キャパシティは、急増するデジタル需要を満たすための競争がデータセンターの設計をどのように変えているのかを探ります。
クラウドコンピューティングからAIワークロードまで、あらゆるデジタルサービスに対する需要が急増し、企業が飽くことのない世界的需要を満たすために容量の拡大を競う中、データセンター業界では建設ブームが引き起こされている。
例えばマイクロソフトは、80年だけでAIに特化したデータセンターに2025億ドルを投資する計画で、その半分は米国内のプロジェクトに割り当てられている。同様に、日本のソフトバンクは、今後100年間で米国全土のAIインフラにXNUMX億ドルを注ぎ込むという野心を抱いている。
DLA PiperとTMT Financeの推定によると、この爆発的な成長は、データセンター市場が483年までに評価額2029億ドルに急騰する可能性があるという予測に反映されています。
しかし、この投資の規模には大きな課題が伴います。データセンターは大量のリソースを消費し、膨大な量のエネルギーを消費し、かなりの物理的スペースを占有することで有名です。
米国のシンクタンクであるジャック・ケンプ財団は、10回のChatGPTクエリが標準的なGoogle検索の約70倍のエネルギーを必要とし、需要の高まりにより、今後XNUMX年以内に消費者と中小企業のエネルギー料金が最大XNUMX％上昇する可能性があると推定しています。
「Capacity」では、データセンター運営者と建設会社が、需要を満たすために迅速に規模を拡大しながら、プロジェクトが持続的に構築されるようにするという二重のプレッシャーにどのように対処しているかを調査します。
物質的な世界に住む
データセンターの運用が施設のエネルギー排出の主な原因であるという考えがますます一般的になっています。しかし、新しい施設の建設も運用と同じくらい汚染を引き起こす可能性があります。
データセンターで使用される鋼鉄は主に鉄鉱石から作られ、伝統的に石炭燃焼炉を使用する高炉-塩基性酸素炉（BF-BOF）と呼ばれるプロセスを使用して生成されます。
セメントから作られるコンクリートもあり、これは大量の化石燃料を動力とする巨大な窯で作られる。建築会社ゲンスラーの数字によると、データセンターの場合、コンクリートは施設全体の二酸化炭素排出量の最大80％を占める可能性があるという。
スチールチューブ協会のエグゼクティブディレクター、デール・クロフォード氏はキャパシティー誌に対し、データセンターの寿命は10年からXNUMX年と短いため、開発者は施設の持続可能性を正確に評価するために使用する材料に注意する必要があると語った。
「木材廃棄物のリサイクル率はわずか 15% ですが、構造用鋼の 98% は建物の耐用年数の終わりに再利用またはリサイクルされており、品質や合金の劣化はありません」とクロフォード氏は言います。「同様に、鋼管は分離しやすく、世界で最もリサイクルされている材料で、毎年 60 万～80 万トンの鉄スクラップがリサイクルされています。」
コンクリートの分野では、エコ マテリアル テクノロジーズなどの企業がポゾラン、つまり細かく粉末化したセメント代替品を使用して、炭素含有量が大幅に削減されたコンクリート混合物を提供しています。同社は石炭火力発電所からフライアッシュなどの廃棄物を回収し、ES 効率的炭素オフロード (ECO) システムを使用して処理し、従来のポートランド セメントよりもはるかに炭素含有量の少ない高強度で耐久性のあるセメントの製造に使用しています。
エコマテリアルの製品は、米国で建設されたデータセンターの約半数に採用されており、アリゾナ州のTSMCの新チップ工場、テキサス州のSpaceX打ち上げプラットフォーム、テキサス州テイラーのサムスンのバッテリーおよび半導体製造施設などのプロジェクトの建設に使用されています。
エコ・マテリアル・テクノロジーズのCEO、グラント・クアシャ氏は、一部の企業はこれらの建築構造物の排出強度を下げるために、細部にまで「全力で取り組んでいる」と語る。
クアシャ氏は、建設会社の中にはコンクリートの成分について「曖昧な態度」を取っているところもあるが、データセンター業界のような開発者やエンドユーザーは、サプライチェーンを注意深く見ている意識の高い企業だと説明する。
「Meta のような企業には、さまざまな配合でこれらすべての先進材料をテストし、データセンターを構築するための最適な混合設計を決定するグループがあります」と彼は付け加えます。
環境に配慮したデータセンターの新規建設では、Eco Material のグリーンセメントである PozzoSlag などの製品を適用して、セメントとコンクリートの 50 ～ 60% を代替し、従来の補助セメント材料を使用する場合と比較して排出量を実質的に XNUMX 倍に削減できます。
Quasha は、Eco Material の PozzoSlag はポートランドセメントとほぼ同じ価格でありながら、建設中に排出される炭素の量ははるかに少ないことを明らかにしました。
よりスマートな設計でスコープ3排出量に取り組む
スコープ 3 排出量 (企業自体ではなくサプライ チェーンを通じて生成される排出量) を積極的に意識しているデータ センター運営会社の一つが、Compass Datacenters です。
コンパスの最高イノベーション責任者ナンシー・ノヴァック氏は、同社にとって、拠点の運営だけでなく、サプライチェーン全体の環境への影響を考慮することが重要だと語る。
「建築環境、つまり建築業界に関わるすべてのものは、名目上、地球上の温室効果ガス排出量の 45 ～ 50% を占めています」とノヴァック氏は説明します。「そのうち、およそ 12 ～ 15% はプロジェクトの遂行に使われ、残りは施設の保守、運用、アップグレードに使われます。
「データセンター業界では、船の塗装のようなものです。3 年ごとに規模を変更し、アップグレードし、最後のデータ スペースを引き渡す頃には、すでに新しいテクノロジーで改修とアップグレードが始まっています。」
取り組みの一環として、ノヴァック氏とコンパスのチームは、施設のスコープ 3 部分を綿密に測定しようと努めてきました。このアプローチにより、オフサイトの慣行を変更することで、持続可能性が 18 ～ 19% 向上しました。
「当社は、サプライチェーンのパートナー各社を徹底的に調査し、その慣行を調査することで、二酸化炭素排出量を追跡できるようにしています。そして、それを業界標準と比較することで、現状はこうで、改善できる点はここ、そして、従来の方法よりも優れている理由はここだと、経験的に判断できるようにしています。」
Compass の持続可能な取り組みに加えて、Novak 氏はオフサイト製造とコンポーネントベースのプレファブリケーション アプローチの重要性を強調しています。
Compass は、サプライ チェーンを活用することで、製造に合わせて高度にカスタマイズ可能なモジュール化されたデータ センター設計を作成し、従来の木造建築に比べて全体的な環境パフォーマンスを向上させることができます。
ノヴァック氏は次のように説明しています。「当社の設計を見ると、空気壁（水と空気の両方の機能を備えたハイブリッド空気壁を含む）から発電機、パワーセンター、建物全体、プレナムまで、オフサイト環境に物を持ち込むための設備ヤード全体が揃っています。」
しかし、持続可能性は単に機器に焦点を当てるだけにとどまらず、ノヴァックはデザインに対する総合的なアプローチを重視しています。多様性のあるチームを結集することで、デザインをさらに推進することができます。
「この総合的なアプローチにより、より多様な労働力、より安全な労働力、より質の高い労働力が得られます」とノヴァック氏は言います。「また、データセンターの主要な機械、電気、配管スペースの繰り返しにより、規模の経済によるコスト削減が実現します。これがコンパスが採用した最大の戦略であり、緊密に連携したサプライ チェーンで非常に成功しています。」
涼しさを保つ：空調システムの役割
一部のデータセンターでは、常時稼働しているサーバーから発生する大量の熱を抑えるために、液体ではなく空冷に依存しています。
Hubspot Vertivのデータセンター冷却システムガイドこれらの施設の理想的な動作温度は通常、70 ～ 75°F (21 ～ 24°C) の範囲です。
AtmosAir Solutions の副社長兼 CTO である Tony Abate 氏は、温度を管理するために、事業者は効率的で持続可能な暖房、換気、空調 (HVAC) 技術を採用する必要があると述べています。
「データセンターは、建物を冷却し、部品を損傷し故障につながる可能性のある『致命的な熱』を防ぐために、大量の外気を取り入れる必要があります」とアベート氏はキャパシティー誌に語った。「この外気は、ほこり、花粉、燃焼汚染物質を除去するためにフィルター処理する必要があります。これらの粒子は機器のフィルターやヒートシンクに蓄積し、冷却効率を低下させ、動作温度を上昇させる可能性があります。」
アベート氏が強調する解決策の 1 つは、データ センター機器の寿命を延ばすのに役立つ可能性がある比較的新しい空気清浄技術である双極イオン化 (BPI) です。
アベート氏は次のように説明しています。「これらのシステムは、繊細な電子機器に悪影響を与える静電気を中和し、必要な外気の量を減らします。これにより、エネルギー使用量と温室効果ガスの排出量が削減され、データセンターはより環境に優しいものになります。」
さらに、BPI テクノロジーは施設内の空気を清潔に保つことで室内空気の質を向上させます。「BPI チューブは施設が最大限の効率で稼働するようにし、電子機器を保護しながら HVAC エネルギーの使用を最小限に抑えます。HVAC エネルギーの使用は温室効果ガスの排出増加につながります」とアベート氏は付け加えます。
持続可能性の実践: LuxConnect からの教訓
持続可能性を施設の最前線に据えているヨーロッパの事業者の一つは、ルクセンブルクに拠点を置くデータセンター企業 LuxConnect です。
この運営会社は、ルクセンブルク政府によって設立されたという点で、他のほとんどのデータセンター運営会社と比べて異例の構造をしており、国有ではあるものの、民間経営の会社である。
LuxConnectのCEO、ポール・コンスブルック氏は、このハイブリッドモデルにより、民間事業者が直面するような短期的な利益のプレッシャーを受けることなく、持続可能性プロジェクトを優先することが可能になったとCapacityに語った。
LuxConnect は当初から、施設の電力供給に再生可能エネルギーのみを使用しており、その「低環境負荷またはゼロ環境負荷」ポリシーの一環として、水力発電や風力発電を含む電力を主にフィンランドやノルウェーなどの北欧諸国から調達しています。
しかし、データセンターの敷地をより環境に優しいものにするために再生可能エネルギーへの切り替えだけに焦点を当てるのではなく、サーバールームの温度を1～2度下げるといった簡単なことでもエネルギー消費を「大幅に削減」できるとコンスブルック氏は言う。
LuxConnect のチームは、廃熱を削減し、副産物を貴重な資源に変えるという創造的な取り組みにも取り組んでいます。
例えば、同社は地元の開発業者と提携し、廃熱を近隣のプロジェクトに再利用して、建設予定の高齢者用住宅やアパートの暖房などに利用している。また、同社は近隣のコジェネレーションプラントであるキオワット社を利用して、家具の廃木材を電気に変えている。
コンスブルック氏は次のように説明する。「このプラントでは廃木材を燃やすため、通常は大気中に放出される熱が、代わりに近隣のビジネスエリアの電力網に注入され、タービンで発生した熱の一部は木質ペレット製造用の新鮮な木材を乾燥させるのに使用され、残りの熱の 65% は冷水に変換され、地下ネットワークを介してデータセンターに戻されます。」
これは複雑なプロセスだが、ルクセンブルクの二酸化炭素排出量を年間推定2トン削減し、事業者のコストも節約できるため、LuxConnectはこれを誇りに思っているとCEOは述べている。
コンスブルック氏は、LuxConnect での取り組みは、データセンターの持続可能性と収益性が相反するものではないことを実証しており、同社が模範を示して先導していきたいと述べている。
「市場の他の関係者に、できるだけ持続可能になるように説得したいのであれば、自ら始めるべきです」と彼は言う。「私たちは、一方では利益を上げながら、他方では持続可能性に強くコミットすることが実際に可能であることを他者に示すためにも、引き続きそうしていきます。」