脱炭素や省エネといった一連の取り組みは、SDGsの観点から多くの企業で実践が求められています。環境負荷を抑え、効率的にエネルギーを利用することはサステナブルな社会作りだけでなく、企業の持続可能性を支える上でも必要だからです。この取り組みは広範な領域に広がっており、データセンターも例外ではありません。この気記事では、そんなデータセンターのグリーン化の動向やグリーンデータセンターが注目される背景などについて、解説します。
生活やビジネスに欠かせないデータセンターの役割
そもそもデータセンターは、ITが普及した現代において、発電所や各種インフラ、そして食物を育てる一次産業などに劣らないほどの重要性を持った存在です。あらゆるインターネットサービスはデータセンターを介して提供されており、データセンターが機能を停止すれば日々の生活や業務が成り立たなくなることも考えられます。
そのため、世界には無数のデータセンターが各地に点在しており、日本でも例外ではありません。発電所の近辺などの郊外に設置されているケースが多く、その存在を目にする機会が少ないことから、なかなかイメージができないという人も少なくないでしょう。
データセンターが抱える課題
そんなデータセンターですが、データセンターを活用している企業が直面している課題として、膨大なエネルギーを必要とする点にあります。データセンター内には複数のサーバーシステムが設置され、24時間稼働しているわけですが、これらを動かし続けるためには多大な電力を供給する必要があります。
また、サーバーシステムだけではオーバーヒートを起こす可能性があるため、システムを冷却するための空調費用、そしてデータセンターを攻撃から守るためのセキュリティ費用もかかります。これらにも電力供給を行う必要があることから、データセンターを正常に動かすためには想像もできないほどのエネルギーが求められるわけです。
データセンターの需要は年々増加傾向にありますが、これはクラウドサービスの普及やAI運用の普及などが背景にあります。データセンターの利用を抑えて省エネに取り組む、というのは現実的な選択肢とは言えず、今後は必然的にますますデータセンターを重用することになるのが明らかであることから、グリーンデータセンターへの注目が集まっています。
グリーンデータセンターとは？
このように、過剰なエネルギー消費を24時間続けるデータセンターの課題に応えるべく、近年注目されているのがグリーンデータセンターの存在です。グリーンデータセンター、あるいはデータセンターのグリーン化とは、その名の通り従来よりも少ないエネルギーでデータセンターを稼働させられるシステムを整備することを指します。グリーンデータセンターが省エネを実現するために取り組んでいるのが、冷却機構の工夫です。これまで、データセンターには膨大なサーバーシステムが熱暴走を起こさないよう、巨大な空調設備を整えることで冷却を行う方法が一般的でしたが、この空調設備のあり方を見直すことで、省エネ対策を行っています。
データセンターをグリーン化するための方法
グリーンデータセンターにおける冷却機構の工夫アプローチは、データセンターごとに多様な仕組みが採用されています。ここでは、主な省エネ冷却アプローチについて、解説します。
空気の流れや換気方法の工夫
比較的実践しやすい方法として知られているのが、空冷方法に工夫を加えたり、換気方法に工夫を加えたりする方法です。従来の空調設備の場合、サーバーが設置されてある空間全体を冷却することが一般的でしたが、グリーン化に配慮したデータセンターでは、直接サーバーに冷風が当たるような設置に切り替えることで、冷却コストを抑えています。
あるいは、サーバーの熱で温まった空気をそのまま屋外に放出できる換気システムを整備することで、従来よりも少ない冷却コストで温度管理ができるような仕組みも採用されつつあります。最先端の技術がなくとも、データセンターのグリーン化は可能であることを覚えておきましょう。
データセンターの設置地域の工夫
少し前から取り組まれてきたのが、データセンターの設置地域の工夫です。そもそも平均気温が低い地域にデータセンターを設置することで、サーバーの温度上昇を最小限に抑えることができるということで、寒冷地帯へのデータセンターの設置が進んでいます。
例えばアイスランドのような北極に近い国は、世界中のIT企業がデータセンターの設置を進めている、優良地域と言えます。日本でも北海道は近年優秀なデータセンター設置地域として注目され、建設が進んでいるのが現状です。
液浸冷却の実施
ハイテクによってデータセンターのグリーン化を推進する事例も登場しています。従来のデータセンターでは施設内の空気を冷やしてサーバーを冷却する空冷式が一般的でしたが、最近では電気を通さない、特殊な液体のなかにサーバーを沈める、液浸冷却と呼ばれる方法が注目されています。
サーバーの熱を冷却した液体が直接奪うため、従来よりも空調に力を入れる必要は無くなるのがメリットです。また、空冷式と比べて液浸冷却では、冷たい空気を循環させるための十分なスペースを確保する必要がなく、設置面積を抑えて設置できる点も、高く評価されています。
コンパクトにデータセンターを設置することができれば、自然豊かな山間部などを無理に切り開く必要もなくなるでしょう。
海底への設置
最近では陸上ではなく、海底にデータセンターを設置し、冷却効率を高める手法も模索が進んでいます。陸上よりもはるかに温度が低い海底にデータセンターを設置できれば、必然的に冷却コストは小さくなるでしょう。
日本は洋上国家ということもあり、海底にデータセンターを設置できる技術の普及は大きな意味を持ちます。限られた陸上エリアを圧迫する必要がありませんし、日本から遠く離れた寒冷地域のデータセンターを使う必要がなくなるので、遅延の少ないサービス利用にも期待ができるからです。
もちろん、まだ設置コストや信頼性の面から考慮すべき点は残りますが、将来性の面では期待ができる技術と言えるでしょう。
グリーンデータセンターの主な事例
グリーンデータセンターに関する主な事例としては、以下のようなものが注目を集めました。
マイクロソフト
マイクロソフトは2018年より、海底データセンターの有用性についての実験を進めてきました。水深36メートルの地点にデータセンターを設置し、その信頼性やパフォーマンスを評価した上で、2020年に引き上げを行いました。陸上と比較して故障率が低いなどの有用な成果も得られており、今後の実稼働に向けた研究が現在も行われています。
参考：https://news.microsoft.com/ja-jp/features/200915-project-natick-underwater-datacenter/
NTTデータ
2022年、NTTデータは液浸冷却システムの実験を行い、従来よりも冷却エネルギーの97%を削減することに成功したことを発表しました。液体を沸騰させ気化熱を冷却に活用する「二相式」を採用したことで、高い冷却効果を省エネルギーで実現できただけでなく、サーバーを密に設置しても発熱を小さく抑えられることや、一定温度の密閉空間で運用できるため、サーバーの故障率を低下させられることなどが注目を集めています。
参考：https://cloud.watch.impress.co.jp/docs/news/1414925.html
まとめ
この記事では、データセンターのグリーン化の必要性や、主なグリーン化のアプローチについて解説しました。需要が拡大する一方、大きなエネルギー消費が問題視されているデータセンターのグリーン化は、世界の喫緊の課題とも言えます。
すでにデータセンターをグリーン化するための技術開発が世界各地で始まっているだけでなく、ちょっとした工夫でエネルギー消費を抑える工夫も採用されつつあります。グリーンなデータセンターは設置コストこそ高くつくのが現状ですが、SDGsの達成につながることや、中長期的に見れば冷却コストを抑えられる可能性もあることから、今後の動向にも注視したいところです。
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