Trong bối cảnh trung tâm dữ liệu ngày càng tiêu tốn nhiều điện và nước, Mỹ đang thúc đẩy phương án tái sử dụng nước sản xuất phát sinh từ hoạt động khai thác dầu khí cho hệ thống làm mát. Giải pháp này có thể giảm áp lực lên nguồn nước sinh hoạt, nhưng đi kèm yêu cầu cao về lưu trữ, xử lý và bảo trì dài hạn.

Theo TechRadar ngày 12/10 (giờ địa phương), Mỹ đang đẩy mạnh các chính sách và dự án thử nghiệm liên quan đến việc dùng nước tái sử dụng cho làm mát trung tâm dữ liệu. Trong “Kế hoạch hành động tái sử dụng nước 2.0” công bố hồi tháng 4, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) đã xếp việc mở rộng tái sử dụng nước cho làm mát trung tâm dữ liệu vào nhóm ưu tiên. Một số chương trình thí điểm và hợp đồng liên quan cũng đã được triển khai.

Nguồn nước được chú ý trong bài toán này là nước sản xuất đi kèm quá trình khai thác dầu khí. Theo TechRadar, tại lưu vực Permian của Mỹ, lượng nước sản xuất dự kiến đạt trung bình khoảng 22,3 triệu thùng mỗi ngày vào năm 2025, trong đó khoảng 16 triệu thùng thuộc diện phải thải bỏ. Nếu được chuyển sang phục vụ làm mát trung tâm dữ liệu, lượng nước này không chỉ giảm gánh nặng xử lý mà còn góp phần cắt giảm nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt cho mục đích công nghiệp.

Tuy nhiên, để đưa nước sản xuất vào hệ thống trung tâm dữ liệu, vấn đề đầu tiên là chất lượng nước và điều kiện lưu trữ. Thành phần nước sản xuất có thể khác biệt đáng kể tùy khu vực khai thác, từ độ mặn đến hàm lượng khoáng chất. Vì vậy, sau khi phân tích đặc tính nguồn nước, đơn vị vận hành phải xác định các thông số phù hợp cho bồn chứa, vật liệu bịt kín và lớp phủ bên trong.

Trung tâm dữ liệu thường tách riêng từng loại nước theo mục đích sử dụng, gồm nước muối, nước tiền xử lý, nước công nghiệp đã xử lý, nước lọc, nước tinh khiết và nước chữa cháy. Khi bổ sung thêm nước sản xuất, doanh nghiệp không chỉ cần thêm không gian lưu trữ mà còn phải quản lý riêng chất lượng nước và điều kiện vận hành của từng hệ thống. Nói cách khác, chỉ lắp thêm bồn chứa là chưa đủ để xây dựng một cơ chế tái sử dụng ổn định.

Vật liệu bồn chứa cũng là yếu tố then chốt. Loại vật liệu phù hợp sẽ phụ thuộc vào rủi ro ăn mòn, điều kiện môi trường tại hiện trường và khả năng bảo trì. Theo TechRadar, bồn phủ epoxy có thể được sử dụng để lưu trữ nước sản xuất cũng như nhiều loại nước công nghiệp khác. Ngoài ra, bồn thép phủ kính, bồn mạ kẽm và bồn module bằng nhựa gia cường sợi thủy tinh (FRP) cũng là những phương án có thể cân nhắc tùy điều kiện và mục đích sử dụng.

Ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu, doanh nghiệp cũng phải tính đến hình dạng bồn và không gian lắp đặt. Bồn hình trụ có thể phù hợp với khu vực ngoài trời, trong khi các vị trí ngầm hoặc mặt bằng hạn chế có thể cần đến bồn module hay các thiết kế chuyên biệt hơn. Nếu không tính trước kết nối đường ống, không gian kiểm tra và khả năng tiếp cận để bảo trì, chi phí vận hành có thể tăng lên sau khi hệ thống đi vào sử dụng.

Khí hậu cũng là một biến số quan trọng. Tại lưu vực Permian, nhiệt độ mùa hè ở mức cao, buộc doanh nghiệp phải đồng thời cân nhắc mức độ phơi nắng của bồn chứa, vị trí lắp đặt và độ bền vật liệu. Khi các thông số kỹ thuật đã được chốt trong hồ sơ mời thầu, việc điều chỉnh về sau có thể trở nên khó khăn. Vì vậy, thiết kế và điều kiện lưu trữ cần được xác định đầy đủ trước khi đặt hàng.

Về hiệu quả kinh tế, bài toán này không nên chỉ nhìn vào chi phí đầu tư ban đầu. Do trung tâm dữ liệu là hạ tầng vận hành dài hạn, doanh nghiệp cần tính cả tuổi thọ bồn chứa, chi phí bảo trì và tổn thất phát sinh khi phải dừng thiết bị để sửa chữa, tức chi phí vòng đời. Bài viết gốc cho biết bồn công nghiệp phủ epoxy và bồn thép phủ kính có thể được thiết kế với mục tiêu tuổi thọ vận hành khoảng 35-45 năm, tùy cách áp dụng. Trong khi đó, một số hệ thống lớp lót hoặc vật liệu nhựa có thể phải đại tu quy mô lớn sớm hơn.

Thiết kế hệ thống cũng cần phản ánh khả năng đặc tính của nước sản xuất có thể thay đổi theo thời gian, cũng như kế hoạch mở rộng trung tâm dữ liệu trong tương lai. Nhà sản xuất và đối tác lắp đặt cần tham gia từ sớm để kiểm tra điều kiện hiện trường, đồng thời phải có quy trình đối chiếu giữa vật tư đã được phê duyệt và kết quả thi công thực tế. Năng lực sản xuất tại địa phương cùng khả năng triển khai của nhà thầu trong khu vực có thể giúp giảm gánh nặng vận chuyển và bảo đảm tiến độ xây dựng.

TechRadar nhận định tái sử dụng nước sản xuất có thể trở thành một lựa chọn đáng chú ý tại các khu vực có nguồn nước và trung tâm dữ liệu nằm gần nhau. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả ứng dụng, doanh nghiệp phải xây dựng thiết kế tổng thể từ khâu phân tích chất lượng nước, lựa chọn hạ tầng lưu trữ đến kế hoạch bảo trì dài hạn. Khi chiến lược bảo đảm nguồn nước cho trung tâm dữ liệu ngày càng ưu tiên tái sử dụng, năng lực thiết kế và vận hành hạ tầng lưu trữ sẽ là yếu tố quyết định thành bại của mô hình này.