拖拉机拖车大小的发电机（如该数据中心右侧所示）用于备用电源，但它们会引起空气污染问题。（休·肯尼）
本系列探讨了数据中心对切萨皮克湾流域的供水、能源使用和空气质量的影响。数据中心容纳了支持互联网活动以及越来越多的人工智能的计算机系统。弗吉尼亚州北部位于海湾分水岭中部，是这些仓库式设施的全球中心。他们的足迹现在也扩展到马里兰州和宾夕法尼亚州。
越来越多地为我们的人工智能交互提供动力的数据中心需要每天 24 小时运行才能保持互联网正常运行。因此，与杂货店或医院一样，这些设施包括备用发电机，通常以柴油或天然气为燃料，并且仅在紧急情况下运行。
但在切萨皮克湾地区，数据中心的指数级增长给电网带来了前所未有的压力，此类紧急情况不再是不可想象的。
去年夏天，弗吉尼亚州劳登县数据中心巷中的一座变电站发生火灾。据弗吉尼亚州环境质量部称，这次停电导致该站提供服务的数据中心在六月底和七月初的“几天”内使用备用电源。
每个数据中心有时配备数十台、有时数百台拖拉机拖车大小的发电机，主要使用柴油或天然气。燃烧这些化石燃料发电会排放颗粒物、氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳等污染物。其中一些对人类健康构成风险，而另一些则总体上降低空气质量，影响环境和污染物最终流动的水体。
全球范围内构建支持人工智能的基础设施的竞赛正在催生大量新数据中心，这些数据中心的能耗比前身要多得多。而且，他们使用的电量越多，他们需要的备用电源就越多。
弗吉尼亚州的 DEQ 要求每台发电机都获得空气许可证。这些允许它们定期启动 15 或 30 分钟的增量，以确保它们能够在紧急情况下工作。这些许可证限制了进行这些测试的时间，例如，避免了通勤交通繁忙也会造成空气污染的时间。
DEQ 官员在给 DEQ 的电子邮件中写道切萨皮克 海湾杂志9 月，仅在劳登县就为 5,447 个数据中心发电机颁发了许可证。它们合计能够提供超过 13.6 吉瓦的电力。（相比之下，弗吉尼亚州路易莎县的北安娜核电站的发电能力为 1.8 吉瓦。）
DEQ 官员表示，他们的数据库不会按发电机使用的燃料类型或每台排放的污染物数量对发电机进行分类。单位之间存在一些差异。
DEQ 指导文档指出“虽然目前弗吉尼亚现有的发电机组绝大多数都是柴油机，但还有更清洁、更高效的技术可供使用。”
美国环境保护局使用分级系统来监管非道路柴油发动机，对机器的合规性进行评级。Tier I 表示机器具有最低允许的污染减排标准，Tier IV 表示机器满足最高的污染减排标准。
州或地方政府可以选择要求项目或行业进行更高级别的污染清除，特别是当该技术已被证明可用时。但对于一个在新项目地点方面仍有选择权的行业来说，这样的要求可能代价高昂。
贝勒大学环境科学教授 Christie Sayes 表示，对更昂贵、更清洁技术的抵制不仅限于数据中心。
“在飞机和汽车中，存在非常高效的催化转换器，”萨耶斯说。“但是，在竞相制造最便宜的汽车的过程中，我们并没有使用该技术来限制污染。”
2023 年 4 月，志愿者 Natalie Pien 和 Chris Tandy 在弗吉尼亚州劳登县的一系列数据中心附近进行空气质量测量。
即便如此，劳登县主管迈克尔·特纳表示，他已经准备好需要更多的数据中心落户劳登，这里已经是世界上数据中心最集中的地方。该县委员会今年早些时候结束了数据中心土地的按权开发，因此每个数据中心项目都必须得到其成员的批准。特纳希望看到每个项目对发电机提出更多要求。
“在数据行业内，我确信我被称为第四级发电机专家，”特纳在谈到他希望数据中心发电机使用现有的最佳污染减少措施时说道。
在不确定的能源未来中，现场发电可能是下一个前沿领域，这样做可能具有其他优势。
除了柴油备用发电机外，一家数据中心公司目前还使用 Tier IV 天然气燃气轮机作为主要电源。2022 年，Vantage 接到 Dominion Energy 的告知，其耗资 10 亿美元的项目将在三年内无法从受限电网获得电力后，开始建设现场发电站。
2022 年夏季是弗吉尼亚州数据中心电力危机的转折点。州监管机构提议允许北弗吉尼亚数据中心在五个月的时间内以更连续的方式使用备用发电机，在此期间预计会出现能源“传输问题”。本来就反对在自家后院建设数据中心项目的房主协会很快联合起来对该提案提出异议。数据中心行业最终要求监管机构撤销该规定。
但自那时以来，巨大的电力需求一直在增长，特别是随着更多支持人工智能的超大规模数据中心上线。去年夏天，该地区的电网面临着另一次考验，六月和七月的热浪期间，制冷用电需求达到了历史新高。
管理美国东北部电网的 PJM Interconnection 于 6 月下旬发布许可，允许用电量高的地区使用备用系统代替电网，以防止停电。
弗吉尼亚州议会去年年底委托编写的一份报告发现，备用发电机确实会排放有害污染物，但“现有法规在很大程度上遏制了不利影响”。不过，报告也承认，涉及大范围停电的“最坏情况”可能会导致数百台备用发电机在集中区域启动，从而污染地区空气质量。
“我认为，当北弗吉尼亚州停电或电网出现故障时，会引起所有人的注意，”特纳说。“我认为今年夏天我们比以往更接近这个目标。”
