AI狂飙与零碳挑战：AI巨头3年内间接碳排平均增长150%

撰文 | 大卫

编辑 | 茶茶

随着人工智能（AI）技术的兴起，全球数据中心的能源消耗也急剧上升，进而带来的碳排放问题日渐严重。算力狂飙的背后，人工智能（AI）的加速发展也正在成为科技巨头们“净零”排放路上的绊脚石，拖累着这些绿色先锋们的碳中和步伐。

联合国数字技术机构国际电信联盟（ITU）近日发布的报告称，由于高耗电数据中心的需求，亚马逊、微软、Alphabet 和 Meta 等公司在2020年至2023年期间运营产生的间接碳排放量平均增长了150%。

具体来看，与3年前相比，2023年亚马逊的运营碳排放量增长最快，高达182%，其次是，Microsoft的155%、Meta的145%和Alphabet的138%。

间接排放包括公司购买的电力、蒸汽、供暖和制冷所产生的排放。报告显示，2023年亚马逊的运营碳排放量较三年前增长最多，达182%，其次是微软，为155%，Meta为145%，Alphabet为138%。

无论是直接排放还是间接排放，即范围1和范围2排放量的增加，都凸显了对控制AI发展带来的环境后果的迫切需求。报告涵盖的166家科技公司的温室气体排放量已经占到2023年全球能源相关排放总量的0.8%。

报告显示，从2017年到2023年，数据中心为AI开发和部署以及其他用途提供动力的用电量每年增长12%，是全球电力增长速度的4倍。

随着对AI投资的增加，预计排放量最大的人工智能系统每年将产生高达1.026亿吨的二氧化碳当量。

同时，AI的加速发展也正在推动全球电力需求的急剧上升，具体表现为数据中心的用电量增长速度是整体用电量增长速度的4倍。

科技巨头之间残酷的竞争，正在不断催生数据中心的诞生。6月9日据媒体报道，亚马逊宣布将在宾夕法尼亚州投资200亿美元建设两个数据中心园区。第一个数据中心正在宾夕法尼亚州东北部的Susquehanna核电站旁建设，另一个则位于Fairless Hills的Keystone贸易中心物流园区内，该地曾是美国钢铁公司的工厂所在地。

自2024年初以来，亚马逊已分别承诺在密西西比州、印第安纳州、俄亥俄州和北卡罗来纳州投资约100亿美元建设数据中心项目，以加大基础设施投资力度，与其他科技巨头竞争，满足人工智能产品日益增长的需求。这也成为亚马逊碳排放增速第一的原因之一。

微软则自2020年以来碳排放量增长了23.4%，主要原因是其数据中心的快速建设。购买清洁电力相对容易，但数据中心本身所使用的碳密集型材料和产品，如钢铁、混凝土和计算机芯片，是碳排放的主要来源。

在微软 2024 财年（2025 年可持续发展报告所涵盖的时期）的碳足迹中，范围 3 排放占比高达97% 以上，其中资本货物和购买的商品和服务占据了公司总碳排放量的约四分之三。

数据中心的建设是微软范围 3 排放居高不下的主要原因。用于建筑的钢铁来自依赖化石燃料加热的高炉供应链，而用于地基的混凝土则是由一种既依赖碳排放又产生二氧化碳的化学反应制成。尽管一些初创公司正在努力实现钢铁和水泥的脱碳，微软也投资了相关领域，但这些投资可能需要数年才能产生显著影响。

碳排放也体现在数据中心内部的计算机芯片中。半导体光刻工艺依赖于具有极高全球变暖潜能的化学品，例如，用于芯片蚀刻的六氟乙烷是一种强效温室气体，1 吨六氟乙烷产生的温室效应相当于 9200 吨二氧化碳。

谷歌2023年碳排放量达到了1430万吨二氧化碳当量，与2019年相比飙升了48%，增加了近一半。相较于2022年，这一数字也上升了13%，这其中与能源相关的排放量（主要来自数据中心的电力消耗）同比增长37%，主要在于人工智能快速发展所带来数据中心能耗的增加以及供应链排放量的上升。

回顾他们曾经定下的承诺，2020年微软表示，将在2030年达到碳负排放，并进一步计划至2050年清除自1975年成立以来的所有碳足迹。谷歌和Meta则将时间点定在2030年，承诺届时不仅是自身运营，连同整个价值链都将实现碳中和。

然而随着人工智能（AI）和数据中心基础设施的快速发展，这些承诺的实现遇到了难题。

数据中心的碳排放主要集中在运营阶段，占比达90%。更具体地来说，除了AI服务器运行本身所需能耗之外，制冷系统以30%-40%的高能耗占比，成为碳排放的大头。

如果散热能力跟不上，不仅会加剧能源消耗，还会带来设备性能的损失，影响用户收益——制冷，成为数据中心的刚需。

许多数据中心选址在天然的低温环境下。例如贵州天然的山体、河北张家口的大风口，都为数据中心提供了理想的冷却环境。同样Meta把数据中心建到距离北极圈仅仅100公里的瑞典吕勒奥镇，也是这个道理。

环境之外，技术的力量必不可少。目前，虽然风冷仍是主流的散热技术，但液冷正凭借其更高的散热效率，逐渐进入规模化扩展阶段。

另一方面，相较于散热，提高可再生能源使用比例，优化供能结构，对于数据中心减碳的效果更加直接。

在数据中心行业，目前主要有三种方式来直接应用可再生能源：直接采购可再生能源电力、获取绿色电力证书，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购买者。2024年仅前两个月，谷歌、微软就分别宣布签署609兆瓦和295兆瓦的可再生能源购电协议（PPA）。

根据亚马逊官网介绍，该公司在全球拥有500多个太阳能和风能项目，仅2023年就投资了100多个，连续第四年成为全球最大的可再生能源企业买家。

风电、光伏之外，科技大厂还在探索更多样、更前沿的新能源电力。例如，微软与Helion Energy合作，预计到2028年将获得核聚变产生的电力。谷歌则与NV Energy合作，为其内华达州的数据中心提供地热能。文中提到的亚马逊新建的数据中心之一就是背靠核电站，获得更多低碳电力。

巨头对绿色能源的发力，也延伸到供应链管理。以微软为例，其要求供应商更多地提供纯绿电，包括要求特定规模、大批量供应商到2030年为Microsoft交付的商品和服务使用100%无碳电力。

未来，科技公司可以从技术突破、资源共享和新能源利用等方面入手减少AI的能源需求，但是相关解决方案都并不容易实现。

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