データセンターは、電力、冷却、水、材料、ワークロードが相互に結びついた生態系であり、そのため持続可能性への取り組みは、施設自体と同様に全体的であり、進化し続けなければなりません。
世界的に見ると、データセンターは全体として一部の国よりも多くのエネルギーを消費していますが、先進的な施設は業界標準と比べて、オーバーヘッドエネルギーを約84%少なく抑えることができます。
ワークロードの最適化は画期的な手法です。ワークロードの統合は、大規模に電力需要を削減する最大の可能性をもたらします。
人工知能（AI）の時代において、電力需要に関する議論は無視できないものとなっています。国際エネルギー機関（IEA）によると、データセンターは2024年に世界全体で約415テラワット時（TWh）を消費しました。この数値は2030年までに945TWhへとほぼ倍増すると推定されており、これは現在の日本の年間総電力消費量をわずかに上回る量です。
ChatGPTのような大規模モデルを1つ訓練するだけで、推定で552トンの二酸化炭素を排出したと試算されており、これは米国の121世帯の年間排出量に相当します。訓練は最もエネルギー集約的な段階ですが、AI推論（モデルを実行し、適用するプロセス）も大規模に多大なエネルギーを消費します。
最近の推計によると、推論はモデルのライフサイクル全体の最大90%を占める可能性があるとされています。より強力なモデルが登場し、利用が拡大するにつれて、全体のエネルギー需要は今後も増加し続けるでしょう。
しかし、エネルギーを単独で考えることはできません。エネルギー使用は水、冷却、材料に影響を及ぼすため、持続可能性への取り組みは生態系全体を考慮する必要があります。
地域への影響
データセンターの建設と運用が地域に与える影響を検証することも同様に重要です。マッキンゼーの報告書によると、米国では2030年までにデータセンターが全電力使用量の最大12%を占める可能性があると予測されています。
こうした影響は、施設が集中している地域で最も顕著に表れます。データセンターは電気と水の最大の消費者となり、家庭や地域の産業を上回ることがあるためです。例えば、米国バージニア州のラウドン郡にあるデータセンターは、2023年に全消費電力の21%を占め、国内消費の18%を上回りました。
信頼性にも別の課題があります。2024年には、バージニア州フェアファックス郡で小規模な障害が発生し、60のデータセンターがバックアップ電源へ切り替わりました。1,500メガワットの電力が突然失われ、これは米国ボストン市の電力需要全体にほぼ相当する規模であり、広範囲な障害が発生する寸前でした。
欧州全域では、主要なデータセンター拠点が同様の課題に直面しています。産業の電化が加速する中、送電網の混雑や電力網の逼迫がすでに生じており、需要の増加が続くにつれて信頼性が脅かされています。
こうしたリスクは、データセンターの持続可能性への取り組みを一度限りの解決策ではなく、継続的かつ適応的な取り組みとして捉えるべき理由を浮き彫りにしています。
貴重な資源
エネルギー需要は、課題の一部にすぎません。平均的なデータセンターは、1日あたり30万ガロンの水を消費しており、これはNPRによるものです。水の消費量は通常、エネルギー需要とともに増加します。
重要資源も別の課題です。IEAは、再生可能エネルギーへの移行を進めるために世界が必要とする原材料は6倍に達すると予測しており、リチウムの需要だけでも40倍に増加すると見込まれています。同時に、電子廃棄物は年間6,200万トンに達しており、貴重なレアアースやその他の金属を含んでいます。
したがって、リサイクルと回収は、持続可能なデータセンター設計の中心に据えられなければなりません。
現在も多くのデータセンターは、インフラのごく一部しか再利用やリサイクルをしておらず、循環性の向上には大きな余地が残されています。
持続可能性に対する3つの柱のアプローチ
持続可能性の目標に向けて前進するには、データセンターの改善を全体的に検討する必要があります。
この考え方を取り入れることは、困難に感じられるかもしれません。最先端の組織でさえ、その野心を「ムーンショット」と表現しています。これらのムーンショットは、突発的な技術革新ではなく、着実かつ計画的な前進から生まれるものです。
物理的効率、ワークロード効率、循環経済の3つの柱は、短期的な対策から持続的な持続可能性へと至る実践的な道筋を提供します。
1. 物理的効率
エンドツーエンドの測定が極めて重要です。データセンターは全体として一部の国と同程度のエネルギーを消費しており、効率性の重要性を示しています。電力使用効率（PUE）が約1.1の施設は、PUEが2.0近くの施設と比べて、オーバーヘッドエネルギーを約84%少なく抑えることができ、ベストプラクティスの設計によって実現可能な効率性の向上を浮き彫りにしています。
物理的効率は、電力の調達や施設の立地から冷却技術に至るまで、インフラのあらゆる層にわたります。レノボのNeptune水冷技術は、空冷と比較して電力使用量を最大40%削減し、熱効率を3.5倍向上させることができ、目的を持った革新がもたらす成果を示しています。
持続可能性への野心が高まる中、物理的効率は、強力で回復力のあるデータセンターの基盤であり続けます。
フォーラムがエネルギーおよび材料システムの移行を進めるリーダーを支援する方法
エネルギー・材料センターは、エネルギー、材料、産業システムを再構築する複雑な移行を理解するために、リーダーをつなぎます。エネルギー安全保障、手頃な価格、持続可能性がどのように交差するかを検討するためのプラットフォームを提供しています。
バリューチェーンや地域を越えた協働を通じて、本センターは、安全で低炭素かつ公正な移行に向けた実践的な解決策で、パートナーが足並みを揃えるための共有の道筋を実現します。
2. ワークロード効率
ワークロード効率は持続可能性に関する議論でしばしば見過ごされますが、特にAI時代において、全体的な電力使用量を削減する最大の可能性を秘めています。エネルギーを節約する最も効果的な方法は、そもそも不必要な消費を避けることです。
ワークロード効率の核心は、すべてのワットが意味のあるコンピューティング出力に変換されるようにすることです。仮想化技術により、複数のアプリケーションを同じサーバー上で実行でき、利用率を最大化し、アイドル状態の容量を最小限に抑えられます。
タスクを最も適切で効率的なインフラで実行させる効果的なワークロード配置は、リソース利用をさらに最適化できます。古いシステムをアップグレードすることも、新しいアーキテクチャがより少ないエネルギー需要でより高い性能を提供するため、進歩のもう一つの層を加えます。
最大の効果は、ワークロードを稼働するハードウェアを最大限に活用するよう調整し、機械だけでなく、その使い方も最適化することによって得られます。
加速するコンピューティングと指数関数的なデータ増加が進む今日の時代において、ワークロード効率は性能と持続可能性をつなぐ架け橋です。変革は、ワークロードを一つずつ段階的に始めることができ、システム全体の変革に向けた勢いを築いていきます。
3. 循環経済
現在も多くのデータセンターは、インフラのごく一部しか再利用やリサイクルをしておらず、循環性の向上には大きな余地が残されています。レノボは顧客と協力し、エネルギー効率の高いシステムや先進的な冷却技術から、ハードウェアの寿命を延ばし廃棄物を削減するサービスまで、インフラのライフサイクル全体にわたる持続可能性の向上に取り組んでいます。
循環経済の原則は、多くの場合、組織の持続可能性への取り組みにおける最初の一歩となります。これは、機器の再利用や責任あるリサイクルだけでなく、水などの資源にも適用されます。
排出量への直接的な影響は運用効率よりも小さいものの、循環性は重要鉱物の回収、資産寿命の延長、そして世界の有限な資源のより良い活用にとって不可欠です。
3つの柱はすべて、正確な測定に依存しています。施設を進化するシステムとして捉え、全体的なビジョンに沿って足並みを揃えることで、業界は今日の課題を継続的な改善へと転換できます。
