जल उपयोग दक्षता: संकट के बिना AI डेटा सेंटर कूलिंग

11 दिसंबर, 2025 को अपडेट किया गया

दिसंबर 2025 अपडेट: Microsoft क्लोज्ड-लूप, जीरो-वाटर इवेपोरेशन कूलिंग तैनात कर रहा है—जो वाष्पीकरण जल को पूरी तरह समाप्त करके प्रति सुविधा सालाना 125M+ लीटर पानी की खपत कम कर रहा है। AI डेटा सेंटर पारंपरिक सर्वर फार्म की तुलना में 10-50 गुना अधिक कूलिंग पानी का उपभोग कर रहे हैं। Google सुविधाएं औसतन प्रतिदिन 550,000 गैलन पानी का उपयोग कर रही हैं। GPT-3 के प्रशिक्षण ने 700,000 लीटर ताजे पानी का वाष्पीकरण किया। जीरो-वाटर डिजाइन उद्योग की दिशा बन रहे हैं।

Microsoft के आगामी डेटा सेंटर क्लोज्ड-लूप, जीरो-वाटर इवेपोरेशन कूलिंग का उपयोग करेंगे जो वाष्पीकरण जल की आवश्यकता को पूरी तरह समाप्त कर देता है।¹ निर्माण के समय एक बार भरने के बाद, सिस्टम कूलेंट को लगातार पुनर्चक्रित करता है, जिससे प्रति सुविधा वार्षिक जल उपयोग 125 मिलियन लीटर से अधिक कम हो जाता है। यह डिजाइन AI बुनियादी ढांचे के जल खपत के दृष्टिकोण में एक मौलिक बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है—उच्च जल उपयोग की स्वीकृति से इसे इंजीनियरिंग के माध्यम से समाप्त करने की ओर।

AI डेटा सेंटर पारंपरिक सर्वर फार्म की तुलना में 10-50 गुना अधिक कूलिंग पानी का उपभोग करते हैं।² यह पैमाना वास्तविक स्थिरता चिंताएं पैदा करता है: Google के डेटा सेंटर प्रति सुविधा औसतन 550,000 गैलन दैनिक उपयोग करते हैं, और अकेले GPT-3 के प्रशिक्षण ने 700,000 लीटर ताजे पानी का वाष्पीकरण किया।³ AI बुनियादी ढांचा बनाने वाले संगठनों को नियामकों, समुदायों और अपनी स्थिरता प्रतिबद्धताओं से जल खपत को संबोधित करने के लिए बढ़ते दबाव का सामना करना पड़ रहा है। Water Usage Effectiveness (WUE) और जीरो-वाटर कूलिंग को संचालित करने वाली तकनीकों को समझना इस विकसित होते परिदृश्य को नेविगेट करने में मदद करता है।

WUE को समझना

The Green Grid ने 2011 में Water Usage Effectiveness को डेटा सेंटर जल खपत के मानकीकृत मेट्रिक के रूप में पेश किया।⁴ ऊर्जा के लिए Power Usage Effectiveness (PUE) की तरह, WUE सुविधाओं में जल दक्षता की तुलना के लिए एक बेंचमार्क प्रदान करता है।

WUE गणना

WUE IT उपकरण ऊर्जा के प्रति किलोवाट-घंटे पर खपत किए गए लीटर पानी को मापता है:

WUE = वार्षिक साइट जल उपयोग (लीटर) / वार्षिक IT उपकरण ऊर्जा (kWh)

यह फॉर्मूला सभी जल खपत को कैप्चर करता है—कूलिंग टावर मेकअप वाटर, आर्द्रीकरण, और कोई भी अन्य परिचालन जल उपयोग—वास्तविक कंप्यूट डिलीवरी के सापेक्ष।

उदाहरण गणना:

सुविधा जल उपयोग: 50 मिलियन लीटर/वर्ष
IT ऊर्जा खपत: 100 मिलियन kWh/वर्ष
WUE = 50,000,000 / 100,000,000 = 0.5 L/kWh

WUE बेंचमार्क

आदर्श WUE: 0.0 L/kWh बिना वाष्पीकरण कूलिंग वाली एयर-कूल्ड सुविधाएं शून्य जल उपयोग प्राप्त कर सकती हैं। ट्रेडऑफ: उच्च ऊर्जा खपत और PUE।

उद्योग औसत: 1.8-1.9 L/kWh अधिकांश डेटा सेंटर इस सीमा में आते हैं, जो ऊर्जा दक्षता के लिए पानी का व्यापार करने वाली वाष्पीकरण कूलिंग का उपयोग करते हैं।⁵

सर्वश्रेष्ठ-इन-क्लास: 0.3-0.7 L/kWh NREL का डेटा सेंटर 1.06 PUE के साथ 0.7 L/kWh प्राप्त करता है, यह प्रदर्शित करते हुए कि कम WUE के लिए ऊर्जा दक्षता का त्याग करने की आवश्यकता नहीं है।⁶

क्षेत्रीय भिन्नता: Microsoft का WUE स्थान के अनुसार नाटकीय रूप से भिन्न होता है—Arizona 1.52 L/kWh पर संचालित होता है जबकि Singapore 0.02 L/kWh प्राप्त करता है।⁷ जलवायु, जल उपलब्धता, और कूलिंग तकनीक सभी प्राप्त करने योग्य WUE को प्रभावित करते हैं।

WUE-PUE ट्रेडऑफ

WUE और PUE अक्सर विपरीत रूप से चलते हैं:

एयर कूलिंग: शून्य जल उपयोग (WUE = 0) लेकिन उच्च ऊर्जा खपत (PUE 1.4-1.8)

वाष्पीकरण कूलिंग: उच्च जल उपयोग (WUE 1.5-2.5) लेकिन बेहतर ऊर्जा दक्षता (PUE 1.1-1.3)

लिक्विड कूलिंग: क्लोज्ड-लूप डिजाइन में न्यूनतम जल उपयोग (WUE लगभग 0) उत्कृष्ट ऊर्जा दक्षता के साथ (PUE 1.05-1.2)

लिक्विड कूलिंग पारंपरिक ट्रेडऑफ को तोड़ती है, कम WUE और कम PUE दोनों को सक्षम करती है—जो AI बुनियादी ढांचे के लिए इसकी तेजी से अपनाने की व्याख्या करता है।

AI की जल खपत चुनौती

AI वर्कलोड उच्च पावर डेंसिटी और निरंतर संचालन के संयोजन के माध्यम से अभूतपूर्व जल मांग पैदा करते हैं।

खपत का पैमाना

AI विस्तार के साथ हाइपरस्केलर जल उपयोग नाटकीय रूप से बढ़ा:

Google: 2023 में 24,227 मेगालीटर खपत—Microsoft के उपयोग का तीन गुना और सालाना 17% बढ़ रहा है।⁸

Microsoft: 2023 में 7,844 मेगालीटर, जिसमें से 41% जल-तनावग्रस्त क्षेत्रों में खपत हुआ। वैश्विक संचालन ने लगभग 6.4 मिलियन क्यूबिक मीटर का उपयोग किया, साल-दर-साल 34% की वृद्धि।⁹

उद्योग अनुमान: 2028 तक जल उपयोग सालाना 1,068 बिलियन लीटर तक पहुंचने की उम्मीद है—वर्तमान स्तरों से 11 गुना वृद्धि।¹⁰

AI-विशिष्ट कारक

AI वर्कलोड कई तंत्रों के माध्यम से उच्च जल खपत को संचालित करते हैं:

पावर डेंसिटी: GPU रैक 50-135 kW पर संचालित होते हैं, पारंपरिक सर्वर के लिए 10-20 kW के मुकाबले। उच्च हीट आउटपुट को अधिक आक्रामक कूलिंग की आवश्यकता होती है।

निरंतर संचालन: हफ्तों या महीनों तक चलने वाले प्रशिक्षण रन विशिष्ट एंटरप्राइज वर्कलोड के आंतरायिक निष्क्रिय अवधियों के बिना निरंतर हीट लोड उत्पन्न करते हैं।

इन्फरेंस वृद्धि: प्रोडक्शन AI डिप्लॉयमेंट लगातार इन्फरेंस चलाते हैं, 24/7 कूलिंग मांगें पैदा करते हैं जो जल खपत को जमा करती हैं।

प्रति-क्वेरी प्रभाव: UC Riverside के शोधकर्ताओं का अनुमान है कि प्रत्येक 100-शब्द AI प्रॉम्प्ट लगभग 519 मिलीलीटर पानी का उपयोग करता है—प्रति इंटरैक्शन लगभग एक बोतल।¹¹

भौगोलिक एकाग्रता

भारी AI बुनियादी ढांचा निवेश वाले क्षेत्रों में जल तनाव बढ़ता है:

Arizona: सीमित जल संसाधनों वाली रेगिस्तानी जलवायु में प्रमुख हाइपरस्केलर उपस्थिति। Microsoft की Arizona सुविधाएं 1.52 L/kWh WUE पर संचालित होती हैं—वैश्विक स्तर पर उनकी सबसे अधिक में से।

Oregon: डेटा सेंटर प्रसार उन समुदायों में जल संसाधनों पर दबाव डालता है जो कृषि और आवासीय उपयोग के लिए समान स्रोतों पर निर्भर हैं।

वैश्विक विस्तार: हाइपरस्केलर्स को जल-सकारात्मक प्रतिबद्धताओं का पालन करते हुए सूखा-प्रवण क्षेत्रों में जल-गहन सुविधाएं बनाने के लिए आलोचना का सामना करना पड़ता है।¹²

कूलिंग तकनीकें और जल दक्षता

पारंपरिक वाष्पीकरण कूलिंग

वाष्पीकरण कूलिंग मौजूदा डेटा सेंटरों में प्रमुख तकनीक बनी हुई है:

यह कैसे काम करती है: वाष्पित होने पर पानी गर्मी को अवशोषित करता है, सुविधा से वातावरण में थर्मल ऊर्जा स्थानांतरित करता है। कूलिंग टावर डेटा सेंटर से गर्मी को अस्वीकार करने के लिए लगातार पानी का वाष्पीकरण करते हैं।

जल खपत: वाष्पीकरण प्रणालियां जलवायु और दक्षता के आधार पर 1.5-3.0 L/kWh खपत करती हैं।

ऊर्जा लाभ: वाष्पीकरण कूलिंग कंप्रेसर काम को कम करती है, उपयुक्त जलवायु में मैकेनिकल कूलिंग की तुलना में PUE को 15-30% सुधारती है।

सीमाएं: उच्च जल खपत, मेकअप वाटर ट्रीटमेंट आवश्यकताएं, और कूलिंग टावरों से लीजियोनेला जोखिम।

एयर कूलिंग विकल्प

एयर-कूल्ड सुविधाएं जल खपत को समाप्त करती हैं लेकिन ऊर्जा दक्षता का त्याग करती हैं:

मैकेनिकल कूलिंग: कंप्रेसर-आधारित प्रणालियां पानी के वाष्पीकरण के बिना गर्मी को अस्वीकार करती हैं। उच्च ऊर्जा खपत (PUE 1.4+) लेकिन शून्य जल उपयोग।

फ्री कूलिंग: जब बाहरी तापमान अनुमति देता है तो सीधे परिवेशी वायु का उपयोग करना। ठंडी जलवायु में प्रभावी लेकिन उच्च-घनत्व कॉन्फ़िगरेशन में AI बुनियादी ढांचे के लिए सीमित प्रयोज्यता।

के लिए सर्वोत्तम: जल-तनावग्रस्त क्षेत्र जहां जल संरक्षण ऊर्जा दक्षता विचारों से अधिक महत्वपूर्ण है।

डायरेक्ट-टू-चिप लिक्विड कूलिंग

लिक्विड कूलिंग जल और ऊर्जा दोनों दक्षता को सक्षम करने वाली सफल तकनीक का प्रतिनिधित्व करती है:

यह कैसे काम करती है: कोल्ड प्लेट्स सीधे CPUs, GPUs, मेमोरी मॉड्यूल, और वोल्टेज रेगुलेटर पर माउंट होती हैं। क्लोज्ड-लूप सिस्टम इन प्लेट्स के माध्यम से कूलेंट प्रसारित करते हैं, हवा में फैलने से पहले स्रोत पर गर्मी को हटाते हैं।¹³

जल खपत: क्लोज्ड-लूप डिजाइन सामान्य संचालन में कोई पानी का उपयोग नहीं करते। सिस्टम निर्माण पर एक बार भरता है और लगातार पुनर्चक्रित करता है।

ऊर्जा दक्षता: लिक्विड कूलिंग जल खपत को पूरी तरह समाप्त करते हुए 1.2 से नीचे PUE प्राप्त करती है।¹⁴

NVIDIA कार्यान्वयन: GB200 NVL72 रैक-स्केल लिक्विड-कूल्ड सिस्टम पारंपरिक एयर-कूल्ड आर्किटेक्चर की तुलना में 300 गुना बेहतर जल दक्षता प्रदान करता है।¹⁵

टू-फेज कूलिंग

उन्नत लिक्विड कूलिंग अधिकतम दक्षता के लिए फेज चेंज का उपयोग करती है:

यह कैसे काम करती है: विशेष रूप से तैयार डाइइलेक्ट्रिक फ्लूइड (Honeywell और Chemours जैसे आपूर्तिकर्ताओं से) 18°C जितने कम तापमान पर उबलता है। फेज चेंज महत्वपूर्ण हीट एनर्जी को अवशोषित करता है, सिंगल-फेज लिक्विड सिस्टम की तुलना में अधिक कुशल कूलिंग प्रदान करता है।¹⁶

वाटरलेस ऑपरेशन: ZutaCore की HyperCool तकनीक स्रोत पर सीधे गर्मी हटाती है, जल उपयोग को समाप्त करती है और ऊर्जा खपत को 82% तक कम करती है।¹⁷

सुरक्षा लाभ: डाइइलेक्ट्रिक फ्लूइड लीक होने पर इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान नहीं पहुंचाएगा, पानी-आधारित कूलेंट के विपरीत।

इमर्शन कूलिंग

पूर्ण इमर्शन उच्चतम हीट डेंसिटी समाधान प्रदान करता है:

सिंगल-फेज इमर्शन: सर्वर डाइइलेक्ट्रिक फ्लूइड में डूबे होते हैं जो संवहन के माध्यम से गर्मी अवशोषित करता है। पानी की आवश्यकता नहीं।

टू-फेज इमर्शन: सर्वर कम-उबलने-बिंदु फ्लूइड में डूबे होते हैं जो गर्मी पैदा करने वाले घटकों के निकट सक्रिय रूप से उबलता है, अत्यंत कुशल कूलिंग प्रदान करता है।

अपनाना: Microsoft, Google, और Meta सभी ने उच्चतम-घनत्व AI प्रशिक्षण बुनियादी ढांचे के लिए इमर्शन कूलिंग लागू की है।

हाइपरस्केलर जल रणनीतियां

Microsoft का वाटर-पॉजिटिव पथ

Microsoft ने 2030 तक वाटर पॉजिटिव बनने की प्रतिबद्धता जताई—वैश्विक संचालन में खपत से अधिक पानी की भरपाई:¹⁸

जीरो-वाटर कूलिंग डिप्लॉयमेंट: क्लोज्ड-लूप चिप-लेवल लिक्विड कूलिंग वाष्पीकरण जल को पूरी तरह समाप्त करती है। वर्तमान में Phoenix, Arizona, और Mt. Pleasant, Wisconsin में परीक्षण हो रहा है, 2026 में संचालन की उम्मीद है। 2027 के अंत तक, जीरो-वाटर इवेपोरेशन नए डेटा सेंटरों में मानक बन जाएगा।

सुविधा प्रभाव: प्रत्येक जीरो-वाटर सुविधा वाष्पीकरण डिजाइन की तुलना में वार्षिक खपत को 125 मिलियन लीटर से अधिक कम करती है।

रिप्लेनिशमेंट प्रोजेक्ट्स: जल-तनावग्रस्त समुदायों में जल बहाली परियोजनाएं मौजूदा सुविधा खपत की भरपाई करती हैं।

2023 प्रदर्शन: 7,844 मेगालीटर खपत, हालांकि 41% जल-तनावग्रस्त क्षेत्रों में मौजूदा बुनियादी ढांचे की चुनौती को उजागर करता है।

Google की रिप्लेनिशमेंट प्रतिबद्धता

Google ने 2030 तक खपत किए गए पानी का 120% भरपाई करने का वादा किया:¹⁹

परिचालन दक्षता: बेसलाइन खपत को कम करने के लिए मौजूदा सुविधाओं में कूलिंग दक्षता में सुधार।

वाटरशेड साझेदारी: जल उपयोग की भरपाई और वाटरशेड स्वास्थ्य में सुधार के लिए समुदायों और संगठनों के साथ सहयोग।

प्रौद्योगिकी निवेश: प्रत्यक्ष संचालन से परे प्रौद्योगिकी और नवाचार के माध्यम से जल सुरक्षा का समर्थन।

2023 खपत: 24,227 मेगालीटर—प्रमुख हाइपरस्केलर्स में सबसे अधिक, Google के डेटा सेंटर पैमाने को दर्शाता है।

Meta का दक्षता फोकस

Meta ने परिचालन दक्षता पर जोर के साथ 2030 तक वाटर पॉजिटिविटी की प्रतिबद्धता जताई:²⁰

निर्माण प्रथाएं: निर्माण के लिए पुनर्चक्रित पानी का उपयोग और निर्माण जल आवश्यकताओं को कम करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं को लागू करना।

सुविधा पुनर्चक्रण: डिस्चार्ज से पहले सुविधाओं के भीतर कई बार पानी का पुनर्चक्रण।

परिचालन दक्षता: डेटा सेंटर Meta के अधिकांश जल उपयोग के लिए जिम्मेदार हैं, परिचालन सुधारों को प्राथमिक लीवर बनाते हैं।

कम बेसलाइन: 2023 में 2,938 मेगालीटर—Google या Microsoft से काफी कम, विभिन्न बुनियादी ढांचे के पैमाने को दर्शाता है।

AWS की देर से प्रविष्टि

AWS ने re:Invent 2024 में 2030 तक वाटर पॉजिटिविटी की प्रतिबद्धता जताई:²¹

डायरेक्ट-टू-चिप अपनाना: AWS क्लोज्ड-लूप सर्कुलेशन के साथ सीधे चिप्स पर कोल्ड प्लेट्स तैनात करता है, नए AI बुनियादी ढांचे से जल खपत वृद्धि को समाप्त करता है।

इंजीनियर्ड फ्लूइड्स: पानी के बजाय विशेष रूप से तैयार कूलिंग फ्लूइड का उपयोग, वाष्पीकरण हानियों से पूरी तरह बचना।

सामुदायिक रिप्लेनिशमेंट: प्रत्यक्ष संचालन से खपत से अधिक पानी समुदायों को वापस करना।

परिचालन सर्वोत्तम प्रथाएं

मापन और निगरानी

प्रभावी जल प्रबंधन के लिए व्यापक मापन की आवश्यकता होती है:

मीटरिंग इंफ्रास्ट्रक्चर: कूलिंग टावर, आर्द्रीकरण प्रणालियों, और किसी भी अन्य पानी की खपत करने वाले उपकरणों के लिए सबमीटर स्थापित करें। मासिक या वार्षिक समुच्चय दैनिक स्नैपशॉट की तुलना में अधिक प्रतिनिधि WUE प्रदान करते हैं।²²

रियल-टाइम मॉनिटरिंग: अनुकूलन के अवसरों की पहचान करने के लिए तापमान, आर्द्रता, और IT लोड के साथ जल खपत को ट्रैक करें।

बेसलाइन स्थापना: प्रभाव को सटीक रूप से मापने के लिए सुधारों को लागू करने से पहले वर्तमान WUE का दस्तावेजीकरण करें।

तापमान और आर्द्रता अनुकूलन

पर्यावरणीय मापदंडों को समायोजित करने से जल खपत कम होती है:

तापमान सेटपॉइंट बढ़ाएं: ए

[सामग्री अनुवाद के लिए काटी गई]