データセンターはどのようにして水の使用量を削減し、効率を向上させることができるのでしょうか?

リチャード・パラディ | 2023 年 7 月 27 日

ほとんどの人はコンピューティングについて考えるとき、水のことは頭から離れているかもしれません。 しかし、このリソースは、世界のデジタル インフラストラクチャがますます依存しているほとんどの大規模データ センターの冷却システムにとって極めて重要です。

水はさまざまなメカニズムを通じてサーバーから発せられる熱エネルギーを吸収し、サーバーの温度を安定に保ち、サーバーが中断することなく機能できるようにします。

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しかし、デジタル時代を推進する装置を冷却するために私たちが水に依存していることは、特に水不足に深刻に悩まされている乾燥地域において、新たな問題を引き起こしています。

データセンターでは、サーバーを冷却するためにさまざまな方法を採用して大量の水を使用します。

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「データセンターでの水の使用量が多いのは、主にデータ サーバーからの熱の蓄積を防ぐ冷却システムによるものです」と、Hitachi Vantara のデータ プラットフォーム製品マーケティング担当ディレクターの Ian Clatworthy 氏は述べています。 「チラー、冷却塔、エアコンなどの冷却システムは、機器の最適温度を維持するために水に依存しているため、かなりの水の消費が生じます。」

正確にどれくらいの量を使用しているのかは、主に大手プロバイダーによる透明性の欠如により不明瞭なままです。 また、機械の冷却と動力源の発電の両方に水が使用されるため、正確な測定値を確認することは困難です。

発電には、直接冷却に使用される水の量の 4 倍もの水を使用する可能性があります。 データセンターは米国の総電力使用量のほぼ 2% を占めています。 データの約 40% はオンサイトの小規模サーバーに保存されていますが、データは大規模なオフサイト運用にアウトソーシングされることが増えています。

Uptime Institute の調査によると、単一の大規模データセンターで年間最大 675 万ガロンの水が使用されます。 2021年の論文では平均約15万ガロンと推定されている。 最大 57% が飲料水供給源から供給される可能性がありますが、これは工業用途としては異例です。

「残念なことに、この慣行は特に干ばつが発生しやすい地域において、地元の水供給に大きな負担を与える可能性があります」とデータサイエンティストで作家のキャット・キャンベルは言う。 「さらに、冷却システムで使用される水は最終的に廃水になることが多く、さらなる環境問題となる可能性があります。」

水使用量の問題の多くは、非効率的な冷却システム、特に冷却塔に起因しています。 冷却塔は、サーバーによって生成された熱気を水と一緒に噴霧したり、空気を湿った媒体上に通過させたりします。 水との接触により熱エネルギーが空気から除去され、冷たい空気が再循環されます。 蒸発によってかなりの量の水が失われます。 これらのシステムの多くは、空気の温度を下げるために冷却装置 (チラー) も使用します。 水には病原菌が繁殖する可能性があるため、水蒸気とともに放出される可能性のある有毒化学物質で処理する必要があります。

断熱冷却も同様の原理を採用していますが、周囲温度が必要な場合にのみ作動します。 これらのシステムでは必要な水の量は少なくなりますが、稼働にはより多くのエネルギーが必要になります。

「消費される水は、IT 供給空気の設定値、地理的位置の周囲温度と湿度の範囲、導入されている冷却システムの種類など、多くの変数に依存します」と、Stream の製品イノベーションおよびサステナビリティ担当バイスプレジデントのスチュアート ローレンス氏は述べています。データセンター。 「冷却に水を使用するすべてのシステムが大量に水を使用するわけではありません。一部のシステムでは、水を使用せずに空気のみを使用して熱を遮断するために、より多くの機器と組み合わせて電気エネルギーの割合が高くなります。 夏のピーク時にのみ蒸発冷却を使用するところもあり、場所によっては、1 日に数時間だけ少量の水しか必要としない場合もあります。」

それでも、バージニア工科大学とローレンス・バークレー国立研究所の2021年の調査によると、米国のデータセンターの最大5分の1は、すでに「中程度または高度に」水ストレスにさらされている流域から利用しているという。