データセンターの渇きを軽減する方法

データセンターが渇いていることで知られています。ローレンス・バークレー国立研究所の研究者らは、2023年に施設が米国だけでその運営のために約170億ガロンの水を消費したことを発見した。しかし、それは全体像のほんの一部にすぎません。データセンターの水使用量の大部分は間接的なものであり、施設の膨大なエネルギー需要の副産物です。それは、ほとんどの発電所自体が稼働するために大量の水を必要とするからです。このオフサイトの間接的な水の消費量は、バークレー研究所の 2023 年の集計ではなんと 2,110 億ガロンに達しており、サイト内での直接的な水の使用量の 10 倍をはるかに超えています。シリコンバレーが人工知能に何千億ドルも注ぎ込み続け、データセンターの需要が高まるにつれ、水の需要もそれと連動して増大する一方だ。

しかし、コーネル大学の新しい研究は、両方の気候を緩和する方法があることを示しています。 そして これらの施設の水の影響を考慮し、風力と太陽エネルギーが豊富な場所に施設を建設してください。 「場所は本当に重要です」と、コーネル大学のエネルギーシステム工学教授であり、新しい研究の共著者であるフェンチー・ユー氏は言う。企業がデータセンターの設置場所を選択すると、合計した環境フットプリントが最大 100 倍も変化する可能性があります。

データセンターは、運用中に冷却剤として水を使用します。エネルギーを大量に消費するサーバーは大量の熱を発生するため、機器の過熱や故障を防ぐために水が冷却システムを循環します。しかし、施設を稼働させるための発電を通じて間接的にもかなりの量の水が使用されます。熱電発電所では、石炭、ガス、核物質のいずれを使用するかに関係なく、その燃料を使用して熱を発生させ、水を蒸気に変換し、その蒸気を使ってタービンを回転させて発電します。また、水力発電所は通常、ダムの背後にある貯水池に大量の水を貯蔵するため、貯水池の表面から水が継続的に蒸発するため、そこでも水の損失が発生します。

コーネル大学の新しい調査によると、発電中の水の使用は、データセンターの総水消費量の 70% 以上を占める可能性があります。 「だからこそ、電力網の構成が非常に重要なのです」とユー氏は言う。

あなたと彼の共著者は、環境への影響を軽減するために将来どこに投資すべきかを予測するために、全国のデータセンターのエネルギーと水の使用量を調査しました。この調査では、人工知能への驚異的な投資水準によって促進されているデータセンターブームが、すぐに減速する可能性は低いと想定されている。このような背景を背景に、この研究が提起する疑問は、データセンターを建設するのに最も環境的に持続可能な場所は国内のどこなのかということです。

研究者らは、特定の場所にデータセンターを建設した結果としてのエネルギーと水の直接的および間接的な使用を検討しました。彼らが特定した最も有望な地域は、注目を集めるかもしれない、まったく乾燥したテキサス州西部だ。しかし、この地域は人口がまばらで、冷却材として利用できる地下水があり、豊富な風力エネルギーを生産しているため、エネルギーと水ストレスの両方の指標で最高のスコアを獲得しました。実際、研究によると、大量の風力エネルギーが生産されているため、テキサス州西部の送電網に関連した水の使用量は全米で最も低い部類に入ります。

「エネルギーと水の効率の観点からすれば、乾式再生可能エネルギーが十分にある州が最良の選択となるだろう」とユー氏は述べ、モンタナ州、ネブラスカ州、サウスダコタ州はいずれもローンスター州と並んで将来のAIサーバーの主要な場所になるようだと付け加えた。

逆に、太平洋岸北西部のほとんどの地域は、この地域が水力発電に依存しているため、それほどスコアが良くありませんでした。この地域の電気代は安いものの、発電による水の損失により、より多くのデータセンターを建設すると、国内の他の地域に比べて水の使用量が大幅に増加する可能性が高くなります。

パデュー大学の研究者らによる最近の別の研究でも同様の結論が出ています。彼らは国中の水の利用可能状況を調査し、特に気候変動により一部の地域がより暑く乾燥しているため、それが時間の経過とともにどのように変化するかを計画しました。研究者らはまた、既存の Google データセンターの水への影響も調査し、その大部分が水ストレスの低い地域に位置していることを発見しました。

「企業は、経済的要因だけでなく、意思決定において環境を絶対に考慮します」と、論文著者の一人でパデュー大学の電気・コンピュータ工学教授イー・ディン氏は言う。 「Google はほとんどのデータセンターを低ストレス地域に配置しているため、すでに水ストレスをある程度考慮していたと推測されます。」

テキサス州にはすでにバージニア州に次いで 400 以上のデータセンターが存在します。同州の送電網インフラ、再生可能エネルギーの可能性、安価な土地の入手可能性などの理由から、ハイテク企業にとって魅力的な提案となっている。しかし、コーネル大学の調査で環境負荷が小さいと特定された他の州、ネブラスカ州、サウスダコタ州、モンタナ州では、全国に少なくとも 4,200 か所以上あるデータセンターのうち、合わせても 70 か所ほどのデータセンターしかありません。それは、政策環境やインフラへの配慮など、他の多くの要因が、企業がそこに新たな施設を建設することを妨げているからだ。しかし、これらの州がデータセンターの誘致に向けて政策決定を進めれば、変化をもたらす可能性がある、とあなたは言いました。