DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2025.115061
تاريخ النشر: 2026-01-08
المؤلف: Jorge Torrubia وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة الطاقة الشمسية والاستدامة
نظرة عامة
تتناول هذه الفقرة من البحث التفاعل بين التحولات الرقمية والخضراء في مناطق محددة، مع التركيز على أراغون كدراسة حالة. تسلط الضوء على العوامل الإقليمية الحاسمة—مثل توفر الموارد المتجددة، واستخدام الأراضي، والظروف السياسية—التي تؤثر على جدوى تنفيذ مشاريع الهيدروجين الأخضر (GH) ومراكز البيانات (DC). تشير النتائج إلى زيادة محتملة في الطلب على الكهرباء تتراوح بين ستة إلى خمسة عشر ضعفًا على مدى العقد المقبل بسبب هذه المشاريع، مع آثار كبيرة على موارد الأرض والمياه. على سبيل المثال، قد يتطلب تلبية أقصى نشر لمراكز البيانات تغطية 29-39% من إجمالي مساحة أراغون، بينما قد يرتفع استهلاك المياه بمقدار 11-33 hm³، مما يعادل 41-124% من الاستخدام الحالي للمياه في القطاع الاقتصادي في أراغون.
يعبر المؤلفون عن قلقهم بشأن توافق التحولات الخضراء والرقمية، خاصة إذا تم استخدام المناطق التي تحتوي على موارد متجددة وفيرة بشكل أساسي لتزويد مراكز البيانات والذكاء الاصطناعي بالطاقة. يدعون إلى التخطيط الشامل والمتكامل الذي يعطي الأولوية للبنية التحتية الخضراء بينما ينظم تركيب مراكز البيانات لضمان التنمية المستدامة للطاقة المتجددة وحماية التنوع البيولوجي. يجب أن تشمل الإطار التخطيطي المقترح الأبعاد الفنية والإقليمية والبيئية للتخفيف من الآثار السلبية وضمان توفر الموارد للأجيال القادمة. تهدف الرؤى من أراغون إلى إبلاغ المناطق المماثلة التي تواجه تحديات تحقيق التوازن بين هاتين التحولتين المزدوجتين.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على الحاجة الملحة للتحول الأخضر استجابةً لأزمة المناخ، مع تسليط الضوء على دور تقنيات الطاقة المتجددة في إنتاج الكهرباء وتوليد الهيدروجين الأخضر (GH). تشير إلى أن هذه التقنيات تتطلب موارد كبيرة من الأراضي والمياه، مما قد يتعارض مع الاستخدامات الزراعية التقليدية. بينما درست الدراسات السابقة الآثار العالمية والإقليمية لمتطلبات الأراضي والمياه للطاقة المتجددة ومراكز البيانات (DC)، فإنها غالبًا ما تغفل الآثار المحلية لهذه التحولات المزدوجة—الطاقة الخضراء والرقمنة—خاصة في مناطق معينة.
تركز الورقة على أراغون، إسبانيا، كدراسة حالة بسبب إمكاناتها العالية من فائض الطاقة المتجددة وموقعها الاستراتيجي. تناقش قدرة المنطقة على تطوير كل من الطاقة المتجددة ومراكز البيانات، مشيرة إلى المعارضة المحلية الناشئة من المخاوف البيئية وضغوط الموارد. يهدف المؤلفون إلى تحليل آثار زيادة استهلاك الكهرباء واستخدام الموارد في أراغون، وتقديم منظور محلي يكمل الدراسات العالمية الحالية. في النهاية، يسعى البحث لاستكشاف السيناريوهات المستقبلية واقتراح تدابير لتسهيل التكامل الناجح للتحولات المزدوجة مع معالجة مخاوف المجتمع المحلي.
الطرق
في قسم الطرق، يوضح المؤلفون نهجهم لتقدير استهلاك الكهرباء والمياه لمشاريع مراكز البيانات (DC) والإسكان الأخضر (GH) باستخدام البيانات المتاحة للجمهور. تنقسم المنهجية إلى ثلاثة أجزاء رئيسية: أولاً، تقدير استهلاك الموارد لمشاريع مراكز البيانات (القسم 2.1)؛ ثانياً، تطبيق نفس المنهجية على مشاريع الإسكان الأخضر (القسم 2.2)؛ وثالثاً، تقييم مساحة الأرض المطلوبة لتقنيات الطاقة المتجددة لدعم هذه المشاريع (القسم 2.3). يتم توفير مخطط انسيابي (الشكل 1) لتمثيل العلاقات بين الأقسام المختلفة والمعلمات المعنية في المنهجية بصريًا، بينما تتوفر الحسابات التفصيلية في المواد التكميلية.
النتائج
في القسم 3.1، تشير النتائج إلى زيادة متوقعة في استهلاك الكهرباء في المستقبل مدفوعة بالقوتين المزدوجتين للرقمنة والتحول الأخضر. تؤكد هذه الزيادة على الحاجة إلى حلول طاقة مستدامة لاستيعاب الطلب المتزايد.
يركز القسم 3.2 على الآثار البيئية المحلية لهذه التحولات في أراغون، مع معالجة احتلال الأراضي واستهلاك المياه بشكل خاص. تسلط النتائج الضوء على الآثار الكبيرة للموارد المرتبطة بتنفيذ التقنيات الرقمية والخضراء، مما يبرز أهمية تقييم الاستدامة البيئية جنبًا إلى جنب مع التقدم التكنولوجي.
المناقشة
ت outlines قسم المناقشة من الورقة البحثية استهلاك الطاقة والمياه المتوقع لمراكز البيانات (DC) ومشاريع الهيدروجين الأخضر (GH) في أراغون من 2025 إلى 2035. يبرز أنه يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 20 مركز بيانات قيد التشغيل بحلول عام 2035، مع تقدير إجمالي سعة متحفظ لا تقل عن 2790 ميغاوات. لقد طلبت مراكز بيانات AWS، التي بدأت عملياتها في عام 2022، بالفعل توسيعات، وأعلنت شركات أخرى مثل Microsoft وBox2Bit أيضًا عن مشاريع جديدة. يمكن أن يصل استهلاك الكهرباء السنوي لهذه المراكز إلى 36,600 جيجاوات ساعة بحلول عام 2035، مما يزيد بشكل كبير من إجمالي الطلب على الكهرباء في أراغون، الذي ظل تاريخيًا مستقرًا عند حوالي 10,068 جيجاوات ساعة.
فيما يتعلق باستهلاك المياه، تقدر الدراسة أن مراكز البيانات يمكن أن تستهلك بين 4.6 و21.0 hm³ سنويًا، وهو ما يعادل استخدام مياه الري في المنطقة. من المتوقع أن تستهلك مشاريع الهيدروجين الأخضر، التي تركز بشكل أساسي على إنتاج الأمونيا، ما يصل إلى 21,300 جيجاوات ساعة سنويًا، مما يساهم بشكل أكبر في الطلب على الكهرباء في المنطقة. تؤكد الورقة أن الزيادة في استهلاك الكهرباء بسبب مشاريع مراكز البيانات والهيدروجين الأخضر ستتطلب موارد كبيرة من الأراضي والمياه، مع توقع أن تغطي تقنيات الطاقة المتجددة هذا الطلب. تشير التحليلات إلى أنه بحلول عام 2035، قد يؤدي الطلب المشترك على الكهرباء من مراكز البيانات ومشاريع الهيدروجين الأخضر إلى تحول كبير في مشهد الطاقة في أراغون، مما قد يحولها من منطقة تصدير الكهرباء إلى منطقة استيراد الكهرباء.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2025.115061
Publication Date: 2026-01-08
Author(s): Jorge Torrubia et al.
Primary Topic: Photovoltaic Systems and Sustainability
Overview
This research paper section examines the interplay between the digital and green transitions in specific territories, focusing on Aragón as a case study. It highlights the critical regional factors—such as renewable resource availability, land use, and political conditions—that influence the feasibility of implementing green hydrogen (GH) and data center (DC) projects. The findings indicate a potential six to fifteenfold increase in electricity demand over the next decade due to these projects, with significant implications for land and water resources. For instance, meeting maximum DC deployment could require covering 29-39% of Aragón’s total area, while water consumption could rise by 11-33 hm³, equating to 41-124% of the current water use in Aragón’s economic sector.
The authors express concern over the compatibility of the green and digital transitions, particularly if regions with abundant renewable resources are primarily utilized for powering data centers and artificial intelligence. They advocate for comprehensive, integrated planning that prioritizes green infrastructure while regulating DC installations to ensure the sustainable development of renewable energy and biodiversity protection. The proposed planning framework should encompass technical, territorial, and ecological dimensions to mitigate adverse impacts and ensure resource availability for future generations. The insights from Aragón are intended to inform similar regions facing the challenges of balancing these dual transitions.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the urgent need for a green transition in response to the climate crisis, highlighting the role of renewable energy technologies in electricity production and green hydrogen (GH) generation. It notes that these technologies necessitate significant land and water resources, which may conflict with traditional agricultural uses. While previous studies have examined the global and regional implications of land and water requirements for renewable energy and data centers (DC), they often overlook the localized impacts of these twin transitions—green energy and digitalization—particularly in specific territories.
The paper focuses on Aragón, Spain, as a case study due to its high potential for renewable energy surplus and strategic location. It discusses the region’s capacity for both renewable energy and DC development, noting the local opposition arising from environmental concerns and resource pressures. The authors aim to analyze the implications of increased electricity consumption and resource use in Aragón, providing a localized perspective that complements existing global studies. Ultimately, the research seeks to explore future scenarios and propose measures to facilitate the successful integration of the twin transitions while addressing local community concerns.
Methods
In the Methods section, the authors outline their approach to estimating electricity and water consumption for data center (DC) and green housing (GH) projects using publicly available data. The methodology is divided into three main parts: first, the estimation of resource consumption for DC projects (Section 2.1); second, the application of the same methodology to GH projects (Section 2.2); and third, the assessment of the land area required for renewable energy technologies to support these projects (Section 2.3). A flowchart (Fig. 1) is provided to visually represent the relationships between the various sections and parameters involved in the methodology, while detailed calculations are available in the supplementary material.
Results
In Section 3.1, the results indicate a projected increase in future electricity consumption driven by the dual forces of digitalization and the green transition. This increase underscores the need for sustainable energy solutions to accommodate the rising demand.
Section 3.2 focuses on the local environmental impacts of these transitions in Aragón, specifically addressing land occupation and water consumption. The findings highlight the significant resource implications associated with the implementation of digital and green technologies, emphasizing the importance of evaluating environmental sustainability alongside technological advancement.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the projected power and water consumption of data centers (DC) and green hydrogen (GH) projects in Aragón from 2025 to 2035. It highlights that up to 20 DCs could be operational by 2035, with a conservative total capacity estimate of at least 2790 MW. The AWS data centers, which began operations in 2022, have already requested expansions, and other companies like Microsoft and Box2Bit have also announced new projects. The estimated annual electricity consumption for these DCs could reach 36,600 GWh by 2035, significantly increasing Aragón’s total electricity demand, which has historically remained stable at around 10,068 GWh.
In terms of water consumption, the study estimates that DCs could consume between 4.6 and 21.0 hm³ per year, comparable to irrigation water usage in the region. GH projects, primarily focused on ammonia production, are projected to consume up to 21,300 GWh annually, further contributing to the region’s electricity demand. The paper emphasizes that the increase in electricity consumption due to DC and GH projects will necessitate substantial land and water resources, with renewable energy technologies expected to cover this demand. The analysis indicates that by 2035, the combined electricity demand from DCs and GH projects could lead to a significant shift in Aragón’s energy landscape, potentially transforming it from an electricity-exporting to an electricity-importing region.