地球の限界の範囲内でAIデジタルインフラを強化する

• 2030年までに、データセンターの電力消費量は2倍を超え、水使用量は50%増加すると予測されています。

• このAIの超循環は、恩恵と弊害の両面をもたらします。水とエネルギー資源に大きな負荷をかける一方、地域インフラを近代化する重要な機会にもなります。

• 廃熱回収、敷地内発電、水の再利用などのソリューションに投資すれば、設備投資のわずかな増加を大きく上回る便益が得られます。

AIシステムに質問するたびに、どこかのデータセンターが回答を計算するために電力と水を消費しています。医療診断からファイナンシャルプランニング、創作活動に至るまで、人工知能が日常生活に浸透するなか、世界社会は、技術革命に伴うエネルギーと水の需要に応えながら、世界の貴重な資源を守るという課題に直面しています。

データセンターはAIの鼓動する心臓部であり、世界の電力の最大1.5%を消費し、冷却のために膨大な量の水を使用します。国際エネルギー機関（IEA）によると、データセンターの世界の電力需要は、主にAIに牽引され、今後5年間で倍増すると予測されています。

水使用量も同様の傾向を示しています。米国のデータセンターは2023年、冷却用に174億ガロンの水を消費し、この量は2028年までに4倍になると予測されています。

地球のレジリエンスとデータセンターの成長を両立させる

世界では21億人が水不足の影響を受けています。そのため、資源に配慮したAI開発と水資源の再利用は、環境問題にとどまらず、社会的・経済的に不可欠な課題です。

デジタルインフラへの投資価値を高め、こうしたプロジェクトに関する地域社会の幅広い懸念に対処するため、私たちは5つの優先事項があると考えています。

1. 廃熱回収から始める

投資回収期間が短く、ある調査では2年未満と報告されています（7MWを超える施設の場合）。廃熱回収は、最も魅力的な経済的インセンティブをもたらします。地域社会や産業では廃熱をさまざまな用途に活用でき、業界がこのテーマを積極的に取り入れていることは明らかです。その好例として、熱再利用を通じて効率性を再定義するためのVertivの指針が挙げられます。

2. 独立した電力供給と水システムを確保する

データセンターは、逼迫した電力網や自治体の水道供給への依存を減らさなければなりません。蓄電とマイクログリッド機能を組み合わせた敷地内の再生可能エネルギー発電により、レジリエンスとコスト管理を確保できます。同様に、膜分離活性汚泥法や閉ループ冷却などの高度な水処理・再利用システムを導入すれば、淡水取水量を最大70%削減でき、水不足地域での操業を守ることができます。

3. 設備とシステムに循環性を取り入れる

循環型設計の原則は、建築資材にとどまらず、IT機器や冷却インフラにも適用すべきです。ポンプ、熱交換器、サーバー部品のライフサイクルを追跡することで、改修やリサイクルが可能になり、内包炭素の削減とサプライチェーンリスクの緩和につながります。ハイパースケーラーは、レアアース金属や重要部品の循環型エコシステムを構築することで、主導的な役割を果たせます。

4. 高度な冷却技術を革新する

冷却だけで、データセンターの資本コストのおよそ20%、運用コストの50%を占めます。空冷のみの方式は電力消費が多く、水冷方式はエネルギー消費が少ない一方で、水をより多く使います。チップ直接液冷は、従来方式と比べてエネルギー使用量を最大25～30%削減できます。分散型ポンプ設計により、エネルギー効率とコスト効率をさらに高めることもできます。各施設はそれぞれのニーズに応じて複数の冷却技術を組み合わせる必要があります。ラック密度の指数関数的な増加に冷却が対応するなか、さらなる技術革新が期待されます。

5. 水分野の最適化とレジリエンス構築を可能にする

データセンターは、消費者向けAIの処理を担うだけでなく、現実のインフラ課題を解決する強力な手段としても捉えるべきです。AIを活用したデジタルツインは、電力網の性能を最適化し、より賢く効率的な方法で送電網を運用・管理し、漏水を検知して洪水を防ぐことができます。また、水損失を25%削減し、業界報告によると、自治体システム全体のエネルギー効率を改善できます。これは慈善活動ではありません。地域社会のレジリエンスを強化し、長期的なリスクを低減する戦略的投資です。

北欧の事例

世界各地で、公共部門と民間部門が協力してデータセンターの資源使用量を減らす方策に取り組んでおり、有望な成果が出ています。北欧諸国の2つの事例が、この進展を示しています。

フィンランドは、大規模な廃熱回収を先駆けています。マイクロソフトがヘルシンキ地域に新設するデータセンターは、エスポー、カウニアイネン、キルッコヌンミの地域暖房需要の最大40%を供給する予定です。数万世帯を暖めるのに十分な熱を供給しながら、排出量を削減します。

デンマークも注目すべき事例を示しています。オーデンセにあるメタのデータセンターキャンパスは、回収した熱をすでに年間100,000 MWh、自治体の暖房網に供給し、約11,000世帯を暖めています。この施設は100%再生可能エネルギーで稼働し、地域の脱炭素化目標にも貢献しています。

共有する責任

地域社会のパートナーとなる強靱なAIインフラを構築するには、分野を超えた協力が必要です。データセンターと公益事業者が、熱供給網の設計、電力網の計画データの共有、柔軟な料金体系の策定で協力すれば、双方に利益がもたらされます。熱再利用や水システムに関する許認可を促進し、手続きを簡素化するため、国レベルの規制枠組みが必要です。

世界中で数十億人が水ストレスに直面するなか、デジタルインフラにおける水資源の責任ある管理は、環境上の懸念にとどまらず、社会的公平性と経済の安定に不可欠です。

今後の道筋

AIインフラの未来は今まさに形づくられており、私たちは決定的な局面に立っています。必要な技術の多くはすでに存在し、事業性も実証されています。今必要なのは、AIの否定しがたい可能性を生かしながら、世界で最も貴重な資源を守るための、より緊密な協力と連携です。

世界経済フォーラムは長年、画期的な技術は社会全体の利益に資するときに成功すると強調してきました。テクノロジー、政府、市民社会のリーダーが集う場として、資源の限界内でAIインフラを統合するための共同協力を、中心的な議題としなければなりません。これは、責任あるイノベーションによって成果を生み、投資リスクを軽減し、地域社会を変革する というフォーラムの呼びかけに基づくものです。これは、「世界には、より良い方法で解決できる問題があふれている」という創設者の揺るぎない信念にも通じる考え方です。

今日、そのより良い方法とは、AIインフラが地球の限界の範囲内で進化するようにし、変革をもたらすと同時に責任ある解決策を形にすることです。