人工知能（AI）を支えるデータセンターは現在、米国の電力消費量の約4%を消費しており、この割合は今 दशक末までに倍増する可能性がある。
半導体メーカー、データセンター運営事業者、暖房・換気・空調（HVAC）の専門家は、エネルギー使用量を削減し、レジリエンスを高める技術革新を推進するために協力しなければならない。
「電力プラス」のアプローチを採用することで、データセンターは、地域の学校や病院の改修など、地域全体のエネルギー効率向上に貢献できる。
統計は明白だ。電力網は築100年を超え、すでに負荷が高まっている。製造業の国内回帰、交通の電化、ヒートポンプなど、電力網にさらなる供給を求める分野は少なくない。こうした状況の中、世代を代表する最も強力で有望な技術である人工知能（AI）が登場し、さらに多くの電力を求めている。
現在の推計では、AIを支えるデータセンターの電力需要は米国の電力消費量の約4%を占め、今 दशक末までに倍増すると予想されている。世界各地でも同様の状況にあり、崖っぷちに向かっていると見る人もいる。しかし、必ずしもそうなるとは限らない。
データセンターやAIをインフラへの脅威や負担と捉えるのではなく、大規模な改修と再活性化の大きな機会と見ることができる。
では、この別の道筋をどう実現すればよいのか。3つの柱からなる戦略を通じて、インフラを強化し、地域社会を支えながら、AIの計り知れない可能性を引き出すことができる。目指すのは、極めて効率の高いデータセンター、「敷地の外」まで効率化を推進し、新たな発電能力を加える未来だ。データセンターのエネルギー効率を高める可能性は、まだほとんど活用されておらず、その未来は手の届くところにある。実現に向けた方法を見ていこう。
小さな工夫が大きな成果を生む
冷却はデータセンターのエネルギー消費量の少なくとも40%を占める。チップ上の演算密度が高まり、それに伴ってチップが発する熱も増えるにつれ、この割合は上昇すると予想される。しかし、チップに必要な冷却は、人に必要な冷房とは大きく異なる。
これまでデータセンターでは、一般向けの快適性を目的とした冷房システムを転用するのが一般的だったが、今後は専用に設計された冷却システムが求められる。データセンターを冷却する遠心式チラー、ジョンソンコントロールズのYVAMがその実例だ。
YVAMはデータセンター専用に設計されており、従来型の暖房・換気・空調（HVAC）システムと同じ冷却効果を、エネルギー使用量を78%削減して実現する。
これは所有者や運営事業者、そして電力網にとって大幅な節約となる。
失敗が許されないとき
効率化に向けた2つ目の大きな機会は、データセンターの運用を動的にすることだ。重要な用途では24時間の稼働が求められ、データセンターは、極端な高温の天候でも支障なく動くよう設計・建設されている。しかし、最も厳しい状況でも安定稼働できるからといって、通常の日にもデータセンターを限界まで稼働させる必要はない。
ジョンソンコントロールズのOpenBlueのような最新世代のスマートビルディングソフトウェアは、データセンターに冷水を供給するシステムの運転を日々、刻々と最適化し、必要な分だけ冷却できる。最も厳しい「設計条件の日」でさえ、高度な最適化により、冷却に伴う年間エネルギー使用量を5～15%削減できる。
こうした段階的な改善は重要であり、専用設計の冷却システムによる改善効果に上乗せされる。
単独では実現できない
最後に、半導体メーカー、データセンター所有者、HVACの専門家による緊密な連携が重要だ。
テクノロジー企業は、チップの耐熱性を高めるために懸命に取り組んでいる。これまでの進展は目覚ましく、水温が42%高い冷却水を使っても、チップをより安定して稼働させられるようになった。その結果、必要なエネルギーを大幅に削減できる。
また、磁気軸受コンプレッサー技術への切り替えも可能になる。この技術は、油潤滑式システムの摩擦をなくすため、さらに効率が高い。これにより、気候への影響が90%以上少ない冷媒、40%以上小さな環境負荷、そして非常に静かな運転が実現する。
ソリューション提供企業、データセンター運営事業者、半導体メーカーが相互に連携するエコシステムを通じて、効率性とレジリエンスの飛躍的な向上が加速している。初期の協働事例は、AIが急速に広がる中でも電力網と気候を守るために大きな進展を遂げられることを示している。
電力を生み出すデータセンター
極めて効率の高いデータセンターが実現すれば、崖っぷちまでの距離は刻一刻と遠のいていく。さらにできることは、まだある。
運用の改善や、データセンターの敷地境界内でのエネルギー削減だけでよいのだろうか。データセンター開発事業者にインセンティブを与え、周辺地域への投資とエネルギー需要の削減を通じて、追加の電力需要に対応できるよう電力網に余力を生み出す「電力プラス」のビジョンへと進もう。可能性は大きい。
建物は一般に、世界の温室効果ガス排出量の約40%を占める。たとえば、地域の学校をよりエネルギー効率の高い設備に改修すれば、エネルギー需要を50%以上削減し、運営費を数百万ドル節約して納税者の負担を軽減できる。新しいHVAC設備の設置に合わせて鉛塗料やアスベストも除去すれば、子どもたちにも地球にも恩恵がある。
地域の病院にセンサーを追加すれば、電力需要を大幅に削減できるだけでなく、院内感染につながりかねないウイルスや細菌を検知して不活化することもできる。これも大きな成果だ。
官公庁の庁舎、下水処理施設、大学も改修でき、地域に新たなデータセンターを受け入れる余地が生まれる。その結果、地域社会は最先端のデジタル経済に参画しながら、優れたインフラと資産による支援を受けられる。
データセンターにとっての主なインセンティブは、「電力プラス」のアプローチを導入する企業が、刷新された容量を備える電力網への接続で優先されることだ。地域社会がエネルギー面でもコスト面でも最先端の効率を実現するためである。
障壁を取り除く
最後に講じられる安全策として、データセンターに残る電力需要を満たす、または相殺できる発電資源を追加する方法がある。選択肢は多く、技術開発と進歩のペースも速い。
太陽光、風力、地熱、蓄電池はよく知られている。燃料電池も有望で、炭素回収能力を高めるシステムの一部となり得る。小型モジュール炉も進歩している。重要なのは、こうした不可欠な資源を適切な時期に、費用対効果よく電力網に組み込めるよう、許認可を迅速化することだ。
新たな基盤インフラは実現可能だ。この驚くべき技術の力で環境を再生し、経済を活性化し、安全を確保できる。そして、地域社会の繁栄を支える枠組みを築くことができる。
