美國的研究人員提出利用地下含水層作為大型自然熱能電池，以冷卻對能源需求量大的數據中心，這是一種應對其日益增加的環境影響的非常規方法。該研究由伊利諾伊州地質調查局的科學家進行，該機構隸屬於伊利諾伊大學香檳市的草原研究所。研究建議，含水層熱能儲存系統（ATES）可以減少數據中心所需的冷卻電力。ATES 系統利用地下水來儲存季節性熱能，並像一個大型自然熱能電池一樣運作。
它們通過井雙元抽取和注入水，以提供能效高、低碳的加熱方式。
該研究的首席研究員 Upasana Pandey 表示：「數據中心使用大量電力，其中 10%至 40%的能源僅用於冷卻，這取決於設計。」她補充道：「它們還消耗大量水，通常通過蒸發水來冷卻，這樣水就會從當地供應中有效損失。」在 2023 年， Google 報告其為冷卻所有數據中心而消耗超過六十億加侖水。許多現有的冷卻系統也依賴於蒸發大量水，而這部分水將永久性地移出當地供應。
地下含水層技術可望提升數據中心冷卻效率
Pandey 與伊利諾伊大學香檳市的 Yu-Feng Lin 博士和 Andrew Stumpf 博士均認為，利用地球自然穩定的地下温度，ATES 提供了一種替代方案。他們提出的系統從地下含水層抽取冷卻的地下水，通過數據中心內的熱交換器進行冷卻。在這裡，水吸收計算設備產生的熱量，然後返回到含水層中，進行儲存和再利用。
同時，在較冷的月份，該過程可以反轉。夏季儲存的熱量可用於冬季的加熱，而冬季收集的冷卻地下水則可儲存以便於夏季冷卻。這種方法有望提高冷卻效率，從而降低整體電力需求。Stumpf 表示，像伊利諾伊州這樣的地區可以利用地球幾乎恆定的地下温度，而不必依賴於在極端季節天氣下的高能耗冷卻。
與許多傳統冷卻系統不同，該技術不需要適合飲用的淡水。研究小組強調，較深的鹽水含水層、受污染的地下水，甚至被淹沒的廢棄礦井都可以用來儲存熱能。研究小組認為，伊利諾伊州特別適合這一技術，因為當地的季節性温度變化明顯，地下水資源豐富，且冰川沉積物在水飽和時能有效傳導熱量。
然而，最大的障礙在於經濟而非技術。地熱冷卻系統需要更高的前期投資，但通常在長期內提供較低的運營成本。然而，許多項目在評估時僅考慮五到十年的投資回報期，而不是這些系統能提供最大效益的 20 到 40 年壽命。
根據研究小組的説法，部署這些系統所需的勞動力已經存在，因為許多所需的鑽探技能在石油、天然氣和水井行業中都很普遍。Lin 在聲明中指出：「水在這種情況下是一種神奇的材料，因為它具有高熱容量，並且能夠作為良好的熱傳導介質。」這種組合是罕見的，而在地下水中，我們可以利用這些相同的特性進行能量儲存。該研究已發表在《地下水》期刊上。
項目 規格 處理器/SoC 未提供 RAM 未提供