Large data centres in cities risk suburban heating

Le città sono note da tempo per intrappolare il calore, creando sacche di calore che sono sensibilmente più calde della campagna circostante. Ciò accade perché il cemento e l'asfalto assorbono l'energia solare e la rilasciano lentamente, mentre la mancanza di suolo e di piante riduce i processi di raffreddamento per evaporazione. Ora, un nuovo strato di calore si sta aggiungendo a questo mix urbano, uno che proviene dai massicci server che alimentano la rivoluzione dell'intelligenza artificiale. Queste strutture, note come data center, consumano enormi quantità di elettricità per mantenere attivi i loro computer e raffreddarli. Sebbene l'energia che utilizzano sia essenziale per la vita moderna, il calore generato come sottoprodotto di questo uso energetico viene rilasciato direttamente nell'atmosfera, giorno e notte. Mentre queste strutture crescono da piccole sale server a campus su scala gigawatt, gli scienziati si pongono una domanda critica: stiamo involontariamente trasformando le nostre città in luoghi ancora più caldi, specialmente durante le pericolose ondate di calore?

Un team di ricercatori guidato da Andrew Pitman presso l'Università del Nuovo Galles del Sud si è posto l'obiettivo di rispondere a questa domanda studiando Sydney, in Australia. Si sono concentrati sulla rapida espansione dei data center della città, che comprende decine di siti esistenti, molti in fase di costruzione e diversi grandi progetti in fase di pianificazione. Per comprendere l'impatto, il team ha utilizzato un sofisticato modello atmosferico che simula i modelli meteorologici su una scala molto fine, concentrandosi su quadrati di un chilometro attraverso la città. Hanno eseguito simulazioni di dieci separati eventi di ondata di calore, confrontando il tempo attuale con uno scenario in cui tutti i data center attuali, in costruzione e pianificati fossero accesi alla massima capacità. Ciò ha permesso loro di isolare l'effetto specifico del calore di scarto di queste strutture sulla temperatura dell'aria locale.

I risultati hanno rivelato un effetto di riscaldamento chiaro e significativo, in particolare nella parte occidentale della città, dove si trovano i data center più grandi. Quando tutte queste strutture operano insieme, la temperatura media dell'aria durante un'ondata di calore aumenta tra 0,5 e 1,0 gradi Celsius su una vasta area. Nelle immediate vicinanze dei siti più grandi, il riscaldamento è ancora più intenso, con le temperature medie che salgono di oltre 1,5 gradi. Il modello ha mostrato che questo calore extra influenza sia la parte più calda del giorno che la parte più fresca della notte, ma l'impatto sulle temperature notturne è particolarmente sorprendente. Vicino al data center più grande, la temperatura minima — il punto più basso che l'aria raggiunge prima dell'alba — potrebbe aumentare fino a 3,5 gradi Celsius. Ciò significa che in una calda notte estiva, l'aria potrebbe non raffreddarsi quanto normalmente farebbe, lasciando l'ambiente e le persone che vivono nelle vicinanze con meno sollievo.

La portata del problema dipende fortemente da come vengono raffreddati i data center e da quanto sono grandi. I ricercatori hanno scoperto che le strutture più piccole hanno un effetto trascurabile, ma la nuova generazione di massicci data center, alcuni dei quali pianificati per superare i 1.000 megawatt, cambia il clima locale. Anche il metodo di raffreddamento è importante. Molti data center utilizzano l'acqua per assorbire il calore, che si trasforma in vapore e trasporta l'energia lontano. Sebbene ciò prevenga il rilascio immediato di aria calda, i ricercatori hanno osservato che in una città come Sydney, che affronta carenze idriche, affidarsi a questo metodo è rischioso. Se il raffreddamento ad acqua venisse vietato e tutto il calore dovesse essere rilasciato direttamente nell'aria come calore sensibile, l'area interessata dal riscaldamento si espanderebbe significativamente, raggiungendo più a nord di Sydney ed esponendo più persone a temperature più elevate.

Il costo umano di questo riscaldamento è misurabile. Basandosi sui dati demografici attuali, i ricercatori hanno stimato che, nel loro scenario più estremo, in cui tutti i grandi data center pianificati vengono costruiti, quasi 255.000 persone a Sydney potrebbero essere esposte a ondate di calore che sono almeno 0,3 gradi Celsius più calde rispetto al normale. Più di 78.000 di queste persone potrebbero affrontare ondate di calore che sono almeno 0,5 gradi più calde. Non è solo una questione di comfort; le temperature più elevate durante le ondate di calore sono collegate all'aumento della mortalità, alle perdite economiche e ai rischi per la salute. Lo studio evidenzia che il calore di queste strutture è additivo rispetto all'esistente effetto isola di calore urbana e al più ampio trend del riscaldamento globale, creando un rischio cumulativo per gli abitanti delle città.

I ricercatori suggeriscono che la soluzione potrebbe risiedere nel luogo in cui queste strutture vengono costruite. Posizionare i grandi data center al di fuori dei confini cittadini potrebbe evitare che intensifichino il calore all'interno delle aree urbane. Questo approccio potrebbe offrire anche benefici alle città regionali, poiché collegare queste strutture remote alle città tramite reti ad alta velocità migliorerebbe la connettività digitale per quelle comunità. Se i data center devono rimanere nelle città, lo studio sconsiglia di raggrupparli insieme in distretti tecnologici, poiché il calore combinato di più siti crea un effetto di riscaldamento locale molto più forte rispetto a strutture più piccole e sparse. Inoltre, la dipendenza da generatori di emergenza a diesel o gas, che rilascerebbero ancora più calore e inquinamento durante i blackout, presenta un altro livello di rischio che i pianificatori devono considerare.

In definitiva, questo lavoro porta un fattore precedentemente trascurato nella conversazione sull'urbanistica e la resilienza climatica. Mentre l'energia consumata da questi data center alimenta scoperte scientifiche e mediche, il calore fisico che rilasciano sta rimodellando l'ambiente locale. Lo studio suggerisce che, con la crescita della domanda di intelligenza artificiale, cresce anche la necessità di gestire l'impronta termica delle infrastrutture che la supportano. Comprendendo queste dinamiche, gli urbanisti e i decisori politici possono prendere decisioni più informate su dove localizzare queste strutture essenziali, garantendo che la ricerca del progresso tecnologico non avvenga a scapito di rendere le città pericolosamente calde.