Cách bờ biển Thượng Hải vài kilomet, một giàn công trình màu vàng nổi bật giữa đại dương. Xung quanh là khu vực rộng khoảng 5 ha với nhiều tua-bin điện gió ngoài khơi, được kết nối trực tiếp với một trung tâm dữ liệu có phần lõi đặt ở độ sâu 10 m dưới mặt nước.
Đây là mô hình trung tâm dữ liệu vận hành bằng năng lượng gió, tận dụng nhiệt độ thấp tự nhiên của nước biển để làm mát hệ thống máy chủ. Nhờ đó, công trình có thể hạn chế lượng điện và nước ngọt vốn cần thiết cho hoạt động làm mát nếu được xây dựng trên đất liền.
Một doanh nghiệp Trung Quốc đưa hai khoang chứa máy chủ dữ liệu AI xuống biển ngoài khơi tỉnh Hải Nam (Ảnh: Xinhua)
Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI) và nền kinh tế số phát triển nhanh chóng, Trung Quốc đang đối mặt với nhu cầu ngày càng lớn về hạ tầng tính toán. Theo số liệu được công bố, đến cuối năm 2023, nước này có 60 trung tâm dữ liệu AI đang hoạt động hoặc trong quá trình xây dựng. Đến năm 2026, số lượng các trung tâm tính toán thông minh đã được xây dựng và đang triển khai vượt 250.
Trước áp lực về tiêu thụ năng lượng và tài nguyên, nhiều địa phương cùng doanh nghiệp Trung Quốc kỳ vọng trung tâm dữ liệu dưới nước sẽ trở thành hướng đi mới thân thiện hơn với môi trường. Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng vẫn còn quá sớm để khẳng định đây thực sự là một giải pháp xanh, đặc biệt khi những tác động lâu dài đến sinh vật biển chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Tiết kiệm điện, không cần nước ngọt để làm mát
Sự phát triển nhanh chóng của các trung tâm dữ liệu đang kéo theo nhiều lo ngại về diện tích đất sử dụng, mức tiêu thụ điện và nhu cầu nước phục vụ làm mát.
Theo một nghiên cứu năm 2025 của Viện Công nghệ Bắc Kinh, đến năm 2030, các trung tâm dữ liệu có thể chiếm 4,8% tổng lượng điện tiêu thụ của Trung Quốc.
Yang Haosen, Phó giáo sư tại Trường Kỹ thuật Điện, Đại học Công nghệ Đại Liên, cho biết bên cạnh việc cung cấp điện cho các thiết bị công nghệ thông tin, hoạt động làm mát là một trong những nguyên nhân tiêu thụ điện lớn nhất tại các trung tâm dữ liệu.
Với cùng một công suất máy chủ, việc đặt trung tâm dữ liệu dưới nước và sử dụng nước biển để làm mát có thể giúp tiết kiệm khoảng 18-28% tổng lượng điện tiêu thụ, theo ông Yang.
Cơ sở dữ liệu dưới biển tại khu vực Lâm Cảng, Thượng Hải, có tổng vốn đầu tư 1,6 tỷ nhân dân tệ (khoảng 240 triệu USD). Đây là dự án hợp tác giữa Công ty Công nghệ HiCloud Thượng Hải và ít nhất hai doanh nghiệp nhà nước.
Chen Xiyi, người phụ trách dự án của HiCloud, từng chia sẻ với Đài Truyền hình Trung ương Trung Quốc (CCTV) rằng nếu xây dựng một trung tâm dữ liệu trên đất liền có công suất tương đương 2,3 MW, hệ thống làm mát có thể cần khoảng 40.000 tấn nước ngọt mỗi năm, tương đương lượng nước tiêu thụ của 100 hộ gia đình.
Trong khi đó, cơ sở đặt dưới biển tại Lâm Cảng không cần sử dụng nguồn nước ngọt này.
Không chỉ tận dụng khả năng làm mát tự nhiên của đại dương, trung tâm dữ liệu còn được kết nối trực tiếp với các tua-bin điện gió ngoài khơi thông qua hệ thống cáp điện kết hợp quang điện. Theo HiCloud, nhờ cách kết nối này, tỷ lệ điện xanh được cung cấp trực tiếp cho trung tâm đạt trên 95%.
Hu Zhenyu, Giám đốc Viện Kinh tế biển và Phát triển bền vững Trung Quốc, nhận định các trung tâm dữ liệu ngoài khơi có thể giúp tận dụng lượng điện gió dư thừa tại những khu vực sản xuất nhiều năng lượng hơn mức có thể tiêu thụ hoặc lưu trữ.
Ảnh: Xinhua
Ông cho biết một số chính quyền địa phương tại Trung Quốc đã bày tỏ sự quan tâm đến việc triển khai các dự án thí điểm tương tự mô hình tại Lâm Cảng.
Đây không phải lần đầu HiCloud đưa máy chủ xuống biển. Năm 2023, công ty thành viên Shenzhen HiCloud Data Center Technology đã triển khai một trung tâm dữ liệu thương mại tại vịnh Thanh Thủy, tỉnh Hải Nam, với ba khoang chứa máy chủ được niêm phong và đặt dưới đáy biển.
Doanh nghiệp từng công bố kế hoạch đầu tư 5,6 tỷ nhân dân tệ (khoảng 830 triệu USD) để xây dựng tổng cộng 100 khoang máy chủ dạng này, dù chưa công bố địa điểm triển khai toàn bộ dự án.
Một nhân viên HiCloud tại Thâm Quyến nói với Dialogue Earth rằng cơ sở ở Hải Nam vẫn hoạt động sau 40 tháng, với tình trạng được mô tả là "không có sự cố hỏng hóc, không có sự cố vận hành".
Theo các thông tin được công bố, dự án tại Hải Nam có sự phối hợp của China Telecom và Alibaba Cloud, công ty chuyên về điện toán đám mây thuộc Tập đoàn Alibaba.
HiCloud hiện lên kế hoạch triển khai giai đoạn hai tại Hải Nam với 30 khoang máy chủ, trước khi hoàn tất 70 khoang còn lại trong giai đoạn ba.
Nguy cơ làm nóng đại dương, ảnh hưởng sinh vật biển
Dù có nhiều ưu điểm về năng lượng và tài nguyên, việc đưa các trung tâm dữ liệu xuống biển cũng đặt ra câu hỏi về những tác động đối với môi trường tự nhiên.
Theo cơ chế vận hành, nước biển được bơm vào hệ thống trao đổi nhiệt để hấp thụ lượng nhiệt phát sinh bên trong trung tâm dữ liệu, sau đó được đưa trở lại đại dương với nhiệt độ cao hơn ban đầu.
Stephen Watson, nhà nghiên cứu cấp cao về dịch vụ hệ sinh thái tại Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth (Anh), cảnh báo lượng nhiệt thải ra từ các trung tâm dữ liệu dưới nước có thể gây ra những thay đổi về hành vi hoặc sinh học đối với các loài sinh vật sống gần khu vực xả nước, đặc biệt là những loài không có khả năng di chuyển đến nơi khác.
Hiện HiCloud chưa công bố đầy đủ số liệu về lượng nhiệt thải ra từ các cơ sở đang vận hành. Tuy nhiên, tài liệu đánh giá dự án tại Lâm Cảng cho biết hệ thống có thể xả nước với lưu lượng 150 lít/giây, nhiệt độ cao hơn khoảng 5 độ C so với nước đầu vào.
Tài liệu này nhận định lưu lượng nước xả tương đối nhỏ và sẽ nhanh chóng hòa trộn với môi trường nước xung quanh, do đó không gây ảnh hưởng đáng kể đến môi trường biển.
Trên website, HiCloud cũng cho biết kết quả thử nghiệm tại biển cho thấy nhiệt độ nước chỉ tăng chưa đến 1 độ C trong phạm vi bán kính 2 m quanh khu vực trao đổi nhiệt. Từ đó, doanh nghiệp đánh giá tác động môi trường của hệ thống ở mức không đáng kể. Tuy nhiên, thời điểm tiến hành thử nghiệm chưa được làm rõ.
John Abraham, Giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học St. Thomas (bang Minnesota, Mỹ), cho rằng lượng nước ấm được xả ra tương đối nhỏ nên khó có khả năng khiến nhiệt độ nước biển trên diện rộng tăng đáng kể.
Dù vậy, ông cảnh báo những sinh vật sống ngay gần đường ống hút và xả nước vẫn có thể chịu tác động trực tiếp.
Theo ông Abraham, mức tăng nhiệt độ 4-5 độ C có thể gây ảnh hưởng đáng kể về mặt sinh học, đặc biệt trong mùa hè, khi nhiều sinh vật đã sống gần ngưỡng chịu nhiệt của chúng. Những loài không thể di chuyển khỏi khu vực chịu tác động sẽ dễ bị tổn thương hơn.
Ông đánh giá nguy cơ sinh thái là có thật, nhưng phạm vi ảnh hưởng nhiều khả năng tương đối giới hạn về mặt địa lý.
Để hình dung rõ hơn những tác động có thể xảy ra, các nhà khoa học cũng tham khảo nghiên cứu về những nhà máy điện hạt nhân ven biển, vốn sử dụng lượng lớn nước biển để làm mát và xả nước có nhiệt độ cao trở lại môi trường.
Wang Youshao, nhà nghiên cứu thuộc Viện Hải dương học Biển Đông, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, từng nghiên cứu hệ sinh thái xung quanh nhà máy điện hạt nhân tại vịnh Đại Á, tỉnh Quảng Đông.
Theo nghiên cứu, kể từ khi nhà máy đi vào hoạt động năm 1993, mỗi giây có khoảng 95.000 lít nước được xả trở lại biển sau khi làm mát hệ thống. Điều này khiến nhiệt độ nước tại khu vực rộng khoảng 5,5 km² ở phía tây vịnh tăng trung bình khoảng 1 độ C.
Đáng chú ý, sản lượng thủy sản tiềm năng tại khu vực được cho là đã tăng gấp đôi sau khi nhà máy vận hành, dựa trên sự thay đổi hoạt động của thực vật phù du, nhóm sinh vật nhỏ đóng vai trò nền tảng trong chuỗi thức ăn biển.
Tuy nhiên, ở chiều ngược lại, sinh khối của các sinh vật sống dưới đáy biển đã giảm mạnh từ 318 g/m² năm 1991 xuống còn 45 g/m² vào năm 2004. Số lượng loài được ghi nhận cũng giảm từ 250 xuống 177.
Những số liệu này cho thấy tác động của việc xả nước nóng ra biển không đơn giản chỉ là sự thay đổi nhiệt độ. Các biến động trong hệ sinh thái có thể diễn ra theo nhiều hướng và ảnh hưởng đến những nhóm sinh vật khác nhau.
Ngoài nhiệt độ, lớp sơn chống hà được sử dụng trên bề mặt các công trình dưới nước cũng là một vấn đề đáng quan tâm.
Hu Zhenyu và Stephen Palumbi, Giáo sư khoa học biển tại Đại học Stanford (Mỹ), cùng cảnh báo lớp sơn chống hà có thể bong tróc theo thời gian, tạo ra nguy cơ ô nhiễm môi trường biển.
Palumbi đặt vấn đề về khả năng các mảnh sơn trôi dạt vào bãi biển, nơi trẻ em vui chơi, hoặc bị cá ăn phải rồi đi vào chuỗi thực phẩm của con người.
Trong khi đó, các tài liệu phê duyệt dự án tại Lâm Cảng cho biết lớp phủ chống ăn mòn được sử dụng sẽ không gây ảnh hưởng đến trầm tích biển.
Theo Hu Zhenyu, các báo cáo đánh giá tác động môi trường đối với trung tâm dữ liệu dưới nước hiện chủ yếu tập trung vào giai đoạn xây dựng. Những ảnh hưởng trong quá trình vận hành lâu dài cũng như khi tháo dỡ công trình chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Ông cho rằng cần tăng cường giám sát những thay đổi nhiệt độ và tác động của chúng đối với sinh vật biển, thay vì chỉ dựa vào kết quả đánh giá ban đầu.
Đáng chú ý, tại thời điểm Dialogue Earth thực hiện bài viết, HiCloud vẫn chưa phản hồi yêu cầu cung cấp dữ liệu về hoạt động của các dự án đang vận hành.
Vấn đề minh bạch thông tin cũng không chỉ xuất hiện ở các trung tâm dữ liệu dưới biển. Eric Masanet, Giáo sư về công nghệ mới nổi và phát triển bền vững tại Đại học California, Santa Barbara (Mỹ), cho biết nhiều doanh nghiệp vận hành trung tâm dữ liệu hiện không công bố thông tin chi tiết về mức tiêu thụ năng lượng cũng như hoạt động của từng cơ sở cụ thể. Tình trạng này bao gồm cả những tập đoàn lớn như Amazon và Microsoft.
Ông cho rằng các doanh nghiệp triển khai trung tâm dữ liệu dưới nước cần công khai thông tin về mức tiêu thụ năng lượng và tác động môi trường, qua đó giúp cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương có cơ sở giám sát.
Chi phí vận hành vẫn là bài toán lớn
Trung Quốc không phải quốc gia duy nhất quan tâm đến mô hình trung tâm dữ liệu sử dụng nước biển để làm mát. Singapore, Hàn Quốc và Mỹ cũng đang nghiên cứu hoặc triển khai những hướng tiếp cận tương tự.
Tại Hàn Quốc, vào tháng 4/2026, Bộ Đại dương và Thủy sản nước này công bố kế hoạch thí điểm xây dựng trung tâm dữ liệu dưới nước tại vùng biển ngoài khơi Ulsan, một trung tâm công nghiệp lớn của quốc gia.
Tuy nhiên, theo Hu Zhenyu, trung tâm dữ liệu dưới nước vẫn là một lĩnh vực mới, đang trong quá trình thử nghiệm và cần giải quyết nhiều vấn đề trước khi có thể chứng minh hiệu quả thương mại.
Một trong những thách thức đáng kể nằm ở vòng đời của thiết bị công nghệ. Các loại chip phục vụ tính toán AI liên tục được cải tiến và có thể cần thay thế sau mỗi 1-2 năm. Việc thay thế linh kiện trong một trung tâm dữ liệu nằm dưới biển sẽ phức tạp và tốn kém hơn nhiều so với các cơ sở trên đất liền.
Bên cạnh đó, chi phí vận hành và bảo trì cũng có thể tăng cao. Nếu xảy ra bão lớn hoặc sự cố cáp kết nối dưới biển, quá trình khôi phục hoạt động có thể mất vài ngày, thậm chí vài tuần. Trong khi đó, một trung tâm dữ liệu trên đất liền có thể chỉ cần vài giờ để khắc phục những sự cố tương tự.
Dù vậy, Yang Haosen vẫn đánh giá công nghệ này có nhiều tiềm năng. Theo ông, trung tâm dữ liệu dưới nước khó có thể thay thế hoàn toàn các cơ sở trên đất liền, nhưng có thể trở thành một phương án bổ trợ quan trọng, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tái tạo.
Trong bối cảnh nhu cầu tính toán phục vụ AI ngày càng tăng, mô hình đưa máy chủ xuống đáy biển mở ra một hướng tiếp cận mới cho bài toán tiêu thụ năng lượng và nước ngọt. Tuy nhiên, để được xem là giải pháp phát triển bền vững, công nghệ này vẫn cần thêm những nghiên cứu độc lập, dữ liệu minh bạch và cơ chế giám sát tác động môi trường trong suốt vòng đời dự án.
Nguồn: Dialogue Earth
Phạm Trang
