandas aún mayores, importantes y preocupantes, de agua y consumo de electricidad con una notable huella de carbono. A pesar de la opacidad y poca transparencia con que se está produciendo hoy la expansión tecnológica, intento señalar los riesgos que representa en los ecosistemas y estudiar su sostenibilidad.
Consumo de Agua
Los centros de datos operan de forma continua e ininterrumpida y necesitan una temperatura óptima de funcionamiento de los equipos informáticos para evitar el sobrecalentamiento que se podría dar, especialmente al aumentar las densidades de computación de alto rendimiento que demanda la IA (simulaciones científicas, entrenamiento de IA, análisis de datos complejos, representación gráfica…). Al tener una gran demanda de trabajo, requieren eliminar el calor generado de forma más intensa y precisan de refrigeración líquida, porque la refrigeración por aire no es suficiente; así, el agua se vuelve un factor esencial y limitante para la instalación y funcionamiento de estos centros. Además, y al mismo tiempo, los centros de datos requieren un control de la humedad relativa para prevenir la acumulación de electricidad estática que dañaría a los equipos. Por lo que, al tener necesidad de refrigeración y humidificación, los centros de datos no pueden instalarse en cualquier país, pues demandan gran cantidad de agua y, para esto, también consumo de energía.
La cantidad de agua que utilizan los centros de datos varía dependiendo de varios factores como el tamaño de la instalación, el lugar donde se instala, la eficiencia, el tipo de enfriamiento…, pero un centro pequeño de 1 MW puede llegar a consumir $26,000$ metros cúbicos de agua al año. Si es un centro de tamaño medio diseñado para proveedores de servicios en la nube y grandes empresas de internet, puede utilizar de media $766,500$ m$^3$/año, el equivalente al consumo de agua potable que necesitarían $17,000$ personas en un año, y si vamos a megacentros el consumo sería mucho mayor.
En el proyecto de Microsoft en Zaragoza recientemente aprobado —tres centros de $300$ MW cada uno—, los consumos de agua que ofrecen en los medios, en base a los datos de la empresa, están próximos a los $30,000$ metros cúbicos. Para llenar los circuitos de refrigeración la cifra bajaría a $4,000$ m$^3$ cada año para mantenimiento si funcionan en circuito cerrado. Pero estos valores, aun siendo muy importantes, son muy inferiores a los valores medios que se barajan en estos centros.
En Aragón están confirmados una decena de proyectos aparte de los tres que están en funcionamiento de Amazon; Google tiene dos proyectos para Zaragoza y uno para Huesca, y existen otros del fondo americano Blackstone e incluso de grandes empresas. ¿No será un problema el alto consumo de agua? ¿Qué pasará en momentos de sequías y con el avance del cambio climático? La situación de estos proyectos parece contradecir los objetivos de la Comisión Europea que con el Pacto Verde pretende mejorar la eficiencia del agua en un $10\%$ y potenciar la reutilización.
A nivel global la situación es preocupante. Microsoft en el año 2022 tuvo un consumo de agua en sus centros de datos a nivel mundial que se elevó a 6.4 millones de m$^3$, y la situación se multiplica año a año, hasta el extremo que el consumo fue un $34\%$ mayor que el año anterior. Google en el año 2023 superaba con creces a Microsoft, teniendo un consumo de 24 millones de m$^3$. Algunos estudios apuntan que la industria de los centros de datos en Estados Unidos está entre los diez principales consumidores de agua dentro del sector comercial e industrial. El centro de estudios Pew (Pew Research Center) estima en más de 64 millones de m$^3$ de agua la utilización de los centros de datos de Estados Unidos, cifra que esperan duplicar para 2028. ¿Puede el planeta seguir por esta vía cuando las estimaciones indican que 4,000 millones de personas carecen de acceso a agua potable?
Consumo de Energía
Las energías alternativas que en principio estaban destinadas a la transición energética están hoy desviando su producción a los centros de datos, que son grandes consumidores de energía eléctrica. La Agencia Internacional de la Energía (AIE) reconoce en un Informe que el consumo mundial de electricidad se está disparando a un ritmo alarmante. Las consultas que utilizan IA generativa requieren aproximadamente diez veces más electricidad que las búsquedas tradicionales por internet. El lanzamiento de ChatGPT fue todo un éxito, pero no nos dice que para responder a las consultas de los usuarios consume $2.9$ Wh, cuando en una búsqueda normal de Google el consumo era de $0.3$ Wh. La demanda de energía en los centros de datos combinados alcanzó 415 Teravatios-hora o lo que es lo mismo 415 billones (europeos) de kilovatios-hora de consumo eléctrico en 2024, cifra que se aproxima al consumo anual que tiene Alemania para todos los usos de la electricidad y muy superior al consumo global de España (demanda en b.c. de 248.8 Teravatios-hora). Para el próximo año, la AIE espera que la demanda total de electricidad en los centros de datos aumente a 1000 Teravatios-hora.
Los tres centros de Microsoft en Zaragoza dicen necesitar $900$ MW de potencia y los proyectos de Google, Amazon y otros multiplican esta cifra. En Irlanda en 2023 los centros de datos en funcionamiento consumen mucho más que el conjunto de los hogares y sigue aumentando; según un estudio, la tercera parte de la energía eólica adicional generada en Irlanda entre 2017 y 2023 fue absorbida por los centros de datos, lo que llevó al gobierno a cuestionar nuevos proyectos en Dublín. Los sistemas de refrigeración en los centros de datos pueden representar entre un $7\%$ y más del $30\%$ del gasto energético, dependiendo de la eficiencia. ¿Qué extensión ocuparían los parques fotovoltaicos para esta producción y cuántos parques eólicos se necesitarían para esta potencia? ¿No era la descarbonización el destino de la energía renovable? Algunas estimaciones dicen que los centros de datos en España ya consumen el $1\%$ de la energía eléctrica.
Según Pew, en 2024 en Estados Unidos los combustibles fósiles y nucleares representaron la mayoría de los combustibles utilizados para la energía que usan los centros de datos: el gas natural aportó el $40\%$ de la electricidad, el carbón representó el $15\%$, la nuclear el $20\%$ y las energías renovables no llegan a la cuarta parte del total. Considera que hasta el 2030 el gas natural seguirá siendo la principal fuente de alimentación de los centros y la energía nuclear aumentará, reactivando los programas nucleares en varios estados americanos. ¿Sucederá algo similar aquí?
Pero lo que es más grave, el alto consumo eléctrico repercutirá en un aumento de las tarifas eléctricas para los consumidores; los gastos en nuevas redes, ampliaciones, nuevos parques… se trasladarán a los consumidores, como se comprueba en los estados americanos de Ohio, Maryland e incluso apuntan a un aumento del $8\%$ para 2030 y hasta el $25\%$ en zonas de alta demanda (Virginia). Aquí también puede llegar la subida ya que se compite por atraer más y más proyectos, sin fijarse en el consumo que conllevan.
Descarbonización y Emisiones
Falta transparencia en el tema e incluso se oculta la huella hídrica del consumo directo y también el consumo indirecto derivado de la producción de los bienes y servicios de la industria tecnológica e IA. Se minimizan los datos de consumo de agua y energía y en el mejor de los casos se da a conocer el consumo solo para aplicar al último proceso, el del consumo en el funcionamiento normal. Carecemos de datos del consumo indirecto —proyectos, investigación, minería, fabricación de Chips y otros componentes, construcción, transporte…— que multiplicarán varias veces el consumo.
Con relación a las emisiones, estas dependen de la utilización de combustibles fósiles para fabricar la electricidad. Tenemos también la huella de carbono de las emisiones indirectas de toda la cadena de suministro de los equipos que suponen más del $70\%$ del total. Mientras no se utilice energía renovable, estarán contribuyendo a la emisión de dióxido de carbono y gases invernadero y atentando contra la descarbonización que pretendíamos. Si los centros de datos consumen energías renovables, energía destinada hasta hoy a la industrias existentes y otros usos diversos, van a retrasar el proceso de transición energética. Y en el futuro los avances tecnológicos, con desarrollo de nuevos Chips, hasta hoy, han conllevado más rendimiento, pero van parejos a un mayor consumo de energía y agua.
En definitiva, faltan problemas por resolver relacionados con la eficiencia y el alto consumo energético, agua y emisiones. España está en el puesto 14 en la clasificación mundial por número de centros de datos, y concentrados en Madrid, Cataluña y ahora en Aragón. Pretende y aspira a ser y consolidar un «hub europeo» de IA y superar a Alemania, Inglaterra y otros países que van por delante. Pero nada se dice de poner condiciones, control de la eficiencia y limitaciones a las grandes corporaciones. Sería una irresponsabilidad no tener en cuenta el conocimiento científico que indica una disminución constante del agua subterránea y a la vez una escasez puntual de agua en zonas con suministro abundante hasta hace poco. Las sequías y el cambio climático suceden y van en aumento, y todo indica que los centros de datos van a tener un notable impacto ecológico, social y ser sumideros de agua y energía.
