'Cuộc chiến' giành giật điện, nước và đất đai vì AI

Chỉ trong vài năm, các công ty khởi nghiệp AI của Mỹ như Anthropic hay OpenAI đã lớn mạnh thành doanh nghiệp quyền lực và có ảnh hưởng nhất thế giới, đạt mức định giá cả nghìn tỷ USD. Dù chuẩn bị cho đợt phát hành cổ phiếu lần đầu ra công chúng (IPO), các doanh nghiệp này chưa công bố báo cáo phát triển bền vững, lượng khí phát thải nhà kính, cũng như chưa cam kết đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 - điều mà các tập đoàn năng lượng truyền thống như ExxonMobil thực hiện từ lâu.

Dù cam kết phát thải ròng bằng 0 (Net Zero) và công khai báo cáo môi trường, các gã khổng lồ như Google, Meta Platforms, Amazon.com và Microsoft vẫn ghi nhận lượng khí thải tăng vọt do sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu.

Theo Bloomberg, dù chưa có số liệu toàn diện, dấu chân carbon của ngành AI là vô cùng lớn. Theo nghiên cứu của tổ chức phi lợi nhuận Environmental Integrity Project, chỉ riêng các nhà máy điện khí mới phục vụ cho trung tâm dữ liệu ở Mỹ có thể sớm tạo ra lượng ô nhiễm tương đương với toàn bộ Australia.

“Họ hoàn toàn nên công khai thông tin đó. Chúng ta đang nhắc tới tác động tiềm tàng đến môi trường ở quy mô chưa từng có trước đây”, Phó giáo sư Ioannis Ioannou từ Trường Kinh doanh Londo chia sẻ.

Theo Forbes, các trung tâm dữ liệu gây tranh cãi vì vừa là nguồn thu thuế khổng lồ vừa là vấn đề nan giải với tài nguyên thiên nhiên. Chúng mang lại việc làm trong ngành xây dựng, thuế và cơ sở hạ tầng mới, nhưng tiêu tốn rất nhiều điện, nước, đất đai trong khi không cần quá nhiều nhân sự vận hành.

Áp lực đè nặng lên hệ thống điện

Để tự chủ nguồn cung năng lượng, nhiều đơn vị phát triển trung tâm dữ liệu đang xây riêng nhà máy điện chạy bằng khí đốt. Sự chuyển dịch này đẩy mạnh lượng phát thải carbon, đe dọa các mục tiêu khí hậu của giới công nghệ Mỹ.

Reuters đưa tin, theo báo cáo Triển vọng Năng lượng Ngắn hạn (STEO) của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) công bố giữa tháng 8, mức tiêu thụ điện năng của Mỹ - vốn đã đạt kỷ lục trong hai năm liên tiếp vào năm 2025 - sẽ tiếp tục tăng trong năm 2026 và 2027, do nhu cầu lớn phục vụ các trung tâm dữ liệu sử dụng AI và quá trình điện khí hóa.

Phân tích của Bloomberg cho thấy 99 nhà máy được đề xuất xây dựng sẽ xả khoảng 318 triệu tấn khí CO2 mỗi năm. Trong khi đó, theo EIA, toàn bộ ngành điện lực Mỹ năm 2025 phát thải khoảng 1.485 triệu tấn carbon. Mức này tương đương 20% tổng lượng phát thải của toàn ngành điện Mỹ năm 2025, và có thể vọt lên 33% nếu vận hành tối đa công suất.

Làn sóng bùng nổ xây dựng trung tâm dữ liệu đã và đang gây áp lực nghẹt thở lên hệ thống điện của Mỹ, làm dấy lên lo ngại về độ ổn định và dẫn đến các lệnh tạm dừng phê duyệt dự án mới. Ngay cả các cơ sở đã được bật đèn xanh cũng đối mặt với tình trạng chậm hoãn kéo dài hàng năm trời để được đấu nối vào lưới điện quy chuẩn, buộc các công ty phải tự tìm lối đi riêng.

Một trong số đó là các dự án được gọi là “behind-the-meter”, cho phép cấp phép và xây dựng nguồn điện riêng mà không cần phê duyệt từ các công ty điện lực hay đơn vị vận hành độc lập có nhiệm vụ bảo vệ độ an toàn của lưới điện.

"Toàn ngành đang chịu áp lực khổng lồ để có nguồn điện, trong khoảng thời gian ngắn. Họ dường như không đó là điện sạch hay điện bẩn”, David Pomerantz - CEO Viện Năng lượng và Chính sách - nhận định.

Công trường xây dựng Dự án Jupiter, một trung tâm dữ liệu hỗ trợ bởi Oracle và OpenAI, tại New Mexico, Mỹ. Ảnh: Bloomberg.

Nhiều dự án điện được đề xuất thiếu tính khả thi, phát sinh từ làn sóng đầu tư cơ hội trước nhu cầu năng lượng tăng cao.

Mặc dù vậy, nguy cơ ô nhiễm vẫn là hiện hữu. Bloomberg NEF ước tính tổng công suất điện khí tại chỗ dự kiến đạt 126 gigawatt. Dấu chân carbon được tính toán dựa trên mức độ sử dụng dao động từ trung bình ngành là 60% cho đến 100% khi vận hành liên tục 24/7, cùng tỷ lệ tiêu thụ nhiên liệu của một máy phát điện khí chu trình đơn điển hình.

Mô hình chu trình đơn có mức phát thải cao hơn so với công nghệ chu trình hỗn hợp. Mặc dù chu trình hỗn hợp là giải pháp tối ưu, việc tiếp cận công nghệ này gặp trở ngại do tình trạng chậm cung ứng turbine kéo dài.

Dữ liệu của Bloomberg NEF gồm các dự án liên kết với những công ty AI hàng đầu như OpenAI và Anthropic PBC, nhà vận hành trung tâm dữ liệu mới nổi tự gắn nhãn là chuyên gia AI, cũng như gã khổng lồ điện toán đám mây và nhóm đầu tư đang đỏ mắt tìm kiếm bên thuê đất.

Các dự án được theo dõi nằm rải rác trên 22 bang của Mỹ, kéo dài từ Alaska cho đến Georgia. Trong đó, hơn 1/3 tập trung tại bang Texas, nơi sở hữu nguồn tài nguyên dầu khí dồi dào cùng cơ chế quản lý vốn tương đối thoải mái, khiến các nhà phát triển đua nhau dựng lên các trung tâm dữ liệu nhanh nhất có thể.

Trung tâm dữ liệu cần nước, nhưng lại ưa nơi khô hạn

Một nguồn tài nguyên khác quan trọng không kém để vận hành trung tâm dữ liệu là nước. Đáng chú ý, khoảng 2/3 số trung tâm dữ liệu sắp được xây dựng tại Mỹ (517 trên 809) dự kiến đặt ở những khu vực khô hạn nhất.

Theo Guardian, giữa tháng 6, hơn 60% diện tích lục địa Mỹ trải qua hạn hán - quy mô lớn nhất lịch sử hiện đại vào mùa xuân. Lượng mưa và tuyết suy giảm nghiêm trọng ở phía đông nam và tây, làm khô héo đất nông nghiệp và gia tăng rủi ro cháy rừng.

Một trung tâm dữ liệu quy mô lớn có thể cần tới 5 triệu gallon nước mỗi ngày - tương đương lượng nước sử dụng của khoảng 50.000 người - để làm mát. Nhìn chung, trên khắp cả nước Mỹ dự kiến tiêu thụ 73 tỷ gallon nước mỗi năm vào năm 2028, tăng từ khoảng 17 tỷ gallon vào năm 2023.

Tổng lượng nước tiêu thụ của hạ tầng này tại Mỹ dự kiến tăng từ 17 tỷ gallon (năm 2023) lên 73 tỷ gallon vào năm 2028. Theo tính toán, việc tạo 10-50 phản hồi trung bình trên mô hình GPT-3 tiêu tốn khoảng 500ml nước làm mát.

Một trung tâm dữ liệu ở Virginia, Mỹ. Ảnh: Bloomberg.

Chuyên gia Christopher Dalbom từ Đại học Tulane đánh giá nhu cầu nước tăng cao từ dân số, nông nghiệp và sự bùng nổ trung tâm dữ liệu sẽ khiến khủng hoảng nguồn nước trở nên khó tránh khỏi.

“Ngay cả khi không có biến đổi khí hậu, chúng ta vẫn sẽ cảm nhận rõ rệt tác động của hạn hán, vì nhu cầu sử dụng nước cho con người và nông nghiệp ngày càng tăng. Nước không đủ đáp ứng nhu cầu. Giờ đây, với sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu, tôi nghĩ khủng hoảng là không thể tránh khỏi”, ông Dalbom nói.

Các nhà phát triển thường ưu tiên tới khu vực khô hạn, dân cư thưa thớt do giá đất thấp và ưu đãi thuế hào phóng hơn. Khí hậu khô hạn cũng được cho là ít ăn mòn thiết bị nhất theo thời gian.

Tác động của AI đến nguồn nước không chỉ dừng lại ở khâu làm mát. Một nghiên cứu hồi tháng 1 chỉ ra các trung tâm dữ liệu chỉ chiếm 4% trong 30.000 tỷ gallon nước cần thiết phục vụ cho sự phát triển của AI vào giữa thế kỷ này. Phần lớn lượng nước tiêu thụ nằm ở khâu phát điện và sản xuất bán dẫn.

Sự gia tăng hạ tầng này gặp phản ứng dữ dội từ dư luận 70% người Mỹ phản đối đặt trung tâm dữ liệu gần nơi cư trú. Một số bang như California, Michigan và Iowa đang cân nhắc dự luật yêu cầu nộp báo cáo định kỳ về việc sử dụng nước, trong khi Nam Carolina và Kansas có thể bắt buộc sử dụng hệ thống làm mát khép kín. New York thậm chí còn tiến xa hơn, với kế hoạch tạm dừng hoàn toàn xây dựng các trung tâm dữ liệu.

Dù các nhà phát triển cam kết chuyển sang công nghệ làm mát tiết kiệm nước, giải pháp này lại tiêu tốn nhiều điện năng hơn. Nguồn điện hiện nay vẫn phụ thuộc lớn vào nhiên liệu hóa thạch - ngành công nghiệp vốn đòi hỏi lượng nước khai thác rất lớn để vận hành.

Báo cáo từ Liên Hợp Quốc cảnh báo đến năm 2050, 3/4 dân số thế giới có thể đối mặt với tác động của hạn hán. Trong khi đó, các trung tâm dữ liệu sử dụng 9.300 tỷ lít nước trong thập kỷ tới. Ngay cả khi áp dụng tái chế, việc khai thác quy mô lớn vẫn gây áp lực nghiêm trọng lên các tầng nước ngầm và lưu vực sông tại các vùng khan hiếm nước.