データセンターが再エネ最大の買い手

効率的なハイパースケールデータセンターへの転換が効果的

データセンターが再エネ最大の買い手

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要点

超大型データセンターを多数運用するビッグテック企業が、再エネ容量市場の最大の買い手。データセンターの超大型化は電力消費を効率化する有効な手段であり、この電力を再エネで賄えば、環境団体から非難を受けづらくなる。


テクノロジー分野では、多くの企業が大規模なデータセンターに電力を供給するために持続可能な電力契約を結んでおり、再生可能エネルギーへの移行が進んでいる。

ウォール・ストリート・ジャーナル紙が引用した調査会社のBloombergNEFの調査によると、Amazon、Google、Facebook、Microsoftの4社が、公開されている再生可能エネルギー購入契約の上位6社のうちの4社であり、世界の企業による累積購入量の30%(25.7ギガワット)を占めている。Amazonは世界最大の企業購入者であり、他にもフランスの石油会社であるTotalEnergies SEやAT&T Inc.などが上位を占めている。

Amazonは、現在、世界各地で232のエネルギープロジェクトを展開しており、これは、米国の250万世帯分の電力に相当する。23日に発表された米国内の11のプロジェクトには、アーカンソー州、ミシシッピ州、ペンシルバニア州でのアマゾン初の太陽光発電プロジェクトに加え、イリノイ州、ケンタッキー州、インディアナ州、オハイオ州での追加プロジェクトが含まれている。これらの再生可能エネルギーは、Amazonのオフィス、フルフィルメントセンター、アマゾンウェブサービス(AWS)のデータセンターのために利用されるという。

Nikkei Asiaは、日本国内のデータセンター用に初の再生可能エネルギー発電所を建設するため、日本の電力会社や商社と交渉していると報じた。Amazonは、独占的に再生可能エネルギー発電所から長期的に電力を調達する方法を模索している。

Nikkeiの報道によると、アマゾンは新たな太陽光発電所の建設に向けて電力会社と交渉中だ。同社は、2025年までに全世界のデータセンターで消費される電力をすべて再生可能エネルギーにすることを目指している。日本には7つのデータセンターがあるが、そのうちのいくつかは再生可能エネルギーで運営される予定という。

Facebookは、データセンターを含むすべての業務に必要な電力を賄えるだけの再生可能エネルギーを購入するという目標を昨年達成したとしている。しかし、年次持続可能性報告書によると、同社の電力使用量は2020年に39%増加しており、より多くの再生可能エネルギーを調達する必要性があると考えられる。

ますます多くのビジネスがオンライン化される中で、データセンターは最も価値のある資産の一つとなっている。データと帯域幅に対する需要は継続的に増加しており、これが世界的なエネルギー消費の一つの要因となっている。

2018年の時点で、データセンターでは、年間200テラワット時(TWh)のエネルギーを使用していると推定されている。これは、イランをはじめとするいくつかの国の国家エネルギー消費量を上回るが、世界の輸送機関の消費電力の半分、世界の電力需要のわずか1%にすぎない。

しかし、悲観的なモデルでは、10年後には、ICTによる電力使用量が世界全体の20%を超え、データセンターではその3分の1以上を使用することになると予測している。このような悲惨な数値には賛否両論ある。

データセンターの炭素排出量は全体の約0.3%だが、パーソナルデジタル機器、携帯電話ネットワーク、テレビなどを含む情報通信技術(ICT)エコシステム全体では、全世界の排出量の2%以上を占めていると言われている。これは、ICTのカーボンフットプリントが、航空業界の燃料からの排出量に匹敵することを意味する。将来的に何が起こるかを予測するのは困難だ。スマートフォンが大型機器に取って代わることで、2020年までにICT全体の炭素排出量が減少する可能性を指摘する人もいる。

ハイパースケールこそが正義

データセンターの電力需要は、過去半世紀にわたってほぼ横ばいで推移しているが、その理由の一つは、「ハイパースケールデータセンター」と呼ばれる、組織化された均一のコンピューティングアーキテクチャを使用し、簡単に数十万台のサーバーにスケールアップできる、超効率的な情報工場の台頭にある。ハイパースケールデータセンターが登場したのは、AmazonやGoogleなどの企業が25万台以上のサーバー群を必要とするようになった約10年前のことだ。

ハイパースケールセンターでは、PUE(Power Usage Efficiency:電力使用効率)が向上している。PUEとは、照明や冷却などすべての機能に必要なエネルギーの合計値を計算に使用するエネルギーで割ったものだ。従来のデータセンターのPUEは約2.0ですが、ハイパースケールの施設では約1.2にまで低下している。GoogleのデータセンターのPUEは平均で1.10だ。「業界で一般的に使用されている解釈を用いれば、最高のサイトのPUEは1.06以下」とGoogleは主張している。

ローレンス・バークレー国立研究所は2016年の報告書で、米国の小規模データセンターにあるサーバーの80%をハイパースケール施設に移行した場合、エネルギー使用量が25%減少すると試算している。現在、世界には約400のハイパースケールデータセンターがあり、その多くは、かつては独自のサーバを持っていた小規模な企業や大学のサービスを提供している。ハイパースケールデータセンターは、すでに世界のデータセンターの電力消費量の20%を占めている。IEAによると、2020年までにはハイパースケールデータセンターがその半分近くを占めるようになるという。

ハイパースケールデータセンターがデータセンターの電力消費量の半分程度を占めるようになっている。Figure by IEA.

ハイパースケール企業がPUEを削減する大きな方法の1つは、冷却への取り組みだ。従来のデータセンターでは、標準的な空調がエネルギーコストの40%を占めていた。また、水を蒸発させて空気を冷却する冷却塔の使用は、環境問題を引き起こす。米国のデータセンターでは、2014年に約1,000億リットルの水を使用したと推定されている。圧縮型冷凍機と冷却塔を廃止すれば、エネルギーと水の両方を節約することができる。

Googleは2016年、DeepMindの機械学習システムをデータセンターに適用したところ、冷却に使用するエネルギー量を最大40%削減することに成功したと発表した。これは、電気的損失やその他の冷却以外の非効率性を考慮した後の全体的なPUEオーバーヘッドの15%削減に相当し、これまでで最も低いPUEを実現した。データセンター内の何千ものセンサーが収集した過去のデータ(温度、電力、ポンプの回転数、セットポイントなど)を利用して、アンサンブルを学習させることで実現した。

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