デジタル接続は私たちの日常生活を形作っており、情報を処理する巨大なデータセンターへの需要は前例のない水準に達している。
しかし、データセンターの運用には環境コストが伴い、特に素材、エネルギー、水の使用に関わる負荷が大きい。
循環型水ソリューションと管理の原則を取り入れることで、データセンターが今後の技術進歩を支え続けられるようにする一助となる。
デジタル接続が日常生活のあらゆる側面を形作る時代において、データセンターへの需要は前例のない水準に達している。これらの広大な施設は、現代世界を動かす膨大な量の情報を保存・処理しており、今日のデジタルインフラに欠かせない存在となっている。
ソーシャルメディアの閲覧、ストリーミングサービス、あるいは複雑な人工知能（AI）モデルの実行など、私たちが毎日利用するシームレスなデジタル体験を可能にしているのは、いわば縁の下の力持ちであるデータセンターだ。
しかし、データセンターの運用には、素材、エネルギー、そして特に水の使用に関わる重大な環境コストが伴う。小規模なデータセンターであっても、相当規模の水の足跡（ウォーターフットプリント）を残す可能性がある。
例えば、1メガワット（MW）のデータセンターは、冷却のためだけに年間最大 2,550万リットルの水を使用することがあり、これは約 30万人の1日あたりの水消費量に相当する。この水消費は水ストレスを悪化させ、すでに水不足に直面している脆弱な地域では特に深刻である。
AIは複雑なデータモデルの学習に大量のエネルギーを消費する。そのレベルのエネルギーが使われると、AI処理を行う機械を冷却するために水が必要となる。人工知能の急速な成長と関連するデータセンターの拡大により、この課題はさらに深刻化するだろう。AIモデルであるGPT-3は、10～50件の応答につき 500ミリリットルの水を消費すると推定されている。数十億人に上るユーザー数を掛け合わせると、AI全体の水の足跡は莫大なものとなる。
データセンター事業者は水消費量の把握と測定を始めているものの、炭素に比べると、中核的なデータセンター運用の中で見過ごされがちな側面であり続けている。このことは、データセンターにおいて、水の補給や最適化などの戦略的な循環型水管理ソリューションを拡大する重要な機会があることを示している。
なぜデータセンターはこれほど多くの水を消費するのか？
データセンターは、次のようなシステムで冷却のために水を消費する：チラー、冷却塔、および液冷システム。また、蒸気発生のような水を多く使うプロセスを伴うことが多い発電を通じて間接的にも水を消費する。年間では、中規模（15MW）のデータセンターは、平均的な規模の病院3か所または18ホールのゴルフコース2か所以上の年間水消費量と同量の水を消費する。
水消費量が多い主な理由は、冷却における水の再利用が限られていることにある。冷却プロセスでは、淡水の一部が蒸発し、残りの水は排水となる。排水には粉じん、化学物質、鉱物が含まれることが多く、これらが循環利用されると冷却効率を損なう。その結果、データセンターは排水を最大限に再利用できないことが多い。
デジタル化やAIを活用したサービスへの需要の高まりにより、データセンターへの依存度が高まり、高い計算能力とエネルギー消費を招いている。GPT-3やGPT-4のような先進的なAIモデルは膨大な計算資源を必要とし、それがさらに水消費を押し上げている。
2027年までに、世界のAI需要は、水の取水量にして1.1～1.7兆ガロン（42億～66億立方メートル）に達すると予想されており、これはデンマークの年間総取水量の4～6倍以上にあたる。
データセンター事業者にとっての水の課題
データセンターにおける水消費は冷却によって左右されるが、水の節約は依然として優先度が低いとみなされることが多い。データセンター事業者の3分の1未満のみが水使用量の指標を積極的に追跡しており、この透明性と測定の欠如が、特に水ストレスのある地域において、データセンター運用が環境に与える全体的な影響を把握する取り組みを大きく損なっている。
データセンターのエネルギー効率を測る標準指標として電力使用効率（PUE）が定着したのと同様に、水消費効率を測るために水使用効率（WUE）が導入された。
しかし、WUEは現地での水使用のみを対象としており、火力発電所での蒸気生産のような水を多く使うプロセスに依存することが多い発電に伴う、相当量の間接的な水消費を考慮していない。
現地での使用のみに注目すると、事業者は真の水の足跡を把握できていない。このことから、直接的および間接的な水使用の両方を含む、WUEのようなより包括的な指標の緊急の必要性が浮き彫りになる。
AIモデルが計算能力への需要を押し上げ続ける中、データセンター運用の持続可能性を確保するには、水の追跡と管理を優先することが不可欠である。データセンターは、液冷を含む先進的な冷却技術への適応を進めている。この方式では、液体冷媒を用いてコンポーネントの熱を効率的に放散させ、従来の空冷方式と比べてより効率的な熱管理を実現する。
データセンターにおける水使用は、単なる技術的課題ではなく、差し迫った環境・社会問題である。データセンターが希少な水資源への依存を強めると、地域の社会経済的な福祉が脅かされる。
例えば、灌漑用の水が不足し、水価格が上昇することで、農家は作物の収穫量の減少に直面している。一部のケースでは、オランダ、チリおよびウルグアイで見られるように社会不安につながっている。2023年初頭には、あるハイパースケーラーがウルグアイに大規模なデータセンターを建設する計画を立てたことが、抗議活動を引き起こした。すでに深刻な干ばつに苦しんでいた住民は、この開発に反対した。安全な飲料水への限られたアクセスがさらに脅かされ、農業被害が悪化することを懸念したためである。
データセンターの成長が減速することはないが、技術の最新の進歩は、将来への希望ある展望を示している。
持続可能なデータセンターの鍵となる循環型水ソリューション
データセンターの設計は、AI、プロセッサー技術、水管理の革新の進化と密接に結びついている。データセンター事業者は水消費を重大な課題と認識しており、現在では野心的な「水ポジティブ」目標を設定している。これにより、水管理を標準的な運用における重要な検討事項として組み込むようになっている。
この先取り的なアプローチにより、水の持続可能性がビジネス慣行の不可欠な一部となり、環境への影響の緩和と長期的な運用効率の向上に役立っている。
データセンターが環境および社会に与える広範な影響をさらに緩和するため、事業者は革新的な循環型水ソリューションの導入を始めることができる。これらのソリューションでは、水を再利用・リサイクルし、持続可能で効率的な水管理システムを構築する。
排水のリサイクルや雨水の収集を伴う密閉循環冷却システムなどの取り組みは、すでに淡水使用の大幅な削減を示しており、これらのシステムが導入された場所では、50～70%の節約の可能性がある。
循環型水ソリューションと管理の原則を統合することは、水が不足する世界において、データセンターが次の技術進歩の波を引き続き支えられるようにするための重要な一歩である。
過去3年間にわたり、Accenture、世界経済フォーラム、UpLinkは、Ecolab、Anglo American、AWSなどのパートナーとともに、循環型経済のイノベーションを加速させるための提携を行ってきた。並行して、UpLinkと世界経済フォーラムは、水資源保全を推進する5年間のプロジェクトである「Aquapreneur Innovation Initiative」においてHCLとも提携している。The Circulars Accelerator and the Aquapreneur Innovation Initiativeの詳細については、UpLinkをご覧いただきたい。
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