ศูนย์ข้อมูลคือสถานที่ที่ใช้เก็บระบบคอมพิวเตอร์และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง เช่นระบบโทรคมนาคมและระบบจัดเก็บข้อมูล [ ^{1 ] [ 2 ] ศูนย์}ข้อมูลเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูล และสนับสนุนระบบการเงินโลกบริการคลาวด์การเรียนรู้ของเครื่อง และปัญญาประดิษฐ์ (AI) ^{[ 3 ] [ 4 ]}

ศูนย์ข้อมูลมีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของขนาด ความต้องการพลังงานและน้ำ และโครงสร้างโดยรวม โดยทั่วไปมี 4 ประเภท ได้แก่ ศูนย์ข้อมูล องค์กร ในสถานที่ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้โดยพนักงานและลูกค้าของบริษัทศูนย์ข้อมูลโคโลเคชั่น ซึ่งหลายบริษัทเช่าพื้นที่ในศูนย์ข้อมูลที่ใช้ร่วมกัน ศูนย์ข้อมูล ไฮเปอร์สเกลซึ่งเป็นเจ้าของโดยบริษัทบริการคลาวด์ขนาดใหญ่มาก และ ศูนย์ข้อมูล เอดจ์ ขนาดเล็ก ที่ตั้งอยู่ใกล้กับผู้ใช้ปลายทาง^{[ 5 ]} ศูนย์ข้อมูล ไฮเปอร์สเกลและศูนย์ข้อมูลโคโลเคชั่นรวมกันคิดเป็นประมาณ 74% ของการใช้พลังงานเซิร์ฟเวอร์ในสหรัฐอเมริกา ณ ปี 2023 ซึ่งเป็นส่วนแบ่งที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากภาระงานได้ย้ายออกจากโครงสร้างพื้นฐานในสถานที่ขององค์กร

เนื่องจากการดำเนินงานด้านไอทีมีความสำคัญต่อความต่อเนื่องทางธุรกิจศูนย์ข้อมูลจึงมักมี ส่วนประกอบ สำรองหรือส่วนประกอบที่ซ้ำซ้อน การพิจารณาการออกแบบที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ แหล่งจ่ายไฟโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายการควบคุมสภาพแวดล้อม (เช่น การระบายความร้อน การดับเพลิง) และมาตรการต่างๆ สำหรับความปลอดภัยทางกายภาพและข้อมูลศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ดำเนินการในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งต้องใช้พลังงานจำนวนมาก ประมาณการการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลทั่วโลกในปี 2024 อยู่ที่ประมาณ 415 เทราวัตต์ชั่วโมง (TWh)หรือประมาณ 1.5% ของความต้องการไฟฟ้าทั่วโลก^{[ 6 ]}สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) คาดการณ์ว่าการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าภายในปี 2030 ^{[ 6 ]}การเติบโตอย่างรวดเร็วของโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูลได้กระตุ้นให้เกิดการถกเถียงเรื่องกฎระเบียบในหลายเขตอำนาจศาลเกี่ยวกับแรงจูงใจทางภาษี ผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้า การใช้น้ำ และความเข้ากันได้กับพันธกรณีด้านสภาพภูมิอากาศของรัฐและประเทศ^{[ 7 ]}

การเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม AIส่งผลให้โครงข่ายไฟฟ้าตึงตัวและค่าไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคเพิ่มสูงขึ้น^{[ 7 ] [ 8 ]}ซึ่งส่งผลให้เกิดการต่อต้านศูนย์ข้อมูลใหม่จากประชาชนในพื้นที่มากขึ้น เนื่องจากประชาชนในพื้นที่จะต้องแบกรับภาระผลกระทบทางสังคมและสิ่งแวดล้อม เช่น การใช้พลังงานและน้ำ ในขณะที่ผู้เกี่ยวข้องและสถาบันที่อยู่ห่างไกลจะได้รับประโยชน์จากโครงการ^{[ 9 ] [ 10 ]}การเคลื่อนไหวต่อต้านเหล่านี้เกิดขึ้นโดยเฉพาะในบางส่วนของยุโรป สหรัฐอเมริกา และอเมริกาใต้^{[ 9 ]}โครงการมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ถูกระงับหรือล่าช้าเนื่องจากการต่อต้านศูนย์ข้อมูลในสหรัฐอเมริกา ระหว่างเดือนพฤษภาคม 2024 ถึงมิถุนายน 2025 ^{[ 11 ]}

โดยทั่วไปแล้ว ศูนย์ข้อมูลจะถูกจำแนกประเภทตามรูปแบบการเป็นเจ้าของ ขนาด และวัตถุประสงค์การใช้งาน

การกระจายภาระงานการประมวลผลในสี่ประเภทนี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โดยไฮเปอร์สเกลและโคโลเคชั่นรวมกันคิดเป็นประมาณ 74% ของการใช้พลังงานเซิร์ฟเวอร์ในสหรัฐอเมริกาในปี 2023 เพิ่มขึ้นจากน้อยกว่า 40% ในปี 2014 และคาดการณ์ว่าส่วนแบ่งนี้จะสูงถึง 85% ภายในปี 2028 ^{[ 12 ]}อย่างไรก็ตาม การจำแนกประเภทเหล่านี้ไม่ได้แยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง และอาจทับซ้อนกันได้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างการดำเนินงานและรูปแบบบริการของศูนย์ข้อมูลแต่ละแห่ง

ศูนย์ข้อมูลขององค์กรเป็นขององค์กรเดียวที่ดำเนินการเพื่อตอบสนอง ความต้องการด้าน เทคโนโลยีสารสนเทศ (IT) ภายในของตนเอง ไม่ใช่เพื่อการโฮสต์ข้อมูลเชิงพาณิชย์ของบริษัทอื่น^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}ในอดีตเคยเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ โดยในปี 2014 ศูนย์ข้อมูลขององค์กรคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ของการใช้พลังงานเซิร์ฟเวอร์ในสหรัฐอเมริกา แต่สัดส่วนนี้ลดลงอย่างมากเหลือประมาณ 10% ในปี 2023 เนื่องจากภาระงานย้ายไปยังศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่และศูนย์ข้อมูลร่วม^{[ 12 ]}ประสิทธิภาพการใช้พลังงานในศูนย์ข้อมูลขององค์กรมักจะต่ำกว่าในศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่มาก เนื่องจากระบบระบายความร้อน ซึ่งอาจคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 30% ของการใช้ไฟฟ้าในศูนย์ข้อมูลขององค์กร เมื่อเทียบกับประมาณ 7% ในศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพ^{[ 13 ]}การเปลี่ยนจากศูนย์ข้อมูลขององค์กรไปสู่โครงสร้างพื้นฐานคลาวด์และศูนย์ข้อมูลร่วมเป็นหนึ่งในแนวโน้มโครงสร้างที่สำคัญของทศวรรษที่ผ่านมา^{[ 14 ]}

ศูนย์ Colocation ให้บริการโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพร่วมกัน เช่น พลังงาน การระบายความร้อน พื้นที่ ฯลฯ แก่ผู้เช่าหลายรายที่เช่าพื้นที่แทนที่จะสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกของตนเอง^{[ 15 ] [ 16 ]}ศูนย์ข้อมูล Colocation ช่วยลดค่าใช้จ่ายสำหรับองค์กร ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้ผู้ประกอบการบรรลุผลประโยชน์จากขนาดในการจัดหาพลังงานและประสิทธิภาพการระบายความร้อน^{[ 13 ]}ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่สุดบางแห่งในโลกเป็นศูนย์ Colocation ^{[ 10 ]}และหมวดหมู่นี้คิดเป็นประมาณ 22% ของความจุศูนย์ข้อมูลทั่วโลก ณ ปี 2024 ทำให้เป็นหมวดหมู่ที่ใหญ่เป็นอันดับสองตามความจุรองจากศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่^{[ 14 ]}ผู้ให้บริการ Colocation รายใหญ่ ได้แก่Equinix , Switch , COPTและDigital Realtyซึ่งดำเนินงานในหลายทวีป^{[ 10 ]}

ศูนย์ Colocation มักให้ บริการการเชื่อมต่อ แบบ Peering ส่วนตัวระหว่างลูกค้า ผู้ให้ ^{บริการ}การส่งผ่านอินเทอร์เน็ตผู้ให้บริการคลาวด์^{[ 18 ] [ 19 ]}ห้อง Meet-meสำหรับเชื่อมต่อลูกค้า^{[ 20 ]}จุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ต [ ^{21 ] [ 22 ]}และจุดลงจอดและอุปกรณ์ปลายทางสำหรับสายเคเบิลสื่อสารใต้ น้ำใยแก้วนำแสง [ ^{23 ] ซึ่งมีความสำคัญ ต่อ}การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต^{[ 24 ]}

ศูนย์ข้อมูลไฮเปอร์สเกลเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ โดยทั่วไปมีกำลังการผลิตไฟฟ้า เกิน 100 เมกะวัตต์ ออกแบบมาเพื่อรองรับภาระงานการประมวลผลขนาดใหญ่ที่ปรับขนาดได้สำหรับบริการคลาวด์ การฝึกอบรม AI และการประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ ^{[ 17 ] [ 13 ]}ณ สิ้นปี 2024 มีศูนย์ข้อมูลไฮเปอร์สเกลที่เปิดใช้งานทั่วโลก 1,136 แห่ง ซึ่งเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในช่วงห้าปีที่ผ่านมา โดยสหรัฐอเมริกามีสัดส่วนประมาณ 54% ของกำลังการผลิตไฮเปอร์สเกลทั้งหมด^{[ 25 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผู้ให้บริการรายใหญ่ที่สุดสามราย ได้แก่Amazon Web Services , Microsoft AzureและGoogle Cloudมีสัดส่วนรวมกันประมาณ 59% ของกำลังการผลิตศูนย์ข้อมูลไฮเปอร์สเกลทั้งหมดทั่วโลก^{[ 26 ]}ในฐานะที่เป็นแนวโน้มที่กำลังเติบโต ศูนย์ข้อมูลไฮเปอร์สเกลคิดเป็นประมาณ 41% ของกำลังการผลิตศูนย์ข้อมูลทั่วโลกในปี 2024 และคาดว่าจะเกิน 60% ภายในปี 2029 เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานภายในองค์กรยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง^{[ 14 ]}ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากปัญญาประดิษฐ์ (AI) กำลังถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายศูนย์ข้อมูล AIจึงถูกสร้างขึ้นอย่างรวดเร็วมากขึ้น^{[ 27 ]}และสามารถใช้ไฟฟ้าได้มากถึง 100,000 ครัวเรือน^{[ 28 ]}ซึ่งมากกว่าศูนย์ข้อมูลทั่วไป^{[ 12 ]}ตั้งแต่ปี 2024 เป็นต้นมา มีการต่อต้านศูนย์ข้อมูล AIใน ระดับรากหญ้าอย่างกว้างขวาง

ศูนย์ข้อมูล Edge เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดเล็ก โดยทั่วไปมีกำลังไฟตั้งแต่ 1 ถึง 10 เมกะวัตต์^{[ 29 ]}ตั้งอยู่ใกล้กับผู้ใช้ปลายทางหรือแหล่งข้อมูลเพื่อลดความหน่วง ของเครือข่าย และรองรับแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์^{[ 13 ]}เช่นยานพาหนะอัตโนมัติระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และการส่งมอบเนื้อหา แตกต่างจาก ศูนย์ข้อมูล Hyperscaleศูนย์ข้อมูล Edge ถูกกระจายไปยังหลายสถานที่โดยตั้งใจ แทนที่จะรวมศูนย์ โดยมีการติดตั้งในเขตเมือง สถานีฐานโทรศัพท์มือถือ รวมถึงสถานที่อุตสาหกรรม^{[ 13 ]}การเติบโตของ โครงสร้างพื้นฐาน การประมวลผล Edgeมีความเชื่อมโยงกับการขยายตัวของเครือข่ายไร้สาย5G ^{[ 30 ]}และการใช้งาน อุปกรณ์ Internet of Things (IoT) ที่เพิ่มขึ้น ^{[ 13 ] [ 31 ] [ 32 ]}ซึ่งสร้างข้อมูลที่สามารถประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นใกล้กับแหล่งที่มา มากกว่าการส่งไปยังศูนย์ข้อมูลส่วนกลาง

ศูนย์ข้อมูลขนาดเล็ก (MDC) เป็นศูนย์ข้อมูลระดับการเข้าถึงที่มีขนาดเล็กกว่าศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิม แต่มีคุณสมบัติเหมือนกัน^{[ 33 ]}โดยทั่วไปจะตั้งอยู่ใกล้แหล่งข้อมูลเพื่อลดความล่าช้าในการสื่อสาร เนื่องจากขนาดที่เล็กทำให้สามารถกระจาย MDC หลายแห่งไปทั่วพื้นที่กว้างได้^{[ 34 ] [ 35 ]} MDC เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันส่วนหน้า (front-end) ที่ผู้ใช้ใช้งาน^{[ 36 ]}โดยทั่วไปจะใช้ในการประมวลผลแบบเอดจ์ (edge ​​computing)และพื้นที่อื่นๆ ที่ต้องการการประมวลผลข้อมูลที่มีความหน่วงต่ำ^{[ 37 ]}

ความเป็นโมดูลและความยืดหยุ่นเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยให้ศูนย์ข้อมูลสามารถเติบโตและเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา โมดูลของศูนย์ข้อมูลเป็นส่วนประกอบอาคารมาตรฐานที่ได้รับการออกแบบไว้ล่วงหน้าซึ่งสามารถกำหนดค่าและเคลื่อนย้ายได้ตามต้องการ^{[ 38 ]}

ศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์อาจประกอบด้วยอุปกรณ์ศูนย์ข้อมูลที่บรรจุอยู่ภายในตู้คอนเทนเนอร์สำหรับขนส่งหรือตู้คอนเทนเนอร์แบบพกพาที่คล้ายกัน^{[ 39 ]}ส่วนประกอบของศูนย์ข้อมูลสามารถผลิตล่วงหน้าและได้มาตรฐาน ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายหากจำเป็น^{[ 40 ]}

ศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์เหล่านี้มีประโยชน์สำหรับ การ กู้คืนระบบไอทีจากภัยพิบัติ^{[ 41 ] [ 42 ]}ศูนย์ข้อมูลเคลื่อนที่ยังใช้ในการเคลื่อนย้ายข้อมูลจำนวนมาก โดยการขนส่งฮาร์ดแวร์ที่บรรจุข้อมูลนั้นไปด้วย และในการขุดคริปโตเคอร์เรนซีซึ่งมีการขนส่งกลุ่มศูนย์ข้อมูลเคลื่อนที่เพื่อใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานที่ถูกกว่า^{[ 10 ]}

ศูนย์ข้อมูลมีรากฐานมาจากห้องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ในช่วงทศวรรษ 1940 ซึ่งมีลักษณะเด่นคือElectronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวอย่างแรกๆ ของศูนย์ข้อมูล^{[ 43 ] [หมายเหตุ 1 ]}ระบบคอมพิวเตอร์ในยุคแรกๆ มีความซับซ้อนในการใช้งานและบำรุงรักษา และต้องการสภาพแวดล้อมพิเศษในการใช้งาน จำเป็นต้องใช้สายเคเบิลจำนวนมากเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมด และได้มีการคิดค้นวิธีการต่างๆ เพื่อรองรับและจัดระเบียบสายเคเบิลเหล่านี้ เช่นชั้นวาง มาตรฐาน สำหรับติดตั้งอุปกรณ์พื้นยกและรางสายเคเบิล (ติดตั้งเหนือศีรษะหรือใต้พื้นยก) เมนเฟรมเครื่อง เดียว ต้องการพลังงานจำนวนมากและต้องมีการระบายความร้อนเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป ความปลอดภัยกลายเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากคอมพิวเตอร์มีราคาแพง และมักถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ ของรัฐบาลและ กองทัพ^{[ 43 ] [หมายเหตุ 2 ]}ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการกำหนดแนวทางการออกแบบพื้นฐานสำหรับการควบคุมการเข้าถึงห้องคอมพิวเตอร์

ในช่วงที่ อุตสาหกรรม ไมโครคอมพิวเตอร์เฟื่องฟูในทศวรรษ 1980 คอมพิวเตอร์เริ่มถูกนำไปใช้งานในทุกที่ โดยในหลายกรณีแทบไม่ได้คำนึงถึงข้อกำหนดในการใช้งานเลย อย่างไรก็ตาม เมื่อการดำเนินงานด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ (IT)เริ่มมีความซับซ้อนมากขึ้น องค์กรต่างๆ ก็เริ่มตระหนักถึงความจำเป็นในการควบคุมทรัพยากร IT การมี อุปกรณ์ เครือข่าย ราคาไม่แพง ประกอบกับมาตรฐานใหม่สำหรับสายเคเบิลโครงสร้าง เครือข่าย ทำให้สามารถใช้การออกแบบแบบลำดับชั้นที่วางเซิร์ฟเวอร์ไว้ในห้องเฉพาะภายในบริษัทได้ การใช้คำว่าศูนย์ข้อมูล (data center)ซึ่งใช้กับห้องคอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ เริ่มได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในช่วงเวลานี้^{[ 43 ] [หมายเหตุ 3 ]}

ในช่วงฟองสบู่ดอทคอม (พ.ศ. 2540–2543) มีการก่อสร้างศูนย์ข้อมูลเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากบริษัทต่างๆ ต้องการการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่รวดเร็วและการทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างฐานลูกค้าบนอินเทอร์เน็ต^{[ 44 ]}หลายบริษัทเริ่มสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่มาก ซึ่งเรียกว่าศูนย์ข้อมูลอินเทอร์เน็ต (IDC) ^{[ 45 ]}ซึ่งให้ความสามารถที่เพิ่มขึ้น เช่น การสำรองข้อมูลแบบครอสโอเวอร์: "หากสายของ Bell Atlantic ถูกตัด เราสามารถโอนสายไปยัง ... เพื่อลดระยะเวลาการหยุดชะงักให้น้อยที่สุด" ^{[ 45 ]}

ตลาดศูนย์ข้อมูลทั่วโลกมีการเติบโตอย่างต่อเนื่องในช่วงทศวรรษ 2010 โดยมีการเร่งตัวขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในช่วงครึ่งหลังของทศวรรษ ตามรายงานของGartnerการใช้จ่ายด้านโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูลทั่วโลกมีมูลค่าถึง 200 พันล้านดอลลาร์ในปี 2021 ซึ่งเพิ่มขึ้น 6% จากปี 2020 แม้จะเผชิญกับความท้าทายทางเศรษฐกิจจากการระบาดของโรคโควิด-19ก็ตาม^{[ 46 ]}

ในปี 2024 การใช้พลังงานทั่วโลกจากศูนย์ข้อมูลอยู่ที่ 620 TWh โดย 80% ของการใช้พลังงานนั้นกระจุกตัวอยู่ในสหรัฐอเมริกา จีน และสหราชอาณาจักร^{[ 4 ]}ศูนย์ Colocation เป็นประเภทที่พบมากที่สุดทั่วโลก โดยมีศูนย์ Colocation จำนวน 4,799 แห่งใน 127 ประเทศ ในปีนั้น ศูนย์ข้อมูลที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ Citadel ซึ่งเป็นของ Switch ตั้งอยู่ที่Tahoe Reno Industrial Centerในเมือง Renoรัฐเนวาดา มีพื้นที่ 7.2 ล้านตารางฟุต^{[ 10 ]}

การเติบโตของอุตสาหกรรมศูนย์ข้อมูลได้ก่อให้เกิดการต่อต้านในระดับท้องถิ่น การสำรวจในปี 2023 พบว่ามีการเคลื่อนไหวทางสังคมต่อต้านอุตสาหกรรมนี้ในยุโรป สหรัฐอเมริกา และอเมริกาใต้ การเคลื่อนไหวเหล่านี้แสดงความกังวลเกี่ยวกับการใช้พลังงานและน้ำของศูนย์ข้อมูล มลพิษ และผลกระทบต่อการเกษตรหรือภูมิทัศน์^{[ 9 ]}การสำรวจความคิดเห็นในปี 2026 โดยPoliticoชี้ให้เห็นว่าการต่อต้านการเติบโตของอุตสาหกรรมนี้จะทำให้จุดยืนของผู้สมัครเกี่ยวกับศูนย์ข้อมูลเป็นประเด็นสำคัญสำหรับผู้มีสิทธิเลือกตั้งในสหรัฐอเมริกา^{[ 47 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2567 สหรัฐอเมริกามีศูนย์ข้อมูล 5,381 แห่ง ซึ่งเป็นจำนวนสูงสุดในบรรดาประเทศต่างๆ ทั่วโลก คิดเป็น 40% ของตลาดโลกในปี พ.ศ. 2566 ^{[ 48 ] [ 49 ]}ณ ปี พ.ศ. 2566 ประมาณ 80% ของภาระงานของศูนย์ข้อมูลในสหรัฐอเมริกา กระจุกตัวอยู่ใน 15 รัฐ โดยมีเวอร์จิเนียและเท็กซัสเป็นผู้นำ^{[ 50 ]}ณ ปี พ.ศ. 2568 ประมาณหนึ่งในสามของศูนย์ข้อมูลในอเมริกาอยู่ในสามรัฐ ได้แก่ เวอร์จิเนีย (643) เท็กซัส (395) และแคลิฟอร์เนีย (319) ^{[ 28 ]}

ศูนย์ข้อมูลที่ใหญ่ที่สุดในโลกตั้งอยู่ในเวอร์จิเนียตอนเหนือ โดยมีสิ่งอำนวยความสะดวกมากกว่า 250 แห่งในภูมิภาค^{[ 26 ]}ในปี 2025 จอร์เจียเป็นศูนย์กลางศูนย์ข้อมูลที่เติบโตเร็วที่สุดในสหรัฐอเมริกา โดยได้ออกกฎหมายยกเว้นภาษีของรัฐหลายฉบับสำหรับอุตสาหกรรมนี้ และมีศูนย์ข้อมูลอยู่ระหว่าง 100 ถึง 150 แห่งในรัฐ^{[ 51 ]}รัฐบาลท้องถิ่นได้ตอบสนองต่ออุตสาหกรรมที่กำลังเติบโตในจอร์เจียด้วยข้อบัญญัติท้องถิ่นต่างๆ เพื่อเป็นแนวทางในการอนุญาตสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้^{[ 52 ]}

บริษัทที่ปรึกษาMcKinsey & Co.คาดการณ์ว่าความต้องการใช้ไฟฟ้าของสหรัฐฯ จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็น 35 กิกะวัตต์ (GW) ภายในปี 2030 จาก 17 GW ในปี 2022 ^{[ 49 ]}การศึกษาที่เผยแพร่โดยสถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้า (EPRI) ในเดือนพฤษภาคม 2024 ประมาณการว่าศูนย์ข้อมูลอาจใช้ไฟฟ้าระหว่าง 4.6% ถึง 9.1% ของการผลิตไฟฟ้าของประเทศภายในปี 2030 ^{[ 50 ]}ในปี 2025 มีการประมาณการว่าการเติบโตของ GDP ของสหรัฐฯ จะอยู่ที่เพียง 0.1% เท่านั้นหากไม่มีการลงทุนใน ศูนย์ข้อมูลสำหรับ ปัญญาประดิษฐ์^{[ 53 ]}

ศูนย์ข้อมูลเป็นที่ตั้งของทรัพยากรการประมวลผลที่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม และโดยทั่วไปต้องทำงานด้วยความพร้อมใช้งานสูง มาก องค์ประกอบการออกแบบที่สำคัญ ได้แก่ การจัดหาพลังงานสำหรับอุปกรณ์ การควบคุมอุณหภูมิและความชื้น การเดินสายเคเบิล ความปลอดภัยจากอัคคีภัย และการรักษาความปลอดภัย^{[ 54 ]}

ความปลอดภัยของข้อมูลก็เป็นอีกหนึ่งข้อกังวล ด้วยเหตุนี้ ศูนย์ข้อมูลจึงต้องมีสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการละเมิดความปลอดภัยให้น้อยที่สุด

บริษัทวิจัยอุตสาหกรรมInternational Data Corporation (IDC) ระบุว่าศูนย์ข้อมูลมีอายุเฉลี่ย 9 ปี^{[ 55 ]} Gartnerซึ่งเป็นบริษัทวิจัยอีกแห่งหนึ่งกล่าวว่าศูนย์ข้อมูลที่มีอายุมากกว่า 7 ปีนั้นล้าสมัยแล้ว^{[ 56 ]}การเติบโตของข้อมูล (163 เซตตาไบต์ภายในปี 2025 ^{[ 57 ]} ) เป็นปัจจัยหนึ่งที่ผลักดันให้ศูนย์ข้อมูลจำเป็นต้องปรับปรุงให้ทันสมัย

การมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงให้ทันสมัยไม่ใช่เรื่องใหม่ การล้าสมัยอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์ศูนย์ข้อมูลเป็นเรื่องที่น่ากังวลมาตั้งแต่ปี 2007 เป็นอย่างน้อย^{[ 58 ]}และในปี 2011 สถาบัน Uptime Instituteก็มีความกังวลเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่เสื่อมสภาพ^{[หมายเหตุ 4 ]}

มาตรฐานโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมสำหรับศูนย์ข้อมูลของสมาคมอุตสาหกรรมโทรคมนาคม ( TIA ) ^{[ 59 ]}ระบุข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมของศูนย์ข้อมูลและห้องคอมพิวเตอร์ รวมถึงศูนย์ข้อมูลองค์กรแบบผู้เช่ารายเดียวและศูนย์ข้อมูลโฮสติ้งอินเทอร์เน็ตแบบผู้เช่าหลายราย โครงสร้างที่เสนอในเอกสารนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้สามารถใช้ได้กับศูนย์ข้อมูลทุกขนาด^{[ 60 ]}

Telcordia GR-3160, ข้อกำหนด NEBS สำหรับอุปกรณ์และพื้นที่ศูนย์ข้อมูลโทรคมนาคม [ ^{61 ] ให้แนวทางสำหรับพื้นที่ศูนย์ข้อมูลภายใน เครือ}ข่ายโทรคมนาคม และข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับอุปกรณ์ที่ตั้งใจจะติดตั้งในพื้นที่เหล่านั้น เกณฑ์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาร่วมกันโดย Telcordia และตัวแทนอุตสาหกรรม อาจนำไปใช้กับพื้นที่ศูนย์ข้อมูลที่จัดเก็บอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลหรืออุปกรณ์ไอที อุปกรณ์ดังกล่าวอาจใช้เพื่อ:

• ดำเนินการและบริหารจัดการเครือข่ายโทรคมนาคมของผู้ให้บริการ
• นำเสนอแอปพลิเคชันที่ใช้ศูนย์ข้อมูลโดยตรงแก่ลูกค้าของผู้ให้บริการ
• ให้บริการแอปพลิเคชันแบบโฮสต์สำหรับบุคคลที่สาม เพื่อให้บริการแก่ลูกค้าของพวกเขา
• นำเสนอการผสมผสานของแอปพลิเคชันศูนย์ข้อมูลเหล่านี้และแอปพลิเคชันที่คล้ายคลึงกัน

แหล่งจ่ายไฟ ไม่ว่าจะเป็นแหล่งจ่ายไฟสำรองหรือแหล่งจ่ายไฟต่อเนื่องในสถานที่ ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟสำรองที่ใช้งานได้ต่อเนื่อง อย่างน้อยหนึ่งชุด แบตเตอรี่ เครื่องกำเนิด ไฟฟ้า ดีเซลกังหันก๊าซและ/หรือเครื่องยนต์ก๊าซ^{[ 62 ] [ 63 ]}ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเชื้อเพลิงหลักที่สูงขึ้นสามารถทำได้ด้วยการใช้ เทคโนโลยี การผลิตพลังงานร่วมซึ่งผลิตไฟฟ้า ความร้อน และความเย็นในสถานที่^{[ 64 ]}

เพื่อป้องกันจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบทั้งหมดของระบบไฟฟ้า รวมถึงระบบสำรอง จะมีการจัดทำสำเนาสำรองและเซิร์ฟเวอร์ที่สำคัญจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ทั้ง ด้าน Aและด้าน B ^{[ 65 ]}การจัดเรียงนี้มักทำขึ้นเพื่อให้ได้ระบบสำรองแบบ N+1 ^{[ 66 ]} บางครั้งมีการใช้ สวิตช์ถ่ายโอนแบบคงที่เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสลับจากแหล่งจ่ายไฟหนึ่งไปยังอีกแหล่งจ่ายไฟหนึ่งได้ทันทีในกรณีที่ไฟฟ้าดับ^{[ 67 ]}

ตัวเลือกสำหรับการเดินสายเคเบิลแรงดันต่ำอาจรวมถึงสายเคเบิลข้อมูลที่เดินผ่านรางสายเคเบิล เหนือศีรษะ ^[ 68 ^{] การเดินสายเคเบิลบนพื้นยกสูง ทั้งเพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัยและเพื่อหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของระบบระบายความร้อนเหนือแร็ค และกระเบื้องป้องกันไฟฟ้าสถิตสำหรับ ปู}พื้น โดยเฉพาะในศูนย์ข้อมูลต้นทุนต่ำ

การรักษาอุณหภูมิและความชื้นที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปความร้อนสูงเกินไปอาจทำให้ส่วนประกอบ (โดยปกติคือซิลิคอนหรือทองแดงของสายไฟหรือวงจร) ละลาย ทำให้เกิดการเชื่อมต่อหลวมและอันตรายจากไฟไหม้ วิธีการควบคุมอุณหภูมิทั่วไป ได้แก่เครื่องปรับอากาศและการระบายความร้อนทางอ้อม เช่น การใช้อากาศภายนอก^{[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]} หน่วย ระบายความร้อนแบบระเหยทางอ้อมและการระบายความร้อนด้วยน้ำทะเล

การจัดการ การไหลของอากาศคือการปฏิบัติเพื่อให้เกิด ประสิทธิภาพ การระบายความร้อน ของศูนย์ข้อมูล โดยการป้องกันการหมุนเวียนของอากาศร้อนที่ระบายออกและลดการไหลของอากาศบายพาส วิธีการทั่วไป ได้แก่ การกั้นทางเดินร้อน/ทางเดินเย็น และการติดตั้งชุดระบายความร้อนแบบแถว ซึ่งวางอุปกรณ์ระบายความร้อนไว้ระหว่างแร็คเซิร์ฟเวอร์โดยตรงเพื่อดักจับความร้อนที่ระบายออกก่อนที่จะผสมกับอากาศในห้อง^{[ 72 ]}

การควบคุมความชื้นช่วยป้องกันความชื้นและปัญหาที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ความชื้นที่มากเกินไปอาจทำให้ฝุ่นเกาะติดกับใบพัดพัดลมและแผ่นระบายความร้อนได้ง่ายขึ้น ขัดขวางการระบายความร้อนของอากาศและนำไปสู่อุณหภูมิที่สูงขึ้น^{[ 73 ]}

การกั้นช่องทางเดินเย็นทำได้โดยการเปิดด้านหลังของชั้นวางอุปกรณ์ ในขณะที่ด้านหน้าของเซิร์ฟเวอร์จะถูกปิดด้วยประตูและฝาครอบ ซึ่งคล้ายกับวิธีการที่บริษัทอาหารขนาดใหญ่ใช้ในการแช่เย็นและจัดเก็บผลิตภัณฑ์

ตู้คอมพิวเตอร์/ ศูนย์ข้อมูลเซิร์ฟเวอร์มักถูกจัดวางเพื่อแยกทางเดินอากาศร้อน/เย็น การจัดวางท่ออากาศอย่างเหมาะสมจะช่วยป้องกันไม่ให้อากาศร้อนและเย็นผสมกัน แถวของตู้จะถูกจัดวางให้หันหน้าเข้าหากัน เพื่อไม่ให้ลมเข้าและลมออกของอากาศเย็นและร้อนผสมกัน ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลงอย่างมาก

อีกทางเลือกหนึ่งคือ แผงใต้พื้นหลายแบบสามารถสร้างทางเดินอากาศเย็นที่มีประสิทธิภาพซึ่งส่งตรงไปยังกระเบื้องระบายอากาศของพื้นยกสูงได้ ทางเดินอากาศเย็นหรือทางเดินอากาศร้อนสามารถถูกกั้นไว้ได้^{[ 74 ]}

อีกทางเลือกหนึ่งคือการติดตั้งตู้ที่มีปล่องระบายอากาศแนวตั้ง[ 75 ^]ท่อ/ช่องระบายอากาศ/ท่อส่งอากาศร้อนสามารถนำอากาศเข้าไปในพื้นที่เหนือฝ้าเพดานและส่งกลับไปยังหน่วยทำความเย็นหรือไปยังช่องระบายอากาศภายนอก ด้วยการกำหนดค่านี้ การกำหนดค่าทางเดินร้อน/เย็นแบบดั้งเดิมจึงไม่จำเป็น^{[ 76 ]}

ศูนย์ข้อมูลมีระบบป้องกันอัคคีภัย ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ การออกแบบ ทั้ง แบบพาสซีฟและ แอคทีฟ ตลอดจนการนำ โปรแกรม ป้องกันอัคคีภัย มาใช้ ในการดำเนินงาน โดยปกติจะมีการติดตั้ง เครื่องตรวจจับควันเพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้าเมื่อเกิดไฟไหม้

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วห้องหลักจะไม่อนุญาตให้ใช้ระบบท่อเปียกเนื่องจากแผงวงจร มีความเปราะบาง แต่ก็มีระบบที่สามารถใช้ในส่วนอื่นๆ ของโรงงานหรือในระบบหมุนเวียนอากาศเย็น/ร้อนที่เป็นระบบปิดได้ซึ่งรวมถึงระบบสปริงเกลอร์และ ระบบ พ่นละอองน้ำ โดยระบบพ่นละออง น้ำจะใช้แรงดันสูงในการสร้างหยดน้ำขนาดเล็กมาก และสามารถใช้ในห้องที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากลักษณะของหยดน้ำ^{[ 77 ]}

อย่างไรก็ตาม ยังมีวิธีการอื่นในการดับไฟ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่อ่อนไหวซึ่งมักใช้การดับเพลิงด้วยก๊าซโดยก๊าซฮาลอนเป็นที่นิยมมากที่สุด จนกระทั่งมีการค้นพบผลกระทบเชิงลบจากการผลิตและการใช้งาน^{[ 78 ]}

การเข้าถึงศูนย์ข้อมูลทางกายภาพมักถูกจำกัด ระบบรักษาความปลอดภัยแบบหลายชั้นมักเริ่มต้นด้วยรั้ว เสากั้นและกับดัก[ ^{79 ] กล้อง}วงจรปิด และ เจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัยประจำมักมีอยู่เสมอหากศูนย์ข้อมูลมีขนาดใหญ่หรือมีข้อมูลที่ละเอียดอ่อน การจดจำลายนิ้วมือกำลังเริ่มเป็นที่แพร่หลาย^{[ 80 ]}

การบันทึกการเข้าถึงเป็นสิ่งจำเป็นตามข้อบังคับการคุ้มครองข้อมูลบางประการ บางองค์กรเชื่อมโยงสิ่งนี้อย่างแน่นหนากับระบบควบคุมการเข้าถึง การบันทึกหลายรายการสามารถเกิดขึ้นได้ที่ทางเข้าหลัก ทางเข้าห้องภายใน และที่ตู้เก็บอุปกรณ์ การควบคุมการเข้าถึงที่ตู้สามารถบูรณาการกับหน่วยจ่ายไฟ อัจฉริยะ ได้ ดังนั้นล็อคจึงเชื่อมต่อกันผ่านอุปกรณ์เดียวกัน^{[ 81 ]}

การเปลี่ยนแปลงศูนย์ข้อมูลใช้วิธีการทีละขั้นตอนผ่านโครงการแบบบูรณาการที่ดำเนินการในช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งแตกต่างจากวิธีการอัปเกรดศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมซึ่งใช้วิธีการแบบอนุกรมและแยกส่วน^{[ 82 ]}โครงการทั่วไปภายในโครงการริเริ่มการเปลี่ยนแปลงศูนย์ข้อมูล ได้แก่ การกำหนดมาตรฐาน/การรวม การจำลองเสมือน การทำงานอัตโนมัติและความปลอดภัย

การรวมศูนย์ข้อมูลประกอบด้วยการลดจำนวนศูนย์ข้อมูล^{[ 83 ] [ 84 ]}และหลีกเลี่ยงการกระจายตัวของเซิร์ฟเวอร์ (ทั้งทางกายภาพและเสมือน) ^{[ 85 ]}ซึ่งมักจะรวมถึงการเปลี่ยนอุปกรณ์ศูนย์ข้อมูลที่ล้าสมัย กระบวนการนี้ได้รับการสนับสนุนโดยการกำหนดมาตรฐาน ซึ่งทำให้ระบบเหล่านี้ปฏิบัติตามชุดการกำหนดค่าที่เป็นมาตรฐานเดียวกันเพื่อลดความซับซ้อนและปรับปรุงประสิทธิภาพ^{[ 84 ]}การทำให้งานต่างๆ เป็นไปโดยอัตโนมัติ เช่นการจัดเตรียมการกำหนดค่า การแก้ไขการจัดการการเผยแพร่ และการปฏิบัติตามข้อกำหนด เป็นอีกวิธีหนึ่งที่สามารถอัปเกรดศูนย์ข้อมูลได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จำเป็นไม่เพียงแต่เมื่อเผชิญกับจำนวนพนักงานไอทีที่มีทักษะน้อยลงเท่านั้น^{[ 86 ]}สุดท้ายนี้ โครงการริเริ่มด้านความปลอดภัยจะผสานรวมการปกป้องระบบเสมือนเข้ากับความปลอดภัยที่มีอยู่สำหรับโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพ^{[ 87 ]}

ห้องคอมพิวเตอร์ พื้นยกสูงห้องแรกสร้างขึ้นโดยIBMในปี 1956 เพื่อให้สามารถเข้าถึงสายไฟได้^{[ 88 ]}ในช่วงทศวรรษ 1970 พื้นยกสูงกลายเป็นที่นิยมมากขึ้นเนื่องจากช่วยให้อากาศเย็นไหลเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 89 ]}คู่มือมาตรฐานพื้นยกสูง (GR-2930) ได้รับการพัฒนาโดยTelcordia Technologies ซึ่งเป็นบริษัทใน เครือของEricsson ^{[ 90 ]}

ศูนย์ข้อมูล แบบ "ปิดไฟ" ^{[ 91 ]}หรือที่รู้จักกันในชื่อศูนย์ข้อมูลมืดหรือศูนย์ข้อมูลแบบปิดสนิท คือศูนย์ข้อมูลที่ลดความจำเป็นในการเข้าถึงโดยตรงของบุคลากรลงอย่างมาก ยกเว้นในกรณีพิเศษ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีเจ้าหน้าที่เข้าไปในศูนย์ข้อมูล จึงสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องใช้แสงสว่าง อุปกรณ์ทั้งหมดสามารถเข้าถึงและจัดการได้โดยระบบระยะไกล โดยใช้โปรแกรมอัตโนมัติเพื่อดำเนินการโดยไม่ต้องมีผู้ดูแล นอกจากจะประหยัดพลังงาน ลดต้นทุนด้านบุคลากร และความสามารถในการตั้งไซต์ให้ห่างจากศูนย์กลางประชากรแล้ว การนำศูนย์ข้อมูลแบบปิดไฟมาใช้ยังช่วยลดภัยคุกคามจากการโจมตีที่เป็นอันตรายต่อโครงสร้างพื้นฐานอีกด้วย^{[ 92 ] [ 93 ]}

โดยทั่วไป หน่วยงานท้องถิ่นต้องการให้ระดับเสียงที่ศูนย์ข้อมูล "ต่ำกว่าระดับเสียงพื้นหลังในเวลากลางคืนที่มีอยู่ ณ ที่อยู่อาศัยที่ใกล้ที่สุด 10 เดซิเบล" ^{[ 94 ]}

ข้อบังคับ ของสำนักงานบริหารความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (OSHA) กำหนดให้มีการตรวจสอบระดับเสียงภายในศูนย์ข้อมูลหากระดับเสียงเกิน 85 เดซิเบล^{[ 95 ]}ระดับเสียงเฉลี่ยในพื้นที่เซิร์ฟเวอร์ของศูนย์ข้อมูลอาจสูงถึง 92–96 dB(A) ^{[ 96 ]}

ผู้อยู่อาศัยใกล้ศูนย์ข้อมูลได้อธิบายเสียงดังกล่าวว่าเป็น "เสียงหวีดแหลมสูงตลอด 24 ชั่วโมง" โดยกล่าวว่า "มันเหมือนกับการอยู่บนลานจอดเครื่องบินที่มีเครื่องยนต์เครื่องบินทำงานอยู่ตลอดเวลา... ยกเว้นว่าเครื่องบินจะจอดอยู่เฉยๆ และไม่เคยบินขึ้นเลย" ^{[ 97 ] [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]}

แหล่งกำเนิดเสียงภายนอก ได้แก่ อุปกรณ์ HVAC (ระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และเครื่องปรับอากาศ) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า^{[ 101 ] [ 102 ]}

ปัจจัยด้านสถานที่ตั้ง ได้แก่ ความใกล้ชิดกับโครงข่ายไฟฟ้า โครงสร้างพื้นฐานด้านโทรคมนาคม บริการเครือข่าย เส้นทางการขนส่ง และบริการฉุกเฉิน การพิจารณาอื่นๆ ควรรวมถึงเส้นทางการบิน การใช้พลังงานในบริเวณใกล้เคียง ความเสี่ยงทางธรณีวิทยา และสภาพภูมิอากาศ (ที่เกี่ยวข้องกับต้นทุนการทำความเย็น) ^{[ 103 ]}

การพิจารณาทางการเมืองในท้องถิ่น เช่น ความพร้อมของเงินอุดหนุนและการไม่มีฝ่ายค้าน ถือเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกสถานที่ตั้งศูนย์ข้อมูลเช่นกัน^{[ 10 ]}

มีตัวชี้วัดต่างๆ ที่ใช้ในการวัดความพร้อมใช้งานของข้อมูลที่เกิดจากความพร้อมใช้งานของศูนย์ข้อมูลที่เกิน 95% โดยระดับสูงสุดจะนับจำนวนเลขเก้าที่สามารถใส่ต่อท้าย99%ได้^{[ 104 ]}ต้นทุนในการหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานไม่ควรเกินต้นทุนของการหยุดทำงานเอง^{[ 105 ]}

โครงสร้างพื้นฐานแบบไดนามิก^{[ 106 ]}ให้ความสามารถในการเคลื่อนย้ายเวิร์กโหลดภายในศูนย์ข้อมูล^{[ 107 ]} ได้อย่างชาญฉลาด อัตโนมัติ และปลอดภัย ทุกที่ทุกเวลา เพื่อการโยกย้าย การ จัดเตรียม^{[ 108 ]}เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ หรือสร้าง สิ่งอำนวยความ สะดวกโคโลเคชั่นนอกจากนี้ยังอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาตามปกติบนระบบทางกายภาพหรือเสมือนจริง โดยลดการหยุดชะงักให้น้อยที่สุด แนวคิดที่เกี่ยวข้องคือโครงสร้างพื้นฐานแบบประกอบได้ ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดค่าทรัพยากรที่มีอยู่ใหม่แบบไดนามิกให้เหมาะสมกับความต้องการ เฉพาะเมื่อจำเป็นเท่านั้น^{[ 109 ]}

ประโยชน์เพิ่มเติมได้แก่:

• ลดต้นทุน
• ช่วยให้ธุรกิจดำเนินต่อไปได้อย่างต่อเนื่องและมีความพร้อมใช้งานสูง
• การเปิดใช้ งานการประมวลผล แบบคลาวด์และกริด^{[ 110 ]}

การสื่อสารในศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่ส่วนใหญ่มักใช้เครือข่ายที่ทำงานด้วยชุดโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตศูนย์ข้อมูลประกอบด้วยเราเตอร์และสวิตช์ จำนวนหนึ่ง ที่ขนส่งทราฟฟิกระหว่างเซิร์ฟเวอร์และไปยังโลกภายนอก^{[ 111 ]}ซึ่งเชื่อมต่อกันตามสถาปัตยกรรมเครือข่ายของศูนย์ข้อมูลมัก มี การสำรองการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตโดยใช้ผู้ให้บริการอัปสตรีมสองรายขึ้นไป (ดูMultihoming )

เซิร์ฟเวอร์บางส่วนในศูนย์ข้อมูลถูกใช้เพื่อให้บริการอินเทอร์เน็ตและอินทราเน็ต พื้นฐาน ที่จำเป็นสำหรับผู้ใช้ภายในองค์กร เช่น เซิร์ฟเวอร์อีเมลเซิร์ฟเวอร์พร็อกซีและเซิร์ฟเวอร์ DNS

โดยทั่วไป แล้วจะมีการติดตั้งองค์ประกอบด้านความปลอดภัยของเครือข่าย เช่นไฟร์วอลล์เกตเวย์VPNระบบตรวจจับการบุกรุก และอื่นๆ นอกจากนี้ ระบบตรวจสอบเครือข่ายและแอปพลิเคชันบางส่วนก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน และ ระบบตรวจสอบภายนอกสถานที่เพิ่มเติมก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน ในกรณีที่การสื่อสารภายในศูนย์ข้อมูลล้มเหลว

การใช้พลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นเป็นประเด็นสำคัญสำหรับศูนย์ข้อมูล^{[ 113 ] [ 114 ]}การใช้พลังงานมีตั้งแต่ไม่กี่กิโลวัตต์ (kW) สำหรับตู้เซิร์ฟเวอร์ขนาดเล็ก ไปจนถึงหลายสิบเมกะวัตต์ (MW) สำหรับศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ ศูนย์ข้อมูลไฮเปอร์สเกลสมัยใหม่สามารถแสดงความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าอาคารสำนักงานทั่วไปถึง 100 เท่า ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความเข้มข้นสูงของเซิร์ฟเวอร์และระบบระบายความร้อนที่จำเป็นในการจัดการภาระงานดิจิทัลอย่างต่อเนื่อง^{[ 115 ]} สำหรับศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ค่าไฟฟ้าเป็น ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่สำคัญและคิดเป็นมากกว่า 10% ของต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ของศูนย์ข้อมูล^{[ 116 ]}

ณ ปี 2024 ศูนย์ข้อมูลในสหรัฐอเมริกาส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งคิดเป็น 40% ของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด ( พลังงานหมุนเวียน 24% พลังงานนิวเคลียร์ประมาณ 20% และถ่านหินประมาณ 15%) ^{[ 117 ]}สำนักข่าว Associated Pressรายงานว่าไฟฟ้าสำหรับศูนย์ข้อมูล AI ในสหรัฐอเมริกาน่าจะมาจากก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมัน เนื่องจากบริษัทต่างๆ นิยมใช้โรงไฟฟ้าที่มีอยู่ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานฟอสซิลมักมีราคาถูกกว่าในพื้นที่ที่มีการพัฒนาศูนย์ข้อมูล และผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าความต้องการพลังงานจากAI เชิงสร้างสรรค์และศูนย์ข้อมูลจะยากที่จะตอบสนองได้ด้วยพลังงานหมุนเวียนเพียงอย่างเดียว บริษัทบางแห่ง เช่น Google, Amazon และ Meta ได้แสดงความสนใจในพลังงานนิวเคลียร์สำหรับศูนย์ข้อมูลของตน^{[ 118 ]}ณ ปี 2020 ตามข้อมูลของ IEA ไฟฟ้าที่ผลิตจาก เซลล์แสงอาทิตย์มีราคาต่ำที่สุดในประวัติศาสตร์^{[ 119 ]}ศูนย์ข้อมูลอื่นๆ รวมถึงColossus ของ xAI, Stargateของ OpenAI และ Prometheus ของ Meta ใช้โรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ แบบออฟ กริด ของตนเอง ^{[ 120 ] [ 121 ]}รถยนต์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังถูกนำมาใช้ในการจ่ายพลังงานให้กับศูนย์ข้อมูล รวมถึง Colossus ด้วย^{[ 122 ] [ 123 ]}

บริษัท สาธารณูปโภคด้านพลังงานทำการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับความต้องการของศูนย์ข้อมูลใหม่ และโดยทั่วไปแล้วราคาสำหรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะตกอยู่กับผู้บริโภคในครัวเรือนหรือธุรกิจขนาดเล็ก^{[ 117 ] [ 118 ] [ 8 ]}ในปี 2025 ท่อส่งก๊าซ Mountain Valley Pipelineประกาศแผนการขยายกำลังการผลิตเพิ่มขึ้น 25% เพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานของศูนย์ข้อมูล^{[ 26 ]}

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2568 คณะกรรมการกำกับดูแลพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา (FERC) ได้ออกคำสั่งเป็นเอกฉันท์อนุญาตให้ศูนย์ข้อมูลในสหรัฐอเมริกาสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโรงไฟฟ้าได้^{[ 124 ]}คริส ไรท์รัฐมนตรีว่าการกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา ได้ แสดงการสนับสนุนให้เปิดใช้งานโรงไฟฟ้าถ่านหินอีกครั้งเพื่อจ่ายพลังงานให้กับศูนย์ข้อมูล AI ^{[ 125 ]}ความต้องการไฟฟ้าจากศูนย์ข้อมูล AI ได้ชะลอหรือพลิกกลับการปลดระวางโรงไฟฟ้าที่มีความต้องการสูงสุดในสหรัฐอเมริกา^{[ 126 ]}ตัวอย่างเช่น ในปี พ.ศ. 2568 บริษัท Southern Companyได้ประกาศว่าการใช้พลังงานจากศูนย์ข้อมูลจะทำให้บริษัทไม่สามารถปลดระวางโรงไฟฟ้าถ่านหินได้ตามที่เคยสัญญาไว้ก่อนหน้านี้^{[ 26 ]}ในรัฐเนวาดาสถาบันวิจัยทะเลทราย (DRI) ได้คำนวณว่า 35% ของการผลิตพลังงานของรัฐอาจถูกนำไปใช้กับศูนย์ข้อมูลภายในปี พ.ศ. 2573 หากโครงการทั้งหมดที่วางแผนไว้ในรัฐ ณ ปี พ.ศ. 2569 เสร็จสมบูรณ์^{[ 127 ]} DRI ยังระบุอีกว่า ในพื้นที่ที่มีศูนย์ข้อมูลกระจุกตัว ผู้บริโภคในท้องถิ่นอาจต้องจ่ายค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการขยายโครงสร้างพื้นฐาน^{[ 127 ]}

ในปี 2024 มีการประมาณการว่าศูนย์ข้อมูลใช้ไฟฟ้าประมาณ 1.5% ของการใช้ไฟฟ้าทั่วโลก (ประมาณ 415 TWh) และปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 1% ตามข้อมูลของสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม แห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ^{[ 128 ]}อย่างไรก็ตาม การขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้การคาดการณ์เพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจาก AI การใช้ไฟฟ้า ทั่วโลกของศูนย์ข้อมูล คาดว่าจะเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าเป็นประมาณ 945 TWh ภายในปี 2030 ในสถานการณ์พื้นฐานของ IEA ซึ่งคิดเป็นเพียงไม่ถึง 3% ของการใช้ไฟฟ้าทั่วโลกทั้งหมดในปี 2030 ^{[ 6 ]}ความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนี้ ซึ่งส่วนใหญ่ยังคงผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เพิ่มศักยภาพในการส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 129 ]}นอกเหนือจากความต้องการพลังงานในการดำเนินงานแล้ว ควรพิจารณาการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวงจรชีวิต ซึ่งรวมถึงการสกัด การผลิต การขนส่ง และการรีไซเคิลหรือการกำจัดวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกและฮาร์ดแวร์^{[ 130 ]}

คาดการณ์ว่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากศูนย์ข้อมูลทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 220 ล้านตันในปี 2024 เป็น 300–320 ล้านตันภายในปี 2035 ^{[ 131 ]}ในปี 2024 GoogleและMicrosoftต่างใช้พลังงานมากกว่า 100 ประเทศ^{[ 132 ]}ส่งผลให้มีแรงกดดันจากภาคอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้นในการลดการปล่อยคาร์บอน บริษัทต่างๆ กำลังดำเนินการตามข้อตกลงด้านพลังงานสะอาดโดยตรง เช่นTencentที่ให้คำมั่นว่าจะเป็นกลางทางคาร์บอนภายในปี 2030 ^{[ 133 ]}และข้อตกลงของ Microsoft ในปี 2024 ที่จะเปิดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Three Mile Island อีกครั้งเพื่อจัดหาพลังงานไฟฟ้า 100% สำหรับศูนย์ข้อมูล AI ของบริษัท เป็นเวลา 20 ปี^{[ 134 ]}

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ใช้กันทั่วไปสำหรับศูนย์ข้อมูลคือประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (PUE) ซึ่งคำนวณจากอัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าทั้งหมดที่เข้าสู่ศูนย์ข้อมูล หารด้วยกำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไอทีใช้

PUE = ⁠กำลังไฟฟ้ารวมของอาคาร/อุปกรณ์ไอที พลังงาน= 1 +พลังงานสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่ไม่เกี่ยวข้องกับไอที/อุปกรณ์ไอที พลังงาน⁠

PUE วัดเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ใช้โดยอุปกรณ์เหนือศีรษะ (ระบบระบายความร้อน แสงสว่าง ฯลฯ) ศูนย์ข้อมูลโดยเฉลี่ยในสหรัฐอเมริกามี PUE อยู่ที่ 2.0 ^{[ 135 ]}หมายความว่าพลังงานทั้งหมด 2 วัตต์ (เหนือศีรษะ + อุปกรณ์ไอที) ต่อทุกๆ วัตต์ที่ส่งไปยังอุปกรณ์ไอที ศูนย์ข้อมูลที่ทันสมัยที่สุดคาดว่าจะมี PUE ประมาณ 1.2 ^{[ 136 ]} Googleเผยแพร่เมตริกประสิทธิภาพรายไตรมาสจากศูนย์ข้อมูลที่กำลังดำเนินการอยู่^{[ 137 ]} PUE ที่ต่ำถึง 1.01 สามารถทำได้ด้วยระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟส^{[ 138 ]}

EPA มี การจัดอันดับ Energy Star สำหรับศูนย์ ข้อมูลแบบเดี่ยวหรือขนาดใหญ่ เพื่อให้มีคุณสมบัติได้รับฉลากสิ่งแวดล้อม ศูนย์ข้อมูลจะต้องอยู่ในควอไทล์สูงสุดในด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานของสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมดที่รายงาน^{[ 139 ]}พระราชบัญญัติการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานปี 2015 (สหรัฐอเมริกา) กำหนดให้สิ่งอำนวยความสะดวกของรัฐบาลกลาง ซึ่งรวมถึงศูนย์ข้อมูล ต้องดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นหัวข้อ 24 (2014) ของประมวลกฎหมายแคลิฟอร์เนียกำหนดให้ศูนย์ข้อมูลที่สร้างใหม่ทุกแห่งต้องมีการกักเก็บการไหลเวียนของอากาศในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานให้เหมาะสมที่สุด^{[ 140 ] [ 141 ]}

สหภาพยุโรป (EU) ก็มีโครงการริเริ่มที่คล้ายกันเช่นกัน นั่นคือ ประมวลจริยธรรมของสหภาพยุโรปสำหรับศูนย์ข้อมูล^{[ 142 ]}

การปรับปรุงประสิทธิภาพและการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนช่วยชดเชยการปล่อยมลพิษบางส่วน แต่เชื้อเพลิงฟอสซิลยังคงเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักสำหรับการดำเนินงานศูนย์ข้อมูลทั่วโลก^{[ 143 ]}

ในปี 2011 ตู้เซิร์ฟเวอร์ในศูนย์ข้อมูลได้รับการออกแบบให้รองรับพลังงานมากกว่า 25 กิโลวัตต์ และโดยทั่วไปแล้วเซิร์ฟเวอร์จะสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าประมาณ 30% ของพลังงานที่ใช้ไป ความต้องการพลังงานสำหรับระบบจัดเก็บข้อมูลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ศูนย์ข้อมูลที่มีความพร้อมใช้งานสูงคาดว่าจะมีความต้องการพลังงาน 1 เมกะวัตต์ และใช้ไฟฟ้ามูลค่า 20 ล้านดอลลาร์ตลอดอายุ การใช้งาน โดยการระบายความร้อนคิดเป็น 35% ถึง 45% ของ ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของศูนย์ข้อมูลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าในสองปี ต้นทุนในการจ่ายไฟและระบายความร้อนให้กับเซิร์ฟเวอร์อาจเท่ากับต้นทุนในการซื้อฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์^{[ 144 ]}งานวิจัยในปี 2018 แสดงให้เห็นว่ายังสามารถประหยัดพลังงานได้เป็นจำนวนมากโดยการเพิ่มประสิทธิภาพอัตราการรีเฟรช IT และเพิ่มการใช้เซิร์ฟเวอร์^{[ 145 ]}งานวิจัยเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดตารางงานก็กำลังดำเนินการอยู่เช่นกัน โดยนักวิจัยกำลังมองหาการนำอัลกอริทึมการจัดตารางงานที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมาใช้ ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานได้ตั้งแต่ 6% ถึง 44% ^{[ 146 ]}

ในปี 2011 Facebook , Rackspaceและบริษัทอื่นๆ ได้ร่วมกันก่อตั้งOpen Compute Project (OCP) เพื่อพัฒนาและเผยแพร่มาตรฐานแบบเปิดสำหรับเทคโนโลยีการประมวลผลศูนย์ข้อมูลที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ในฐานะส่วนหนึ่งของโครงการ Facebook ได้เผยแพร่การออกแบบเซิร์ฟเวอร์ของตน ซึ่งสร้างขึ้นสำหรับศูนย์ข้อมูลเฉพาะแห่งแรกในเมืองไพรน์วิลล์ การทำให้เซิร์ฟเวอร์สูงขึ้นทำให้มีพื้นที่สำหรับฮีทซิงค์ ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และช่วยให้สามารถใช้พัดลมที่เคลื่อนย้ายอากาศได้มากขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลง การไม่ซื้อ เซิร์ฟเวอร์ สำเร็จรูปเชิงพาณิชย์ยังช่วยประหยัดการใช้พลังงานเนื่องจากช่องเสียบส่วนขยายที่ไม่จำเป็นบนเมนบอร์ดและส่วนประกอบที่ไม่จำเป็น เช่นการ์ดกราฟิก^{[ 147 ]}ในปี 2016 Google ได้เข้าร่วมโครงการและเผยแพร่การออกแบบแร็คศูนย์ข้อมูลแบบตื้น 48V DC ของตน การออกแบบนี้เป็นส่วนหนึ่งของศูนย์ข้อมูลของ Google มานาน แล้ว การกำจัดหม้อแปลงไฟฟ้า หลายตัว ที่มักใช้ในศูนย์ข้อมูล ทำให้ Google บรรลุประสิทธิภาพการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น 30% ^{[ 148 ]}ในปี 2017 ยอดขายฮาร์ดแวร์ศูนย์ข้อมูลที่สร้างขึ้นตามการออกแบบ OCP มีมูลค่าสูงถึง 1.2 พันล้านดอลลาร์ และคาดว่าจะสูงถึง 6 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2021 ^{[ 147 ]}

พลังงานเป็นค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นซ้ำมากที่สุดสำหรับผู้ใช้ศูนย์ข้อมูล^{[ 149 ]}ในปี 2551 ASHRAEแนะนำช่วงอุณหภูมิที่ 64.4°F ถึง 80.6°F แม้ว่าศูนย์ข้อมูลบางแห่งจะสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าได้^{[ 150 ]}อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนที่อุณหภูมิ 70°F (21°C) หรือต่ำกว่านั้นจะทำให้สิ้นเปลืองเงินและพลังงาน^{[ 151 ] [ 152 ]}นอกจากนี้ การระบายความร้อนอุปกรณ์มากเกินไปในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสัมพัทธ์สูงอาจทำให้อุปกรณ์สัมผัสกับความชื้นในปริมาณมาก ซึ่งเอื้อต่อการเจริญเติบโตของคราบเกลือบนเส้นใยนำไฟฟ้าในวงจร^{[ 153 ]}

การวิเคราะห์ พลังงานและการระบายความร้อนหรือที่เรียกว่าการประเมินความร้อน จะวัดอุณหภูมิสัมพัทธ์ในพื้นที่เฉพาะ รวมถึงความสามารถของระบบระบายความร้อนในการจัดการกับอุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด^{[ 154 ]}การวิเคราะห์พลังงานและการระบายความร้อนสามารถช่วยระบุจุดร้อน พื้นที่ที่ระบายความร้อนมากเกินไปซึ่งสามารถรองรับความหนาแน่นของการใช้พลังงานที่มากขึ้น จุดแตกหักของการโหลดอุปกรณ์ ประสิทธิภาพของกลยุทธ์พื้นยก และตำแหน่งอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุด (เช่น เครื่องปรับอากาศ) เพื่อรักษาสมดุลของอุณหภูมิทั่วทั้งศูนย์ข้อมูล ความหนาแน่นของการระบายความร้อนของพลังงานคือการวัดว่าศูนย์สามารถระบายความร้อนได้กี่ตารางฟุตที่ความจุสูงสุด^{[ 155 ]}การระบายความร้อนของศูนย์ข้อมูลเป็นการใช้พลังงานมากเป็นอันดับสองรองจากเซิร์ฟเวอร์ โดยการระบายความร้อนใช้พลังงานประมาณ 7% ถึง 30% (ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพ) เมื่อเทียบกับพลังงานเฉลี่ย 60% ที่ใช้โดยเซิร์ฟเวอร์^{[ 28 ]}

การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะวัดการใช้พลังงานของอุปกรณ์ไอทีและสิ่งอำนวยความสะดวกในศูนย์ข้อมูล การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยทั่วไปจะวัดปัจจัยต่างๆ เช่นประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (PUE) ของศูนย์ข้อมูลเทียบกับมาตรฐานอุตสาหกรรม ระบุแหล่งที่มาของความไม่มีประสิทธิภาพทางกลและทางไฟฟ้า และระบุตัวชี้วัดการจัดการอากาศ^{[ 156 ]}อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของตัวชี้วัดและวิธีการส่วนใหญ่ในปัจจุบันคือไม่ได้รวมไอทีไว้ในการวิเคราะห์ กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าการจัดการประสิทธิภาพการใช้พลังงานแบบองค์รวมในศูนย์ข้อมูลสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สำคัญซึ่งเป็นไปไม่ได้หากไม่ทำเช่นนั้น^{[ 157 ]}

การวิเคราะห์ประเภทนี้ใช้เครื่องมือและเทคนิคที่ซับซ้อนเพื่อทำความเข้าใจสภาวะความร้อนเฉพาะที่มีอยู่ในศูนย์ข้อมูลแต่ละแห่ง โดยคาดการณ์อุณหภูมิการไหลของอากาศและพฤติกรรมความดันของศูนย์ข้อมูลเพื่อประเมินประสิทธิภาพและการใช้พลังงานโดยใช้แบบจำลองเชิงตัวเลข^{[ 158 ]}ด้วยการคาดการณ์ผลกระทบของสภาวะแวดล้อมเหล่านี้ การวิเคราะห์ CFD สามารถใช้เพื่อคาดการณ์ผลกระทบของแร็คความหนาแน่นสูงที่ผสมกับแร็คความหนาแน่นต่ำ^{[ 159 ]}และผลกระทบต่อทรัพยากรการระบายความร้อน แนวทางการจัดการโครงสร้างพื้นฐานที่ไม่ดี และความล้มเหลวของเครื่องปรับอากาศหรือการปิดเครื่องปรับอากาศเพื่อการบำรุงรักษาตามกำหนด

การทำแผนที่โซนความร้อนใช้เซ็นเซอร์และการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างภาพสามมิติของโซนร้อนและโซนเย็นในศูนย์ข้อมูล^{[ 160 ]}ข้อมูลนี้สามารถช่วยระบุตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดของอุปกรณ์ศูนย์ข้อมูลได้ ตัวอย่างเช่น เซิร์ฟเวอร์ที่สำคัญอาจถูกวางไว้ในโซนเย็นซึ่งมีหน่วย AC สำรองไว้ให้บริการ

ศูนย์ข้อมูลใช้พลังงานจำนวนมาก ซึ่งใช้ไปในสองการใช้งานหลัก ได้แก่ พลังงานที่จำเป็นในการใช้งานอุปกรณ์ และพลังงานที่จำเป็นในการระบายความร้อนให้กับอุปกรณ์^{[ 28 ]}ประสิทธิภาพการใช้พลังงานช่วยลดการใช้พลังงานในหมวดหมู่แรก

การลดต้นทุนการระบายความร้อนด้วยวิธีการทางธรรมชาติรวมถึงการตัดสินใจเลือกสถานที่ตั้ง เมื่อมุ่งเน้นการหลีกเลี่ยงการเชื่อมต่อไฟเบอร์ที่ดี การเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า และความหนาแน่นของประชากรในการจัดการอุปกรณ์ ศูนย์ข้อมูลสามารถอยู่ห่างจากผู้ใช้ได้หลายไมล์ ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่เช่น Google หรือ Facebook ไม่จำเป็นต้องอยู่ใกล้ศูนย์กลางประชากร สถานที่ในแถบอาร์กติกที่สามารถใช้อากาศภายนอกซึ่งช่วยในการระบายความร้อนกำลังได้รับความนิยมมากขึ้น^{[ 161 ]}ประเทศที่มีสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวย เช่น แคนาดา^{[ 162 ]}ฟินแลนด์^{[ 163 ]}สวีเดน^{[ 164 ]}นอร์เวย์^{[ 165 ]}และสวิตเซอร์แลนด์^{[ 166 ]}กำลังพยายามดึงดูดศูนย์ข้อมูลคลาวด์คอมพิวติ้ง

สิงคโปร์ยกเลิกการห้ามสร้างศูนย์ข้อมูลใหม่เป็นเวลาสามปีในเดือนเมษายน 2022 สิงคโปร์ซึ่งเป็นศูนย์กลางศูนย์ข้อมูลที่สำคัญสำหรับภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก^{[ 167 ]}ได้ยกเลิกการระงับโครงการศูนย์ข้อมูลใหม่ในปี 2022 โดยอนุมัติโครงการใหม่สี่โครงการ แต่ปฏิเสธใบสมัครศูนย์ข้อมูลมากกว่า 16 โครงการจากทั้งหมดกว่า 20 โครงการ ศูนย์ข้อมูลใหม่ของสิงคโปร์จะต้องเป็นไปตามเกณฑ์เทคโนโลยีสีเขียวที่เข้มงวดมาก รวมถึง "ประสิทธิภาพการใช้น้ำ (WUE) 2.0/MWhประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (PUE) น้อยกว่า 1.3 และมี "การรับรองระดับแพลตินัมภายใต้เกณฑ์ BCA-IMDA Green Mark สำหรับศูนย์ข้อมูลใหม่ของสิงคโปร์" ซึ่งระบุถึงการลดคาร์บอนและการใช้เซลล์ไฮโดรเจนหรือแผงโซลาร์เซลล์อย่างชัดเจน^{[ 168 ] [ 169 ] [ 170 ] [ 171 ]}

การนำความร้อนที่มาจากศูนย์ข้อมูลที่ระบายความร้อนด้วยอากาศกลับมาใช้ใหม่นั้นทำได้ยากมาก ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างพื้นฐานของศูนย์ข้อมูลจึงมักติดตั้งปั๊มความร้อน^{[ 172 ]}

การเติบโตอย่างรวดเร็วของปัญญาประดิษฐ์ (AI) และภาระงานการประมวลผลประสิทธิภาพสูงได้เพิ่มความสนใจในโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานของศูนย์ข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสัมพันธ์ระหว่างความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้า ระยะเวลาการใช้งาน ต้นทุนพลังงาน และเป้าหมายการลดการปล่อยคาร์บอน สิ่งพิมพ์ในอุตสาหกรรมได้อธิบายถึงแนวทางการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานแบบเป็นขั้นตอน ซึ่งช่วยให้ผู้ประกอบการสามารถติดตั้งกำลังการผลิตไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกันก็รักษาเส้นทางไปสู่ระบบพลังงานคาร์บอนต่ำ เมื่อเทคโนโลยี ความพร้อมของเชื้อเพลิง ความจุของโครงข่าย และเศรษฐศาสตร์มีการพัฒนาขึ้น^{[ 173 ] [ 174 ]}

การอภิปรายในอุตสาหกรรมเมื่อเร็วๆ นี้ยังเน้นย้ำถึง "ความเร็วในการจ่ายไฟ" ว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการพัฒนาศูนย์ข้อมูล ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของการจัดหาความจุทางไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นภายในกรอบเวลาโครงการที่กระชับขึ้นเรื่อยๆ

ในช่วงทศวรรษ 2020การเติบโตอย่างรวดเร็วของ การก่อสร้าง ศูนย์ข้อมูลทำให้เกิดการถกเถียงเรื่องนโยบายเกี่ยวกับแรงจูงใจทางภาษีโครงข่ายไฟฟ้าทรัพยากรน้ำและพันธสัญญาด้านสภาพภูมิอากาศ^{[ 175 ] [ 13 ]}

ภายในปี 2024 อย่างน้อย 36 รัฐในสหรัฐอเมริกาได้นำมาตรการจูงใจทางภาษีเฉพาะมาใช้เพื่อดึงดูดการลงทุนในศูนย์ข้อมูล โดยส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปแบบของ การยกเว้น ภาษีการขายสำหรับเซิร์ฟเวอร์ อุปกรณ์เครือข่าย และไฟฟ้า^{[ 176 ]}รัฐเวอร์จิเนียเป็นที่ตั้งของศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา^{[ 28 ]}และการตรวจสอบในเดือนธันวาคม 2024 โดยคณะกรรมการตรวจสอบและทบทวนของสภานิติบัญญัติร่วม (JLARC) ระบุว่าอุตสาหกรรมนี้มีส่วนสนับสนุนประจำปีประมาณ 74,000 ตำแหน่งงานและ 9.1 พันล้านดอลลาร์ในผลิตภัณฑ์มวลรวมของรัฐการตรวจสอบรายงานว่าผู้ประกอบการประมาณ 90% อ้างสิทธิ์การยกเว้นภาษีการขายและการใช้ของรัฐ และทำให้รายได้ของรัฐลดลงประมาณ 928 ล้านดอลลาร์ในปีงบประมาณ 2023 ^{[ 175 ]}ดังนั้น JLARC จึงสรุปว่าการยุติการยกเว้นดังกล่าวอาจทำให้ส่วนแบ่งการลงทุนในศูนย์ข้อมูลใหม่ของเวอร์จิเนียลดลง^{[ 175 ]}

นักเศรษฐศาสตร์ได้ถกเถียงถึงประสิทธิผลของแรงจูงใจดังกล่าวในวงกว้างมากขึ้น การทบทวนที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Economic Perspectives (JEP) พบว่าแรงจูงใจด้านภาษีธุรกิจของรัฐและท้องถิ่นในสหรัฐอเมริกาเพิ่มขึ้นประมาณสามเท่าตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นประมาณ 30 พันล้านดอลลาร์ต่อปี และรายงานว่าไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดว่าแรงจูงใจเฉพาะบริษัทจะเพิ่มการเติบโตทางเศรษฐกิจในวงกว้างในระดับรัฐหรือท้องถิ่น^{[ 177 ]}นอกจากนี้ งานวิจัยของTimothy BartikจากUpjohn Instituteประมาณการว่าแรงจูงใจในการพัฒนาเศรษฐกิจเปลี่ยนแปลงการตัดสินใจเลือกสถานที่ตั้งของบริษัทเพียง 2% ถึง 25% ของกรณีเท่านั้น^{[ 178 ] [ 175 ]}

เพื่อตอบสนองต่อนโยบายการยกเว้นภาษี เขตอำนาจศาลหลายแห่งได้เริ่มประเมินสิ่งจูงใจสำหรับศูนย์ข้อมูลใหม่ ในปี 2024 สภานิติบัญญัติแห่งรัฐจอร์เจียได้ผ่านร่างกฎหมายเพื่อยกเลิกการยกเว้นภาษีขายสำหรับศูนย์ข้อมูลของรัฐ อย่างไรก็ตาม ร่างกฎหมายดังกล่าวถูกผู้ว่าการรัฐไบรอัน เคมป์วีโต้ ในที่สุด ^{[ 179 ]}ในอีกกรณีหนึ่งในปี 2026 วุฒิสภาเวอร์จิเนียลงมติ 28 ต่อ 12 ให้ทยอยยกเลิกการยกเว้นภาษีขายสำหรับศูนย์ข้อมูลของรัฐ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการเจรจางบประมาณที่กว้างขึ้น^{[ 180 ]}

ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ใช้น้ำในการระบายความร้อนแบบระเหยของเซิร์ฟเวอร์ และปริมาณน้ำที่เกี่ยวข้องได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น งานวิจัยในปี 2021 ในnpj Clean Waterประมาณการว่าศูนย์ข้อมูลในสหรัฐฯ ใช้น้ำโดยตรงประมาณ 1.7 พันล้านลิตรต่อวัน โดยมากถึง 57% มาจาก แหล่งน้ำ ดื่มและระบุว่ามีผู้ประกอบการน้อยกว่าหนึ่งในสามที่วัดปริมาณการใช้น้ำในขณะนั้น^{[ 181 ]}งานวิจัยอีกชิ้นหนึ่งที่ตีพิมพ์ในEnvironmental Research Lettersพบว่าประมาณหนึ่งในห้าของการใช้น้ำโดยตรงของศูนย์ข้อมูลในสหรัฐฯ มาจากลุ่มน้ำ ที่มีความเครียดด้านน้ำปานกลางหรือสูง และเกือบครึ่งหนึ่งของเซิร์ฟเวอร์ในประเทศใช้ไฟฟ้าที่มาจากภูมิภาคที่มีความเครียดด้านน้ำ^{[ 182 ]}ตามรายงานของ Berkeley Lab ในปี 2024 ศูนย์ข้อมูลในสหรัฐฯ ใช้น้ำประมาณ 17 พันล้านแกลลอน รายงานฉบับเดียวกันนี้คาดการณ์ว่าศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่จะใช้น้ำ 16 ถึง 33 พันล้านแกลลอนต่อปีภายในปี 2028 ^{[ 28 ]}

ในรัฐเวอร์จิเนีย การตรวจสอบ JLARC เดือนธันวาคม 2024 รายงานว่าศูนย์ข้อมูลในรัฐใช้น้ำประมาณ 2.1 พันล้านแกลลอนในปี 2023 ซึ่งเพิ่มขึ้น 86% ตั้งแต่ปี 2019 และประมาณหนึ่งในสามของน้ำนั้นมาจากน้ำรีไซเคิลแทนที่จะเป็นน้ำดื่ม การตรวจสอบแนะนำว่ารัฐบาลท้องถิ่นควรได้รับอนุญาตให้กำหนดให้มีการประมาณการการใช้น้ำเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการอนุญาตศูนย์ข้อมูล^{[ 175 ]}

ไม่มีมาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ที่กำหนดให้ผู้ประกอบการศูนย์ข้อมูลต้องเปิดเผยการใช้น้ำ และการเข้าถึงข้อมูลระดับสถานที่มักถูกจำกัดด้วยข้อตกลงการไม่เปิดเผยข้อมูล (NDA) กับเทศบาลเจ้าของพื้นที่ ในปี 2022 เมืองเดอะดัลเลส รัฐโอเรกอนได้ยุติคดีฟ้องร้องเกี่ยวกับบันทึกสาธารณะที่ยื่นโดยหนังสือพิมพ์ The Oregonianหลังจากนั้น Google ก็ยุติการปฏิบัติทั่วประเทศในการถือว่าการใช้น้ำในระดับสถานที่เป็นความลับทางการค้า^{[ 183 ]}ในปี 2025 หลายรัฐได้พิจารณากฎหมายที่จะกำหนดให้ศูนย์ข้อมูลต้องเปิดเผยการใช้น้ำ รวมถึงร่างกฎหมายในรัฐเวอร์จิเนีย แคลิฟอร์เนีย และนิวเจอร์ซีย์ แม้ว่าผู้ว่าการรัฐจะใช้สิทธิ์วีโต้วร่างกฎหมายเหล่านั้นในปีนั้นก็ตาม^{[ 184 ]}

การเติบโตของความต้องการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลในช่วงทศวรรษ 2020ทำให้เกิดการถกเถียงเรื่องกฎระเบียบเกี่ยวกับความจุของโครงข่ายไฟฟ้า การวางแผนการ ส่งไฟฟ้าและวิธีการจัดสรรต้นทุนของโครงสร้างพื้นฐานใหม่ให้กับลูกค้า รายงาน ของห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ (LBNL) ปี 2024 เกี่ยวกับการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูลในสหรัฐอเมริกา ซึ่งจัดทำขึ้นตามคำขอของรัฐสภาสหรัฐฯ ประมาณการว่าศูนย์ข้อมูลคิดเป็นประมาณ 4.4% ของการใช้ไฟฟ้าของประเทศในปี 2023 และคาดการณ์ว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นระหว่าง 6.7% ถึง 12% ภายในปี 2028 ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การเติบโต^{[ 185 ]}ในปี 2025 IEAคาดการณ์ว่าศูนย์ข้อมูลจะคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของการเติบโตของความต้องการใช้ไฟฟ้าใหม่ในสหรัฐอเมริกาจนถึงปี 2030 ^{[ 13 ]}

North American Electric Reliability Corporation (NERC) ซึ่งเป็น องค์กรความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้า ที่ได้รับการแต่งตั้งจากรัฐบาลกลางของสหรัฐอเมริกา ได้ระบุว่าศูนย์ข้อมูลเป็นตัวขับเคลื่อนที่ใหญ่ที่สุดเพียงรายเดียวของการเติบโตของความต้องการที่คาดการณ์ไว้ในการประเมินความน่าเชื่อถือระยะยาวในปี 2024 นอกจากนี้ NERC ยังได้บันทึกเหตุการณ์แรงดันไฟฟ้าใน ภูมิภาค PJM Interconnectionในเดือนกรกฎาคม 2024 ซึ่งทำให้โหลดของศูนย์ข้อมูลประมาณ 1,500 เมกะวัตต์ถูกตัดการเชื่อมต่อพร้อมกันในประมาณ 60 แห่ง^{[ 186 ]}

การแบ่งปันต้นทุนในการตอบสนองความต้องการนี้กลายเป็นประเด็นนโยบายสำคัญอีกประเด็นหนึ่ง การตรวจสอบของ JLARC ในปี 2024 ประเมินว่า หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงวิธีการออกแบบอัตราค่าบริการ ลูกค้าที่อยู่อาศัยทั่วไปของ Dominion Energy Virginia อาจเห็นค่าไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 14 ถึง 37 ดอลลาร์ต่อเดือนภายในปี 2040 เนื่องจากการลงทุนในโครงข่ายไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนโดยศูนย์ข้อมูล ดังนั้น รายงานจึงแนะนำให้สร้างอัตราค่าบริการลูกค้าแยกต่างหากสำหรับศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่^{[ 175 ]}นักวิจัยบางคนได้กระตุ้นให้ระมัดระวังในการตีความการคาดการณ์ความต้องการ นอกจากนี้ บทความวิจารณ์ในปี 2024 ในวารสารJouleโต้แย้งว่าการประมาณการสาธารณะเกี่ยวกับการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลในอนาคตมีความแตกต่างกันอย่างมาก และบริษัทสาธารณูปโภคได้คาดการณ์การเติบโตของโหลดสูงเกินไปในอดีต และเรียกร้องให้มีข้อมูลที่โปร่งใสมากขึ้นเกี่ยวกับการบริโภคในระดับสิ่งอำนวยความสะดวกจริง^{[ 187 ]}

การเติบโตของศูนย์ข้อมูลทำให้เกิดคำถามว่า พันธสัญญา ด้านพลังงานหมุนเวียนที่ผู้ประกอบการเหล่านี้ให้ไว้นั้นสอดคล้องกับ เป้าหมายด้านสภาพ ภูมิอากาศ ที่กว้างขึ้นหรือไม่ ผู้ประกอบการรายใหญ่หลายรายรายงานว่าบรรลุเป้าหมาย การปล่อยก๊าซเรือน กระจก ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าผ่านการซื้อใบรับรองพลังงานหมุนเวียน (RECs) ประจำปี หรือการจับคู่การบริโภคทั้งหมดต่อปีกับการผลิตพลังงานหมุนเวียน ในปี 2022 การศึกษาโดยNature Climate Changeได้วิเคราะห์บริษัท 115 แห่งที่มีเป้าหมายตามหลักวิทยาศาสตร์พบว่าประมาณ 42% ของ การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Scope 2 ที่รายงานไว้ หายไปเมื่อไม่รวมการอ้างสิทธิ์ตาม REC ซึ่งชี้ให้เห็นโดยตรงว่าความก้าวหน้าด้านสภาพภูมิอากาศของบริษัทบางแห่งสะท้อนถึงทางเลือกทางบัญชีมากกว่าการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากโครงข่ายไฟฟ้าจริง^{[ 188 ]}

เพื่อเป็นการตอบสนอง ผู้ประกอบการและนักวิจัยบางรายได้เสนอแนวคิดการจับคู่พลังงานปลอดคาร์บอนตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ ภายใต้แนวทางนี้ การใช้ไฟฟ้าของโรงงานทุกชั่วโมงจะต้องจับคู่กับการผลิตพลังงานปลอดคาร์บอนบนโครงข่ายไฟฟ้าในภูมิภาคเดียวกัน การศึกษา ของ Joule ในปี 2024 ได้จำลองแนวคิดนี้ ผู้เขียนพบว่าการจับคู่รายปีหรือตามปริมาตรแทบไม่มีผลต่อการลดการปล่อยมลพิษจากโครงข่ายไฟฟ้าภายใต้นโยบายปัจจุบันของสหรัฐฯ การจับคู่รายชั่วโมงตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ช่วยลดได้มากกว่า แต่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นประมาณ 13 ถึง 30 ดอลลาร์ต่อเมกะวัตต์-ชั่วโมง^{[ 189 ]}

ความตึงเครียดระหว่างการขยายศูนย์ข้อมูลและเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศขององค์กรยังปรากฏชัดเจนในการเปิดเผยข้อมูลของผู้ประกอบการเองด้วย ในปี 2024 Googleรายงานว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นประมาณ 48% ตั้งแต่ปี 2019 โดยระบุว่าการเพิ่มขึ้นส่วนใหญ่เกิดจากการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับภาระงานAI ^{[ 190 ]}ในทำนองเดียวกันMicrosoftรายงานในปี 2024 ว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นประมาณ 29% ตั้งแต่ปี 2020 โดยอ้างถึงการก่อสร้างและการดำเนินงานของศูนย์ข้อมูลใหม่^{[ 191 ]}ยิ่งไปกว่านั้นIEA คาดการณ์ในปี 2025 ว่า การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากศูนย์ข้อมูลทั่วโลก อาจถึงจุดสูงสุดที่ประมาณ 320 ล้านตันภายในปี 2030 ก่อนที่จะลดลงเล็กน้อยจนถึงปี 2035 โดยเส้นทางจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคาร์บอนของไฟฟ้าที่จ่ายให้กับสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่เป็นอย่างมาก^{[ 13 ]}

ศูนย์ข้อมูลมีผลกระทบอย่างมากต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น การเมือง และโครงสร้างพื้นฐานด้านสาธารณูปโภค^{[ 10 ] [ 9 ]}แรงจูงใจทางการเมืองและเศรษฐกิจ เช่น การลดหย่อนภาษี ข้อตกลงด้านที่ดิน หรือเงินอุดหนุนจากรัฐบาล ผลักดันการเติบโตของศูนย์ข้อมูลในพื้นที่ที่มีแรงจูงใจเหล่านี้^{[ 10 ]}ศูนย์ข้อมูลมักตั้งอยู่ในพื้นที่ชนบท ซึ่งอาจทำให้การเกษตรถูกแทนที่^{[ 192 ]}

การเติบโตของอุตสาหกรรมศูนย์ข้อมูลได้ก่อให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้องการพลังงานและน้ำจำนวนมหาศาล ห่วงโซ่อุปทาน การปล่อยมลพิษ และขยะอิเล็กทรอนิกส์ยังก่อให้เกิดผลกระทบต่อโลกอย่างมาก ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความไม่เป็นธรรมทางสิ่งแวดล้อมต่อชุมชนชายขอบที่มักต้องแบกรับภาระเหล่านี้^{[ 10 ]}การศึกษาและผู้เชี่ยวชาญหลายคนพบว่าศูนย์ข้อมูลไม่ได้นำงานที่มีค่าตอบแทนสูงมาสู่ชุมชนท้องถิ่นในสัดส่วนที่สอดคล้องกับเงินอุดหนุนภาษีที่พวกเขาได้รับ^{[ 193 ]}

การขยายตัวอย่างรวดเร็วของศูนย์ข้อมูล AI ได้ก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับการใช้น้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ภูมิภาคที่ประสบ ภัยแล้งตามข้อมูลของIEAศูนย์ข้อมูลขนาด 100 เมกะวัตต์แห่งเดียวที่ใช้ไฟฟ้า 2400 MWh ต่อวัน สามารถใช้น้ำได้มากถึง 2,000,000 ลิตร (530,000 แกลลอนสหรัฐ) ต่อวัน การใช้ไฟฟ้าเทียบเท่ากับการใช้ไฟฟ้าของครัวเรือน 60,000–120,000 หลังในสหรัฐอเมริกา^{[ 194 ]}ในขณะที่การใช้น้ำเทียบเท่ากับการใช้น้ำของครัวเรือนประมาณ 6,500 หลัง^{[ 195 ] [ 196 ]}การใช้น้ำสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ การใช้น้ำในสถานที่ (การใช้น้ำโดยตรงจากศูนย์ข้อมูล) การใช้น้ำนอกสถานที่ (การใช้น้ำทางอ้อมจากไฟฟ้า) และการใช้น้ำในห่วงโซ่อุปทาน (การใช้น้ำจากกระบวนการผลิต) ^{[ 197 ]}

การใช้น้ำในสถานที่หมายถึงการใช้น้ำโดยตรงของศูนย์ข้อมูลเพื่อระบายความร้อนให้กับอุปกรณ์^{[ 197 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำจะใช้สำหรับการเพิ่มความชื้นในพื้นที่ (เพิ่มความชื้นให้กับอากาศ) ระบบ ระบายความร้อนแบบระเหย (ระบายความร้อนให้กับอากาศก่อนเข้าห้องเซิร์ฟเวอร์) ^{[ 195 ]}และหอระบายความร้อน (ระบายความร้อนออกจากอาคาร) ^{[ 198 ]}

การใช้น้ำนอกสถานที่คือการใช้น้ำทางอ้อมจากการผลิตไฟฟ้าในศูนย์ข้อมูล มีการประมาณการว่า 56% ของไฟฟ้าในศูนย์ข้อมูลของสหรัฐฯ มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนซึ่งใช้น้ำในการผลิตไฟฟ้าผ่านไอน้ำ^{[ 199 ]}

สุดท้ายนี้ ศูนย์ข้อมูลใช้น้ำในกระบวนการผลิตชิป AI และเซิร์ฟเวอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิปเหล่านี้ใช้น้ำบริสุทธิ์พิเศษ จำนวนมาก ในการผลิตและการระบายความร้อนของโรงงานเซมิคอนดักเตอร์^{[ 197 ]}แม้ว่าขอบเขตการใช้น้ำนี้จะไม่สำคัญเท่ากับการใช้น้ำในสถานที่และนอกสถานที่ แต่ก็ยังเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลกระทบ

ทั่วโลก ตั้งแต่ปี 2022 เป็นต้นมา ศูนย์ข้อมูลใหม่กว่าสองในสามถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ที่มีปัญหาขาดแคลนน้ำรวมถึงรัฐเท็ก ซั สรัฐแอริโซนาประเทศซาอุดีอาระเบียและประเทศอินเดียซึ่งการขาดแคลนน้ำจืดเป็นปัญหาสำคัญอยู่แล้ว ปริมาณการใช้น้ำของศูนย์ข้อมูลทั่วโลกคาดการณ์อยู่ที่ 560 พันล้านลิตร (150 × 10⁹^{แกลลอน}  สหรัฐ) ต่อปี ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าภายในปี 2030 เนื่องจากความต้องการAI ที่เพิ่มขึ้น ^{[ 200 ] [ 201 ]}^

ในภูมิภาคต่างๆ เช่นอารากอนประเทศสเปนศูนย์ ข้อมูลที่ Amazon วางแผน ไว้ได้รับอนุญาตให้ดึงน้ำ 755,720 ลูกบาศก์เมตร (612.67 เอเคอร์⋅ฟุต) ต่อปี ซึ่งก่อให้เกิดความขัดแย้งกับเกษตรกรที่พึ่งพาน้ำที่ลดน้อยลงเช่นเดียวกัน ความตึงเครียดที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในชิลีเนเธอร์แลนด์และอุรุกวัยซึ่งชุมชนต่างๆ ประท้วงการผันน้ำเพื่อโครงสร้างพื้นฐานด้านเทคโนโลยี^{[ 200 ]}

บริษัทเทคโนโลยีต่างๆ รวมถึงMicrosoft , Googleและ Amazon ได้ให้คำมั่นสัญญาว่าจะ "มีน้ำเป็นบวก" ภายในปี 2030 โดยมีเป้าหมายที่จะเติมน้ำให้มากกว่าปริมาณน้ำที่ใช้ไป อย่างไรก็ตาม นักวิจารณ์โต้แย้งว่าคำมั่นสัญญาดังกล่าวส่วนใหญ่มักอาศัยการชดเชยน้ำ ซึ่งไม่ได้แก้ปัญหาการขาดแคลนน้ำในระดับท้องถิ่นอย่างรุนแรง^{[ 200 ]}

มีการวางแผนสร้างศูนย์ข้อมูลเพิ่มเติมอย่างน้อย 59 แห่งในภูมิภาคของสหรัฐอเมริกาที่มีปัญหาขาดแคลน้ำภายในปี 2028 และคาดการณ์ว่าความต้องการใช้น้ำทั่วโลกของ AI จะสูงถึง 6.6 พันล้านลูกบาศก์เมตร (1,700 × 10⁹^{แกลลอน}  สหรัฐ) ภายในปี 2027 แคธรีน โซเรนเซน ผู้เชี่ยวชาญด้านนโยบายน้ำ จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาสเตทตั้งคำถามเกี่ยวกับการสร้างศูนย์ข้อมูล โดยถามว่า "การเพิ่มขึ้นของรายได้ภาษีและจำนวนงานที่ค่อนข้างน้อยนั้นคุ้มค่ากับน้ำหรือไม่" ^{[ 202 ] [ 203 ] [ 201 ]}^

ศูนย์ข้อมูลก่อให้เกิดขยะอิเล็กทรอนิกส์ (e-waste) จำนวนมากเนื่องจากการเปลี่ยนฮาร์ดแวร์บ่อยครั้ง เช่น เซิร์ฟเวอร์ GPU CPU หน่วยความจำ และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ซึ่งมักจะเปลี่ยนทุกๆ 2-5 ปี เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลและ AI ^{[ 204 ]}ทั่วโลกมีขยะอิเล็กทรอนิกส์รวม 62 ล้านเมตริกตันในปี 2022 โดยคาดการณ์ว่า AI เชิงสร้างสรรค์จะก่อให้เกิดขยะอิเล็กทรอนิกส์ 1.2 ถึง 5 ล้านเมตริกตันต่อปีภายในปี 2030 ซึ่งรวมถึงโลหะมีค่า เช่น ทองแดงและทองคำ และสารอันตราย เช่น ตะกั่วและปรอท^{[ 204 ]}ในสหรัฐอเมริกา ศูนย์ข้อมูลก่อให้เกิดการสูญเสียมูลค่าขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกทิ้งปีละ 10 พันล้านดอลลาร์ ซึ่งรวมถึงโลหะมีค่ามูลค่า 4 พันล้านดอลลาร์ มีเพียง 22% ของขยะอิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลกเท่านั้นที่ถูกรวบรวมและรีไซเคิลอย่างเป็นทางการ ซึ่งยิ่งทำให้มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและความเสี่ยงต่อสุขภาพรุนแรงขึ้นในสถานที่แปรรูปที่ไม่เป็นทางการ ซึ่งมักอยู่ในประเทศกำลังพัฒนาที่จัดการขยะส่งออก^{[ 204 ] [ 205 ]}จาก มุมมองด้าน นิเวศวิทยาทางการเมืองขยะอิเล็กทรอนิกส์จากศูนย์ข้อมูลเน้นให้เห็นถึงความไม่สมดุลของอำนาจในการจัดการทรัพยากรและความยุติธรรมด้านสิ่งแวดล้อมเนื่องจากบริษัทเทคโนโลยีได้รับประโยชน์จากแรงจูงใจทางภาษี ในขณะที่ผลักภาระต้นทุนไปสู่ชุมชนชายขอบผ่านการส่งออกสารพิษและภาระการฝังกลบ^{[ 206 ]}สิ่งนี้เชื่อมโยงกับการถกเถียงเรื่อง ทรัพยากร ส่วนรวมซึ่งทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน เช่น โลหะ ถูกใช้จนหมดไปโดยปราศจากการกำกับดูแลที่เป็นธรรม กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ ได้แก่ การออกแบบฮาร์ดแวร์แบบโมดูลาร์ การลบข้อมูลอย่างปลอดภัยเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ และนโยบายความรับผิดชอบของผู้ผลิตที่ขยายออกไป เพื่อลดขยะได้มากถึง 86% ในสถานการณ์ที่เหมาะสมที่สุด^{[ 204 ]}

จากแบบจำลองพลังงานปี 2025 ฉบับหนึ่ง ระบุว่า ราคาพลังงานในสหรัฐอเมริกาอาจเพิ่มขึ้น 8% ทั่วประเทศภายในปี 2030 ^{[ 207 ]}ราคาไฟฟ้าที่สูงขึ้นกำลังเกิดขึ้นแล้วในบางภูมิภาค^{[ 208 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคที่มีศูนย์ข้อมูลจำนวนมาก เช่นซานตาคลารา รัฐแคลิฟอร์เนีย [ ^{209 ]}และบางส่วนของนิวยอร์กตอนบน [ ^{210 ]ศูนย์}ข้อมูลยังก่อให้เกิดความกังวลในเวอร์จิเนียตอนเหนือเกี่ยวกับว่าผู้อยู่อาศัยจะต้องรับภาระค่าใช้จ่ายสำหรับสายส่งไฟฟ้าในอนาคตหรือไม่^{[ 211 ]}นอกจากนี้ยังทำให้การพัฒนาที่อยู่อาศัยในลอนดอนยากขึ้น^{[ 212 ]}รายงานของสถาบันธนาคารแห่งอเมริกาในเดือนกรกฎาคม 2024 พบว่าความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นส่วนหนึ่งเนื่องมาจาก AI ได้ผลักดันให้ราคาไฟฟ้าสูงขึ้นและเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิด^ภาวะเงินเฟ้อ ด้าน ไฟฟ้า^{[ 213 ] [ 214 ] [ 215 ]}รายงานของคณะนิติศาสตร์ มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2568 พบว่า เนื่องจากบริษัทสาธารณูปโภคกำลังแข่งขันกันมากขึ้นเพื่อดึงดูดสัญญาศูนย์ข้อมูลจากบริษัทเทคโนโลยีขนาดใหญ่ พวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะซ่อนเงินอุดหนุนให้กับบริษัทมูลค่าหลายล้านล้านดอลลาร์เหล่านั้นไว้ในราคาพลังงานโดยการเพิ่มต้นทุนให้กับผู้บริโภคชาวอเมริกัน^{[ 216 ]}

ศูนย์ข้อมูลได้รับการวิเคราะห์มากขึ้นเรื่อยๆ ผ่านมุมมองของนิเวศวิทยาทางการเมืองซึ่งสำรวจจุดตัดของอำนาจ การเมือง และการเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมในโครงสร้างพื้นฐานทางเทคโนโลยี^{[ 217 ]}นักวิชาการโต้แย้งว่าสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ปรับเปลี่ยนภูมิทัศน์เมืองและชนบทโดยการตั้งอยู่ในพื้นที่ชายขอบหรือพื้นที่หลังอุตสาหกรรม มักจะนำพื้นที่ที่ถูกทิ้งร้างกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ ในขณะเดียวกันก็สัญญาว่าจะฟื้นฟูเศรษฐกิจผ่านการสร้างงานและรายได้จากภาษี^{[ 217 ]}ตัวอย่างเช่น ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ในเมืองชนบท เช่น ไพรน์วิลล์ รัฐโอเรกอน หรือลูเลีย ประเทศสวีเดน ท้าทายพลวัตแกนกลาง-รอบนอกแบบดั้งเดิม แต่สามารถทำให้ความไม่เท่าเทียมกันทั่วโลกในการเข้าถึงดิจิทัลและการกระจายทรัพยากรแย่ลงได้^{[ 217 ]}ในบริบทของการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลศูนย์ข้อมูลช่วยให้การขยายตัวของการประมวลผลแบบคลาวด์ AI และการเรียนรู้ของเครื่องเป็นไปได้ แต่มีต้นทุนทางนิเวศวิทยาและสังคมที่สำคัญ^{[ 218 ]}นักวิจารณ์จากสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีศึกษา (STS) ชี้ให้เห็นว่าคำมั่นสัญญาด้านความยั่งยืนขององค์กร เช่น เป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนของบริษัทต่างๆ เช่น ไมโครซอฟต์และกูเกิล มักอาศัยการชดเชยและการอุดหนุนพลังงานหมุนเวียน ซึ่งเป็นการแปรรูปผลประโยชน์ให้เป็นของเอกชนในขณะที่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสังคมและสิ่งแวดล้อม^{[ 218 ]}สิ่งนี้เชื่อมโยงกับการถกเถียงเรื่องทรัพยากรส่วนรวมซึ่งการใช้ทรัพยากรสาธารณะอย่างเข้มข้นของศูนย์ข้อมูล (เช่น โครงข่ายไฟฟ้าและแหล่งน้ำ) ถือเป็นการปิดล้อม โดยบริษัทเทคโนโลยีได้รับสิทธิประโยชน์ทางภาษีและการเข้าถึงก่อนเป็นลำดับแรกโดยแลกกับความเสียหายของชุมชนท้องถิ่น^{[ 218 ]}

งานที่สร้างขึ้นโดยศูนย์ข้อมูลมักจะเป็นงานชั่วคราวหรือมีจำนวนน้อย^{[ 219 ] [ 220 ] [ 221 ]}การศึกษาพบว่า การเพิ่ม ผลผลิตที่เกิดจากศูนย์ข้อมูลนั้นมากกว่าความเสียหายภายนอก โดยรวมหลายเท่า ^{[ 222 ]}

การระดมพลทางสังคมต่อต้านศูนย์ข้อมูลช่วยกำหนดวาทกรรมเกี่ยวกับการเติบโตของอุตสาหกรรม สร้างความตระหนักรู้แก่สาธารณชนเกี่ยวกับปัญหาที่ศูนย์ข้อมูลก่อให้เกิด และอาจส่งผลกระทบต่อนโยบายสาธารณะ^{[ 9 ]}กลุ่มที่ต่อต้านโครงการศูนย์ข้อมูลใหม่ได้แสดงความกังวลว่าโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลใช้ทรัพยากรในท้องถิ่นเพื่อประโยชน์ของผู้กระทำและสถาบันที่อยู่ในที่อื่น ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อข้อมูลที่กำลังประมวลผลในสถานที่นั้นเป็นของผู้กระทำในประเทศอื่น แต่คนในท้องถิ่นต้องแบกรับภาระการใช้น้ำและพลังงาน^{[ 9 ]}

ในสหรัฐอเมริกาการต่อต้านการพัฒนาศูนย์ข้อมูลของชุมชน จากทั้งสองพรรคการเมือง ^{[ 223 ] ได้เพิ่มมากขึ้น โดยผู้อยู่อาศัยแสดงความกังวลเกี่ยวกับ ปัญหา} การขาดแคลนน้ำ ค่าสาธารณูปโภคที่เพิ่มสูงขึ้น มลภาวะทางเสียง และ การขยายตัวของเมือง [ ^{224 ] [ 11 ]}สิ่งอำนวยความสะดวกในพื้นที่ชนบทของสหรัฐอเมริกาเป็นจุดศูนย์กลางของการต่อต้านในท้องถิ่น^{[ 225 ]} Data Center Watch รายงานว่าโครงการหลายโครงการที่มีมูลค่ารวม 64 พันล้านดอลลาร์ถูกระงับหรือล่าช้าระหว่างเดือนพฤษภาคม 2024 ถึงเดือนมีนาคม 2025 ^{[ 226 ]}โครงการมูลค่า 98 พันล้านดอลลาร์ถูกระงับหรือล่าช้าระหว่างเดือนมีนาคมถึงเดือนมิถุนายน 2025 ^{[ 11 ]}ผลสำรวจของ Gallup ในเดือนมีนาคม 2026 รายงานว่าชาวอเมริกัน 7 ใน 10 คนคัดค้านโครงการศูนย์ข้อมูลในพื้นที่ของตน^{[ 227 ]}

นอกสหรัฐอเมริกา การประท้วงในเนเธอร์แลนด์นำไปสู่การห้ามสร้างศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่แห่งใหม่เป็นการชั่วคราวทั่วประเทศในปี 2022 ^{[ 224 ] [ 11 ]}ในชิลี การประท้วงของนักกิจกรรมเพื่อปกป้องแหล่งน้ำทำให้ Google ต้องถอนแผนการสร้างศูนย์ข้อมูล^{[ 228 ]}ในสหราชอาณาจักร มีการจัดการประท้วง "เดินขบวนต่อต้านเครื่องจักร" ^{[ 229 ]}

ผู้อยู่อาศัยมีความกังวลเกี่ยวกับ มลพิษ ทางอากาศน้ำและเสียง [ ^{230 ]}รวมถึง การลดลง ^ของมูลค่าทรัพย์สิน [ ^{231 ]}การจราจร^{[ 232 ]}และความเสี่ยงจากไฟไหม้^{[ 233 ] ความกังวล ด้าน}สิ่งแวดล้อมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับศูนย์ข้อมูล AI ได้แก่ขยะอิเล็กทรอนิกส์^{[ 234 ]}และพลังงานแฝงของวัสดุก่อสร้าง เช่น คอนกรีตและซีเมนต์^{[ 235 ]}

การออกแบบ ศูนย์ข้อมูล วงโคจรแบบซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์โดยจะโคจรอยู่เหนือช่วง เปลี่ยนผ่านระหว่าง รุ่งอรุณและพลบค่ำของโลก

ภาพเคลื่อนไหวแสดงวงโคจรซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์ของดาวเทียมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ AI

มีการเสนอให้สร้างศูนย์ข้อมูลในอวกาศสำหรับวงโคจรต่ำของโลก (LEO) ข้อดีทางทฤษฎีคือพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศ นอกเหนือจากการช่วยในการพยากรณ์อากาศและการคำนวณการคาดการณ์สภาพอากาศจากดาวเทียมตรวจอากาศ [ ^{236 ]}และความสามารถในการขยายขนาดได้ อย่าง อิสระ^{[ 237 ]} อย่างไรก็ตาม การออกแบบ ระบบระบายความร้อนในอวกาศเป็นเรื่องยากเนื่องจากไม่มีการพาความร้อน และแสงแดดทำให้ ^เกิด ความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมาก ความท้าทายอื่นๆ ได้แก่ ความเสียหายจาก รังสีคอสมิกและไมโครอุกกาบาต^{[ 236 ]}

การออกแบบและรูปร่างของศูนย์ข้อมูลอาจเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในอนาคตอันใกล้ด้วยการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่นการคำนวณควอนตัมการคำนวณทางชีวภาพและการจัดเก็บข้อมูลดีเอ็นเอ สังเคราะห์ เป็นต้น^{[ 10 ]}

• Barroso, Luiz André; Hölzle, Urs; Ranganathan, Parthasarathy (2026). ศูนย์ข้อมูลในฐานะคอมพิวเตอร์: การออกแบบเครื่องจักรขนาดคลังสินค้า (ฉบับที่ 4). Springer Cham. doi : 10.1007/978-3-031-99489-0 . ISBN 978-3-031-99488-3.

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับศูนย์ข้อมูล

Scholiaมี โปรไฟล์ หัวข้อสำหรับศูนย์ข้อมูล

เว็บไซต์ Wikibooks มีหนังสือเกี่ยวกับหัวข้อ: การออกแบบและการจัดระเบียบศูนย์ข้อมูล

ลองค้นหาคำว่า "ศูนย์ข้อมูล"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

• ห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ – การวิจัย พัฒนา สาธิต และนำเทคโนโลยีและแนวปฏิบัติด้านการประหยัดพลังงานไปใช้งานในศูนย์ข้อมูล
• ระบบไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับศูนย์ข้อมูลแห่งอนาคต – คำถามที่พบบ่อย: การทดสอบและการสาธิตระบบ 380VDC ที่ศูนย์ข้อมูลของ Sun
• เอกสารรายงาน – ภาษีทรัพย์สิน: ความท้าทายใหม่สำหรับศูนย์ข้อมูล
• โครงการศูนย์ข้อมูล EURECA H2020 ของคณะกรรมาธิการยุโรป ( เก็บถาวรเมื่อ 25 สิงหาคม 2021) บนWayback Machine – แนวทางปฏิบัติเกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูล สื่อการฝึกอบรมออนไลน์ที่ครอบคลุม กรณีศึกษา/การบรรยาย (ในหน้ากิจกรรม) และเครื่องมือต่างๆ