AI Data Center ใช้น้ำไปไหน? เมื่อ “น้ำ” อาจเป็นต้นทุนที่ซ่อนอยู่ของเศรษฐกิจ AI

เมื่อพูดถึง AI Data Center คนส่วนใหญ่มักนึกถึงเรื่อง “ไฟฟ้า” เพราะคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงและชิป AI จำนวนมหาศาลต้องใช้ไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมง แต่ยังมีทรัพยากรอีกชนิดหนึ่งที่ถูกพูดถึงน้อยกว่า นั่นคือ “น้ำ”

คำถามที่น่าสนใจคือ Data Center ใช้น้ำไปทำอะไร? น้ำเหล่านั้นหายไปไหน? และเหตุใดในอนาคตประเทศไทยอาจต้องให้ความสำคัญกับ “ประสิทธิภาพการใช้น้ำ” ของ Data Center มากพอ ๆ กับประสิทธิภาพการใช้ไฟฟ้า

ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ Server ใช้น้ำ แต่อยู่ที่ “ความร้อน”

Server และชิป AI ไม่ได้ใช้น้ำโดยตรง สิ่งที่เกิดขึ้นจริงคือ เมื่อคอมพิวเตอร์ทำงาน ไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปส่วนใหญ่สุดท้ายจะกลายเป็น ความร้อน ยิ่ง AI Data Center ใช้ชิปประมวลผลกำลังสูงจำนวนมาก ความร้อนที่เกิดขึ้นก็ยิ่งมาก Data Center จึงต้องนำความร้อนเหล่านี้ออกจากอาคารตลอดเวลา

หนึ่งในวิธีที่ใช้กันมายาวนานคือ Cooling Tower หรือหอระบายความร้อน หลักการไม่ซับซ้อน นำน้ำที่รับความร้อนจากระบบมาระบายความร้อน โดยให้น้ำบางส่วนสัมผัสกับอากาศและระเหยออกไป เมื่อน้ำระเหย ก็พาความร้อนออกไปด้วยวิธีนี้ระบายความร้อนได้ดี แต่มีสิ่งหนึ่งที่ต้องแลกนั่นคือ “น้ำ”

แล้วน้ำหายไปไหน?

น้ำที่เติมเข้าสู่ Cooling Tower ไม่ได้หมุนเวียนกลับมาใช้ได้ทั้งหมด น้ำส่วนใหญ่ที่สูญเสียไปมักมาจาก การระเหย โดยอาจคิดเป็นประมาณ 70-90% ของน้ำที่สูญเสียจากระบบ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ สภาพอากาศ และการเดินเครื่อง

น้ำส่วนนี้เปลี่ยนสถานะเป็นไอน้ำและออกไปพร้อมกับอากาศ อีกส่วนหนึ่งประมาณ 10-30% ต้องถูกระบายออกเพื่อควบคุมความเข้มข้นของเกลือ แร่ธาตุ และสิ่งเจือปนในน้ำ เพราะเมื่อน้ำระเหย เกลือไม่ได้ระเหยตามไปด้วย หากปล่อยให้น้ำหมุนเวียนต่อไปเรื่อย ๆ ความเข้มข้นจะสูงขึ้น จนอาจเกิดคราบและการกัดกร่อนของอุปกรณ์

ส่วนน้ำที่สูญเสียเป็นละอองเล็ก ๆ ไปกับอากาศมีปริมาณน้อยกว่าสองส่วนแรกมาก

กล่าวง่าย ๆ คือ Data Center ไม่ได้ทำให้น้ำหายไปอย่างลึกลับ แต่น้ำจำนวนหนึ่งถูกใช้เพื่อพาความร้อนออกจากระบบ ก่อนระเหยออกสู่บรรยากาศ และนี่คือหนึ่งในที่มาของ Water Footprint หรือรอยเท้าการใช้น้ำของ Data Center

Data Center 200 MW ใช้น้ำมากแค่ไหน?

ลองเปลี่ยนตัวเลขให้เป็นสิ่งที่ประชาชนเห็นภาพง่ายขึ้น สมมติ Data Center ขนาด 200 MW แห่งหนึ่ง ใช้ระบบระบายความร้อนที่มีความต้องการน้ำประมาณ 9,600 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน

นั่นคือน้ำประมาณ 9.6 ล้านลิตรต่อวัน หากใช้น้ำในระดับดังกล่าวตลอดทั้งปี จะเท่ากับประมาณ 3.5 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี หากนำมาเปรียบเทียบกับการใช้น้ำของครัวเรือน โดยสมมติหนึ่งครัวเรือนใช้น้ำประมาณ 580-690 ลิตรต่อวัน ปริมาณน้ำดังกล่าวจะเทียบได้กับประมาณ 14,000-16,500 ครัวเรือน

กล่าวอีกแบบหนึ่งคือ Data Center ขนาด 200 MW เพียงแห่งเดียว ภายใต้สมมติฐานนี้ อาจมีความต้องการน้ำในระดับเดียวกับชุมชนขนาดหลายหมื่นครัวเรือน

อย่างไรก็ตาม ตัวเลข 9,600 ลูกบาศก์เมตรต่อวันไม่ใช่ค่าตายตัวของ Data Center ขนาด 200 MW ทุกแห่ง เพราะการใช้น้ำขึ้นอยู่กับระบบระบายความร้อน สภาพอากาศ และวิธีเดินระบบ แต่ตัวเลขนี้ช่วยให้เห็นว่า เมื่อประเทศไทยกำลังพูดถึง Data Center ขนาดหลายร้อย MW เราไม่สามารถมองเฉพาะเรื่องไฟฟ้าได้อีกต่อไป

ต้องถามพร้อมกันว่า น้ำมาจากไหน? ใช้น้ำประเภทใด? หมุนเวียนกลับมาใช้ได้เท่าไร? และหากเกิดภัยแล้ง ใครจะได้รับน้ำก่อน?

Data Center ทุกแห่งไม่ได้ใช้น้ำเท่ากัน

นี่เป็นเรื่องสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจ Data Center ที่พึ่ง Cooling Tower และการระเหยของน้ำมาก ย่อมมีความต้องการน้ำสูง แต่ปัจจุบันมีเทคโนโลยีหลายแบบที่ช่วยลดการใช้น้ำได้ หนึ่งในนั้นคือ Liquid Cooling ซึ่งนำของเหลวเข้าไปรับความร้อนจากอุปกรณ์ โดยตรงโดยเฉพาะระบบ Direct-to-Chip Cooling

พูดง่าย ๆ คือ แทนที่จะทำให้ห้องทั้งห้องเย็น เรานำความร้อนออกจากชิปซึ่งเป็นจุดที่ความร้อนเกิดขึ้นโดยตรง วิธีนี้ช่วยให้รับความร้อนได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และเปิดโอกาสให้ใช้ระบบระบายความร้อนที่ใช้น้ำน้อยลง

แต่ “ไม่ใช้น้ำ” ไม่ได้แปลว่า “ดีที่สุด” เสมอไป

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ Dry Cooler หรือใช้อากาศภายนอกช่วยระบายความร้อนแทนการระเหยน้ำ ข้อดีคือสามารถลดการใช้น้ำได้มาก แต่ประเทศไทยเป็นประเทศอากาศร้อน ในวันที่อุณหภูมิภายนอกสูง การนำความร้อนจาก Data Center ไปทิ้งสู่อากาศทำได้ยากขึ้น พัดลมอาจต้องทำงานมากขึ้น อุปกรณ์ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้น หรือบางช่วงต้องใช้เครื่องทำความเย็นเข้ามาช่วย

ผลคือ ประหยัดน้ำ แต่อาจใช้ไฟเพิ่มขึ้น โจทย์ที่แท้จริงจึงไม่ใช่การเลือกระหว่าง “น้ำ” หรือ “ไฟฟ้า” แต่คือ ทำอย่างไรให้ใช้ทั้งน้ำและไฟฟ้าน้อยที่สุดพร้อมกัน

“ความเย็นจาก LNG” อาจช่วยประเทศไทยลดทั้งไฟและน้ำ

ประเทศไทยมีอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจ และแตกต่างจากหลายประเทศ นั่นคือการนำ พลังงานความเย็นจาก LNG มาใช้กับ Data Center

LNG หรือก๊าซธรรมชาติเหลว ถูกขนส่งและเก็บรักษาที่อุณหภูมิประมาณลบ 160 องศาเซลเซียส ก่อนนำก๊าซไปใช้ LNG จะต้องถูกทำให้กลับมาเป็นก๊าซอีกครั้ง

กระบวนการนี้ต้องรับความร้อนจากภายนอก จึงหมายความว่า LNG มีศักยภาพด้าน ความเย็น อยู่แล้ว ในระบบทั่วไป ความเย็นส่วนนี้อาจไม่ได้ถูกนำมาใช้สร้างมูลค่าอย่างเต็มที่ แต่ Data Center กลับมีสิ่งตรงกันข้าม คือ มีความร้อนจำนวนมหาศาลที่ต้องกำจัดออกตลอด 24 ชั่วโมง

นี่ทำให้ LNG และ Data Center สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างน่าสนใจ

Data Center ต้องการทิ้งความร้อน ขณะที่ LNG ต้องการรับความร้อนเพื่อเปลี่ยนกลับเป็นก๊าซ หากนำสองระบบมาเชื่อมกันอย่างเหมาะสม ความร้อนจาก Data Center สามารถช่วยกระบวนการเปลี่ยน LNG กลับเป็นก๊าซ ขณะที่ความเย็นจาก LNG สามารถช่วยรับภาระความร้อนจาก Data Center

แล้ว LNG Cold Energy ช่วย “ประหยัดน้ำ” ได้อย่างไร?

คำตอบอยู่ที่ Cooling Tower หาก Data Center ต้องนำความร้อนจำนวนมากไปทิ้งผ่าน Cooling Tower ก็จำเป็นต้องระเหยน้ำจำนวนหนึ่งเพื่อพาความร้อนออกไป แต่หากความร้อนบางส่วนหรือส่วนใหญ่สามารถถูกส่งไปยังระบบ LNG ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแทน ภาระของ Cooling Tower ก็ลดลง

เมื่อ Cooling Tower ทำงานน้อยลง น้ำที่ต้องระเหยก็ลดลง น้ำที่ต้องเติมเข้าระบบก็ลดลง และน้ำที่ต้องระบายออกจากระบบก็ลดลงตามไปด้วย จึงเกิดประโยชน์พร้อมกันหลายด้าน ลดการใช้ไฟฟ้าของระบบทำความเย็น ลดการใช้น้ำ ลดภาระ Cooling Tower และนำความเย็นของ LNG ที่มีอยู่แล้วกลับมาสร้างมูลค่า

นี่คือเหตุผลว่าทำไม LNG Cold Energy จึงไม่ได้มีมูลค่าเพียงในแง่ “ประหยัดไฟ” แต่ยังมี Water-Saving Value ซ่อนอยู่ด้วย

จากตัวอย่าง Data Center 200 MW ถ้าลด Cooling Tower ได้ ผลต่างจะใหญ่มาก

ย้อนกลับไปยังตัวอย่าง Data Center ขนาด 200 MW ที่มีความต้องการน้ำประมาณ 9,600 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน

หากเทคโนโลยีใหม่สามารถลดภาระที่ต้องนำไปทิ้งผ่าน Cooling Tower ได้อย่างมีนัยสำคัญ ปริมาณน้ำที่ต้องเติมเข้าระบบก็สามารถลดลงตามสัดส่วนของภาระความร้อนที่ถูกย้ายออกไป ตัวอย่างเช่น หากในทางวิศวกรรมสามารถนำแหล่งความเย็นอื่นมารับภาระ Cooling Tower ได้ครึ่งหนึ่ง ในการประมาณอย่างง่าย ความต้องการน้ำส่วนที่สัมพันธ์กับ Cooling Tower ก็อาจลดลงได้ในระดับใกล้เคียงกัน

จากเดิมประมาณ 9,600 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน อาจเหลือในระดับประมาณ 4,800 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน หรือประหยัดน้ำได้ประมาณ 4.8 ล้านลิตรต่อวัน ภายใต้สมมติฐานอย่างง่ายนี้ หากคิดตลอดหนึ่งปี เท่ากับน้ำประมาณ 1.75 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีที่ไม่จำเป็นต้องนำมาใช้ในระบบ Cooling Tower

ตัวเลขนี้เป็นเพียงตัวอย่างเพื่อให้เห็นขนาดของโอกาส ไม่ใช่ค่ารับประกันของทุกโครงการ เพราะผลจริงต้องคำนวณจากอัตราการไหลของ LNG ภาระความร้อน ชั่วโมงการเดินระบบ ระบบสำรอง และการออกแบบ Cooling ของแต่ละ Data Center

แต่สิ่งที่ตัวเลขนี้กำลังบอกเราคือ การนำ LNG Cold Energy มาใช้ อาจไม่ได้ช่วยเพียงประหยัดค่าไฟ แต่สามารถช่วยลดแรงกดดันต่อทรัพยากรน้ำได้ด้วย ประเทศไทยมี LNG Infrastructure อยู่แล้วนี่คือเหตุผลที่แนวคิดนี้น่าสนใจสำหรับประเทศไทย

ประเทศไทยมีโครงสร้างพื้นฐาน LNG อยู่ในพื้นที่ชายฝั่งภาคตะวันออก ขณะที่พื้นที่เดียวกันกำลังเป็นหนึ่งในพื้นที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมและการลงทุน Data Center ดังนั้นแทนที่จะคิดแยกว่า LNG Terminal คือโครงสร้างพื้นฐานพลังงาน และ Data Center คือโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัล

เราอาจเริ่มออกแบบสองระบบให้ทำงานร่วมกัน LNG ให้ความเย็น Data Center ให้ความร้อน และทั้งสองระบบแลกเปลี่ยนพลังงานกัน สิ่งนี้อาจช่วยให้ประเทศไทยพัฒนา Data Center ที่เหมาะกับภูมิอากาศร้อนของเราเอง แทนที่จะนำรูปแบบ Cooling จากประเทศอากาศหนาวมาใช้โดยตรง

PUE ต่ำอย่างเดียวจึงไม่พอ

ที่ผ่านมาอุตสาหกรรม Data Center ให้ความสำคัญกับตัวเลข PUE ซึ่งใช้สะท้อนประสิทธิภาพการใช้พลังงาน PUE ยิ่งต่ำ โดยทั่วไปยิ่งหมายถึง Data Center ใช้ไฟฟ้ากับระบบประกอบ เช่น Cooling ได้มีประสิทธิภาพขึ้น แต่ PUE ไม่ได้บอกว่า Data Center ใช้น้ำเท่าไร

Data Center แห่งหนึ่งอาจมี PUE ที่ดี เพราะใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำอย่างมีประสิทธิภาพแต่ในเวลาเดียวกันอาจใช้น้ำจำนวนมาก ดังนั้น PUE ต่ำ ไม่ได้หมายความว่ายั่งยืนเสมอไป

ต้องดู WUE ควบคู่กัน

อีกตัวเลขหนึ่งที่สำคัญคือ WUE - Water Usage Effectiveness พูดง่าย ๆ คือ ตัวชี้วัดว่า Data Center ใช้น้ำมากน้อยเพียงใดเมื่อเทียบกับการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ ยิ่ง WUE ต่ำ ยิ่งสะท้อนว่าใช้น้ำน้อยลง ดังนั้นการประเมิน Data Center ในอนาคตควรถามพร้อมกันว่า ใช้ไฟมีประสิทธิภาพหรือไม่? และ ใช้น้ำมีประสิทธิภาพหรือไม่?

สำหรับประเทศไทย ผู้เขียนเห็นว่าการออกแบบ Data Center ที่ดีจึงควรมอง PUE + WUE พร้อมกัน ไม่ใช่เลือกตัวใดตัวหนึ่ง

น้ำหนึ่งลูกบาศก์เมตรในแต่ละพื้นที่มี “คุณค่า” ไม่เท่ากัน

การใช้น้ำ 9,600 ลูกบาศก์เมตรต่อวันในพื้นที่ที่มีน้ำเพียงพอ กับการใช้น้ำปริมาณเดียวกันในพื้นที่ที่ชุมชน โรงงาน และเกษตรกรรมกำลังแข่งขันกันใช้น้ำ มีผลกระทบไม่เท่ากัน ดังนั้นการอนุญาต Data Center ในอนาคตไม่ควรดูเพียงว่า “ใช้น้ำกี่ลูกบาศก์เมตรต่อวัน?”

แต่ต้องถามว่า น้ำมาจากไหน? เป็นน้ำประปาหรือไม่? สามารถใช้น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วได้หรือไม่? มีการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่เท่าไร? มีแหล่งความเย็นอื่น เช่น LNG Cold Energy ช่วยลดการใช้น้ำได้หรือไม่? และหากเกิดภัยแล้ง จะลดการใช้น้ำอย่างไร?

เพราะคำถามสุดท้ายสำหรับประชาชนคือ Data Center จะเข้ามาแย่งน้ำกับชุมชนหรือไม่?

กรุงเทพฯ กับ EEC จึงไม่ควรใช้สูตรเดียวกัน

Data Center กลางกรุงเทพฯ อยู่ท่ามกลางประชาชน โรงพยาบาล อาคารสำนักงาน และกิจกรรมทางเศรษฐกิจหนาแน่น จึงควรให้ความสำคัญกับการลดการใช้น้ำประปา ระบบปิด และการหมุนเวียนน้ำกลับมาใช้ให้มากที่สุด

ส่วน Data Center ขนาดใหญ่ใน EEC มีโอกาสวางระบบน้ำและพลังงานตั้งแต่ระดับพื้นที่
เช่น การใช้น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้ว การสร้างระบบน้ำหมุนเวียน การใช้ Direct-to-Chip Cooling การใช้ระบบระบายความร้อนแบบผสม และในพื้นที่ที่เหมาะสม

การเชื่อม Data Center เข้ากับ LNG Cold Energy เพื่อช่วยลดทั้งการใช้ไฟฟ้าและน้ำ นี่อาจกลายเป็นข้อได้เปรียบเฉพาะของ Data Center ในพื้นที่ EEC ที่ Data Center กลางกรุงเทพฯ ไม่มี

จาก “ใช้น้ำ” สู่ “ใช้น้ำให้น้อยที่สุด”

ประเทศไทยไม่ควรแก้ปัญหาน้ำของ Data Center ด้วยเทคโนโลยีเพียงชนิดเดียว แต่ควรใช้หลายวิธีร่วมกัน

ทั้งการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ การใช้น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้ว Liquid Cooling ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ระบบผสม และการใช้แหล่งความเย็นจากอุตสาหกรรมหรือ LNG ในพื้นที่ที่เหมาะสม เป้าหมายควรเป็น ลดน้ำใหม่ที่ต้องดึงเข้าระบบ มากกว่าการมองเพียงว่าน้ำหมุนเวียนอยู่ภายใน Data Center กี่รอบ

AI ไม่ควรเติบโตด้วยการแย่งน้ำจากชุมชน

ประเทศไทยต้องการการลงทุน Data Center และต้องการโครงสร้างพื้นฐานสำหรับ AI แต่การเติบโตของเศรษฐกิจดิจิทัลไม่ควรตั้งอยู่บนสมมติฐานว่า ไฟฟ้ามีไม่จำกัด และ น้ำมีไม่จำกัด

ในอดีตเราอาจถามเพียงว่า “Data Center ใช้ไฟเท่าไร?” แต่ในยุค AI ประเทศไทยต้องถามเพิ่มว่า “Data Center ใช้น้ำเท่าไร น้ำเหล่านั้นหายไปไหน และเราจะลดการใช้น้ำนั้นได้อย่างไร?”

สำหรับประเทศไทย คำตอบส่วนหนึ่งอาจอยู่ในเทคโนโลยีใหม่ เช่น Liquid Cooling และการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ แต่อีกส่วนหนึ่งอาจอยู่ในทรัพยากรที่เรามีอยู่แล้ว นั่นคือ “ความเย็นจาก LNG” หากเราสามารถนำความเย็นที่เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยน LNG กลับเป็นก๊าซมาใช้รับความร้อนจาก Data Center ได้

LNG หนึ่งหน่วยจะไม่ได้สร้างมูลค่าเพียงจากก๊าซธรรมชาติ แต่ยังสามารถช่วยลดไฟฟ้า ลดการใช้น้ำ และลดภาระระบบระบายความร้อนของ AI Data Center ได้พร้อมกัน

นี่อาจเป็นหนึ่งในแนวทางที่ทำให้ประเทศไทยสร้าง Data Center Hub ได้โดยไม่จำเป็นต้องแลกการเติบโตของเศรษฐกิจ AI กับทรัพยากรน้ำของประชาชน

เพราะในอนาคต Data Center ที่ดีที่สุด อาจไม่ใช่ Data Center ที่ใช้ไฟน้อยที่สุดเพียงอย่างเดียว แต่คือ Data Center ที่สร้างกำลังประมวลผลได้มากที่สุด โดยใช้ทั้ง “ไฟฟ้าและน้ำ” ของประเทศให้น้อยที่สุด