AI狂飆與零碳挑戰：AI巨頭3年內間接碳排平均增長150%

撰文 | 大衛

編輯 | 茶茶

隨著人工智能（AI）技術的興起，全球數據中心的能源消耗也急劇上升，進而帶來的碳排放問題日漸嚴重。算力狂飆的背后，人工智能（AI）的加速發展也正在成為科技巨頭們“凈零”排放路上的絆腳石，拖累著這些綠色先鋒們的碳中和步伐。

聯合國數字技術機構國際電信聯盟（ITU）近日發布的報告稱，由于高耗電數據中心的需求，亞馬遜、微軟、Alphabet 和 Meta 等公司在2020年至2023年期間運營產生的間接碳排放量平均增長了150%。

具體來看，與3年前相比，2023年亞馬遜的運營碳排放量增長最快，高達182%，其次是，Microsoft的155%、Meta的145%和Alphabet的138%。

間接排放包括公司購買的電力、蒸汽、供暖和制冷所產生的排放。報告顯示，2023年亞馬遜的運營碳排放量較三年前增長最多，達182%，其次是微軟，為155%，Meta為145%，Alphabet為138%。

無論是直接排放還是間接排放，即范圍1和范圍2排放量的增加，都凸顯了對控制AI發展帶來的環境后果的迫切需求。報告涵蓋的166家科技公司的溫室氣體排放量已經占到2023年全球能源相關排放總量的0.8%。

報告顯示，從2017年到2023年，數據中心為AI開發和部署以及其他用途提供動力的用電量每年增長12%，是全球電力增長速度的4倍。

隨著對AI投資的增加，預計排放量最大的人工智能系統每年將產生高達1.026億噸的二氧化碳當量。

同時，AI的加速發展也正在推動全球電力需求的急劇上升，具體表現為數據中心的用電量增長速度是整體用電量增長速度的4倍。

科技巨頭之間殘酷的競爭，正在不斷催生數據中心的誕生。6月9日據媒體報道，亞馬遜宣布將在賓夕法尼亞州投資200億美元建設兩個數據中心園區。第一個數據中心正在賓夕法尼亞州東北部的Susquehanna核電站旁建設，另一個則位于Fairless Hills的Keystone貿易中心物流園區內，該地曾是美國鋼鐵公司的工廠所在地。

自2024年初以來，亞馬遜已分別承諾在密西西比州、印第安納州、俄亥俄州和北卡羅來納州投資約100億美元建設數據中心項目，以加大基礎設施投資力度，與其他科技巨頭競爭，滿足人工智能產品日益增長的需求。這也成為亞馬遜碳排放增速第一的原因之一。

微軟則自2020年以來碳排放量增長了23.4%，主要原因是其數據中心的快速建設。購買清潔電力相對容易，但數據中心本身所使用的碳密集型材料和產品，如鋼鐵、混凝土和計算機芯片，是碳排放的主要來源。

在微軟 2024 財年（2025 年可持續發展報告所涵蓋的時期）的碳足跡中，范圍 3 排放占比高達97% 以上，其中資本貨物和購買的商品和服務占據了公司總碳排放量的約四分之三。

數據中心的建設是微軟范圍 3 排放居高不下的主要原因。用于建筑的鋼鐵來自依賴化石燃料加熱的高爐供應鏈，而用于地基的混凝土則是由一種既依賴碳排放又產生二氧化碳的化學反應制成。盡管一些初創公司正在努力實現鋼鐵和水泥的脫碳，微軟也投資了相關領域，但這些投資可能需要數年才能產生顯著影響。

碳排放也體現在數據中心內部的計算機芯片中。半導體光刻工藝依賴于具有極高全球變暖潛能的化學品，例如，用于芯片蝕刻的六氟乙烷是一種強效溫室氣體，1 噸六氟乙烷產生的溫室效應相當于 9200 噸二氧化碳。

谷歌2023年碳排放量達到了1430萬噸二氧化碳當量，與2019年相比飆升了48%，增加了近一半。相較于2022年，這一數字也上升了13%，這其中與能源相關的排放量（主要來自數據中心的電力消耗）同比增長37%，主要在于人工智能快速發展所帶來數據中心能耗的增加以及供應鏈排放量的上升。

回顧他們曾經定下的承諾，2020年微軟表示，將在2030年達到碳負排放，并進一步計劃至2050年清除自1975年成立以來的所有碳足跡。谷歌和Meta則將時間點定在2030年，承諾屆時不僅是自身運營，連同整個價值鏈都將實現碳中和。

然而隨著人工智能（AI）和數據中心基礎設施的快速發展，這些承諾的實現遇到了難題。

數據中心的碳排放主要集中在運營階段，占比達90%。更具體地來說，除了AI服務器運行本身所需能耗之外，制冷系統以30%-40%的高能耗占比，成為碳排放的大頭。

如果散熱能力跟不上，不僅會加劇能源消耗，還會帶來設備性能的損失，影響用戶收益——制冷，成為數據中心的剛需。

許多數據中心選址在天然的低溫環境下。例如貴州天然的山體、河北張家口的大風口，都為數據中心提供了理想的冷卻環境。同樣Meta把數據中心建到距離北極圈僅僅100公里的瑞典呂勒奧鎮，也是這個道理。

環境之外，技術的力量必不可少。目前，雖然風冷仍是主流的散熱技術，但液冷正憑借其更高的散熱效率，逐漸進入規模化擴展階段。

另一方面，相較于散熱，提高可再生能源使用比例，優化供能結構，對于數據中心減碳的效果更加直接。

在數據中心行業，目前主要有三種方式來直接應用可再生能源：直接采購可再生能源電力、獲取綠色電力證書，以及利用分布式可再生能源。

大型科技公司是可再生能源的主要購買者。2024年僅前兩個月，谷歌、微軟就分別宣布簽署609兆瓦和295兆瓦的可再生能源購電協議（PPA）。

根據亞馬遜官網介紹，該公司在全球擁有500多個太陽能和風能項目，僅2023年就投資了100多個，連續第四年成為全球最大的可再生能源企業買家。

風電、光伏之外，科技大廠還在探索更多樣、更前沿的新能源電力。例如，微軟與Helion Energy合作，預計到2028年將獲得核聚變產生的電力。谷歌則與NV Energy合作，為其內華達州的數據中心提供地熱能。文中提到的亞馬遜新建的數據中心之一就是背靠核電站，獲得更多低碳電力。

巨頭對綠色能源的發力，也延伸到供應鏈管理。以微軟為例，其要求供應商更多地提供純綠電，包括要求特定規模、大批量供應商到2030年為Microsoft交付的商品和服務使用100%無碳電力。

未來，科技公司可以從技術突破、資源共享和新能源利用等方面入手減少AI的能源需求，但是相關解決方案都并不容易實現。

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