日本では、生成的人工知能の台頭により、世界中のデータセンターの電力消費が急増しています。国際エネルギー機関によると、現在の傾向が続けば、2030年までにデータセンターは世界のエネルギー消費の3%を占める見込みです。
日本はアジアでのデータセンターの主要な目的地であり、AI企業や半導体メーカーを誘致することを中心にした産業戦略を展開しています。特に、熊本県に新たに建設されている台湾半導体製造会社（TSMC）の大規模な工場がその一例です。
同時に、日本は2050年までにカーボンニュートラルを達成することを約束しており、化石燃料に依存しているエネルギーセクターの脱炭素化を目指しています。2022年には、再生可能エネルギーが日本の電力生成の約22%を占めており、電力消費の増加は直接的に炭素排出の増加に結びついています。
したがって、環境および産業目標の両立が可能かどうかは今後の焦点です。多くの専門家は効率の改善がエネルギー消費の増加を緩和する可能性があると考えていますが、データセンターの増加とそれに伴うエネルギー需要の戦略が日本の気候変動対策や国際競争力に大きな影響を及ぼす可能性があると懸念されています。
データセンターの急増
現在、日本はデータセンターの建設ブームの真っ只中にあり、公的に上場されている275のデータセンターのうち20%が過去10年間でオープンしています。今年だけでも、プリンストンデジタルグループ、エクイニクス、デイワンなどが東京で新たな大規模データセンターを開始または発表しており、アジア太平洋ランドが福岡でも同様の動きを見せています。
日本データセンター協会のマスナガ直浩理事によると、「近年、日本各地に多くのデータセンターが建設されてきました」とのことです。
マスナガ氏は、新しいデータセンターのほとんどが、2012年に導入されたスマートフォンや、2015年に始まったクラウドサービスを支援する目的で建設されていると説明しています。日本では、約2億台のスマートフォンが使用され、1人あたり約1.5台の計算になります。
東京と大阪の郊外には、通信やエネルギー源へのアクセスが豊富なため、最も多くのデータセンターが集中しています。「日本には非常に洗練されたインフラがあるため、アジアでデータセンターを設置するには最適な選択肢です」とマスナガ氏は述べています。「地政学的に安全で、十分なインフラを持った国はあまりありません。」
環境コスト
データセンターは莫大な電力と水を消費し、その消費は生成的AIが本格化するにつれてさらに増大するでしょう。典型的な大規模AIモデルを構築するために設計された100メガワットのデータセンターは、6,500世帯分の水と100,000世帯分の電力を使用します。世界中のデータセンターは、すでにイギリス全体の電力消費量より32%多くの電力を消費しています。
発電が世界で最も多くの二酸化炭素排出源であり、地球規模の気候危機の主な原因であるため、データセンターの成長が石炭や天然ガスによって支えられると、カーボンニュートラルの達成が難しくなる可能性があると、ワシントンの環境とエネルギー研究所のダニエル・ブレセット所長は述べています。
コンピュータやサーバーに電力を供給するために必要な電力の他に、機器を冷却するためには大量のエネルギーと水が必要です。データセンターは、周囲環境に多くの暖かい空気を放出するため、マイクロクライメイトを生み出す恐れもあります。さらに、データセンターは頻繁にハードウェアを更新するため、実際の耐用年数が終わる前に電子廃棄物が大量に生じます。
日本の送電業者間調整機関は、今後10年間でデータセンターや半導体プラントの電力需要が14倍に増加すると予測しています。それに応じて、大阪や東京の電力会社は、グリッドを強化するために数千億円を投資しています。また、周囲の都市との効率や相乗効果を改善する方法を模索しています。東京電力ホールディングスは、データセンターから放出される熱を回収して、近隣の工場に供給する計画を立てています。
日本はエネルギーの多くを石炭と石油に依存しつつも、2008年以降、電力消費はほぼ一定の減少を続けています。一部のエネルギー専門家は、このトレンドがデータセンターの急増にもかかわらず続くと考えていることに驚かされます。
再生可能エネルギー研究所の研究ディレクターである石田雅也氏は、新しいデータセンターがこのポジティブな傾向を妨げないと楽観的です。「過去10〜15年にわたるエネルギー使用の減少の最大の理由は、暖房と冷却の効率が大幅に向上したことです」と石田氏は述べています。
これらの傾向から、石田氏は一見逆説的な予測をしています。すなわち、データセンターを運営するための高いエネルギー要求があっても、必ずしも日本の排出量を高めるわけではないとしています。「AIとデータセンターのさらなる導入が、消費されるエネルギーと二酸化炭素の排出量を減少させると予想しています。」
科学アメリカンの6月の報告によると、「人工知能は、交通、エネルギー、食料生産の改善に活用される場合、今後10年間で年間最大54億トンの気候汚染を削減できる可能性があります」と指摘しています。この削減はデータセンターに必要な消費エネルギーの増加を上回るとされています。
企業は遠隔クラウドサービスに依存するため、ローカルのコンピュータルームや顧客センターを段階的に廃止することが可能になります。「この予測は、インターネットの普及にもかかわらず、日本の電力使用が減少したことと一致している」と石田氏は説明しています。
日本の電力使用が減少しているにもかかわらず、同国は気候変動パフォーマンス指数において「低」または「非常に低」と評価されています。石田氏は、新しいエネルギー集約型施設、つまりデータセンターよりも、日本の気候パフォーマンスの最大の障害は、太陽光パネルや風力タービンなどの再生可能エネルギー施設の建設や運用に対する地域住民の広範な反対があると指摘しています。
「データセンターは、再生可能エネルギー源にアクセスできる地域に設置されるべきです」と石田氏は述べています。「その結果、新しいデータセンターは日本の排出量を削減し、再生可能エネルギーへの移行をサポートすることができます。」
グリーンデータセンターの実現性
一部の新しいデータセンターやグリッドの取り組みは、明示的に持続可能なアプローチを取っています。例えば、ホンダ、シリコン製造企業の冨士精工、三菱商事は、リサイクルセルを使用して日本初の水素駆動データセンターを建設するイニシアチブを8月に立ち上げました。同時に、海運会社の日本郵船とNTT、エウルスエナジー、三菱UFJ銀行、横浜市は、オフショアの浮体式グリーンデータセンターを目指して取り組んでいます。現在、横浜港ではその可能性を示すための実証プロジェクトが建設中です。
日本郵船の先進技術開発チームの森福将之氏は、実証プロジェクトが波による揺れや塩分濃度がデータセンターのパフォーマンスに与える影響、また、ソーラーパネルやバッテリーを用いたエネルギー管理の機能を検証すると説明しています。「オフショアデータセンターは、建設コストと土地コストを大幅に削減する可能性があります」と森福氏は述べています。「しかし、顧客は海の影響やアクセス、接続性について不安を抱いているため、このプロジェクトを通じてそれらの懸念を軽減できるといいと思っています。」
データセンターの専門家の間では、再生可能エネルギーが豊富な地域、例えば九州や北海道にデータセンターを置くことの実現可能性や望ましさについて意見が分かれています。石田氏は、データセンターが現在の東京や大阪に集中する必要はないと考えています。「北海道でデータセンターが増加しているのが見られます。夏の冷却コストが低く、データセンターに理想的な場所です。」
しかし、マスナガ氏は多くのデータセンター運営者が再生可能エネルギーの使用に対して本物の懸念を抱いていると指摘しています。「データセンターやコンピュータに必要な電源は何でも利用できますが、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源を直接利用することは非常に難しいです。」
彼は、GoogleやAmazonのような企業は、実際にそのソースでデータセンターを運用するのではなく、エネルギー会社から再生可能エネルギーのクレジットを購入する傾向があると述べています。「しかし、10〜15年後には、技術がさらに発展している可能性があります。」
現在の太陽光や風力の電力蓄積用バッテリー技術は、データセンターの電力要求を満たすには不十分であり、資源や生産に関して自ら環境コストを抱えています。しかし、需給応答のような新しいアプローチは、データセンターにおける再生可能エネルギーの普及を助ける有力候補です。
森福氏は、地方でデータセンターを建設するためのインセンティブが不足していると指摘しています。「日本の地方地域には、より安価で再生可能なエネルギー源が豊富にありますが、政府がイニシアチブや助成金を設ける必要があります。」
データセンターと共生する
データセンターの急増は注目されています。東京西部の桧野市や千葉県の白井市、印西市などの郊外都市では、大規模な新しいデータセンターの建設に対する地域住民の反発が高まっています。
印西市では、千葉ニュータウン中央駅の正面に高さ50メートルのデータセンターを建設する計画が発表され、住民たちが怒りをあらわにしました。市長の藤城健吾氏は、市と市民がデータセンターに対して好意的な見方を持っているものの、そのような好立地に建設することには深刻な懸念があると述べています。
見た目以外にも、データセンターの巨大な電力消費は、印西市のような中規模都市にとっても問題です。「我が市は群馬県と同じ電力を使用しています。」と藤城市長は述べ、データセンターの発電は我々の権限を逸脱しているとしました。
マスナガ氏は、日本に存在するほとんどの運営中のデータセンターは、大規模なAIモデルを処理するために設計されていないとしています。しかし、日本政府は効率と経済成長戦略として人工知能を全面的に推進することを選択しました。このことは、国のエネルギー資源がITやコンピュータにさらに注がれることを意味します。
「人間の脳はわずか20ワットの電力を必要としますが、AIはそれの何百万倍もの電力を必要とします。」とマスナガ氏は警鐘を鳴らしました。「コンピュータやAIが世界のエネルギーの20%を消費することになると、非常に憂慮すべきことです。」
一方で、専門家は、日本がデータセンターとそれに対応する持続可能なエネルギーインフラを強化しなければ、アメリカ、中国などの他国に運営者が流れる可能性があると懸念しています。「日本は状況を改善するために急ぐべきです。さもなければ、他の国や地域が経済的および再生可能エネルギーの利益を享受することになるでしょう。」と石田氏は警告しています。
日本の産業政策がAIに向かっている以上、データセンターのさらなる増加は避けられないでしょう。その増加が日本の脱炭素化目標にとって祝福なのか呪いなのかは、今後数年で明らかになるでしょう。
画像の出所：japantimes