データセンター運営（データセンターのグリーン化・低炭素化推進）

データセンターのグリーン化と低炭素化を推進

著者: 江宏強、李波、張偉 (生態環境部環境計画研究所)

近年、我が国の情報化の進展が加速するにつれ、デジタル経済は徐々に我が国の経済成長を牽引する中核的な原動力となってきました。統計によると、2020年にわが国のデジタル経済の総規模と成長率は世界トップクラスとなり、39.2兆元に達し、GDPの38.6％を占めました。デジタル経済の担い手としてのデータセンターも日々成長しており、その建設量や規模は拡大し続けています。データセンターでは、サーバー、ストレージ機器、バックアップ装置、冷却システムなどのインフラの運用を維持するために大量の電力が必要となるため、エネルギー消費量と二酸化炭素排出量が急速に増加しています。中国は2030年までにカーボンピークを、2060年までにカーボンニュートラルを達成することを目指しており、データセンターは省エネと消費削減、温室効果ガス排出において厳しい課題に直面しています。環境に優しく、低炭素で、質の高い開発をいかに達成するかは、特に注目に値する。

データセンターのエネルギー消費と二酸化炭素排出量の現状

データセンターのエネルギー消費と二酸化炭素排出は、そのライフサイクル全体を通じて発生します。中でも運用段階は最も多く、コンピュータ室のサーバーの運用、空調設備の冷却・運用、オフィスエリアの人員による電力消費、その他の機器・設備による電力消費などが含まれます。中国電子標準化協会が発表した「グリーンデータセンター白書2020」では、近年、中国のデータセンターのエネルギー効率レベルは向上し続けていることが指摘されている。超大規模データセンターの平均電力利用率（PUE）は1.46です。優れたグリーン データ センターの中には、PUE が 1.2 ～ 1.3 で世界をリードするレベルに達したものもあります。しかし、私の国のデータセンターの総エネルギー消費量は依然として急速に増加しており、世界平均を大幅に上回っています。一方では、我が国のデータセンター建設の規模が急速に拡大しているためです。一方、我が国のデータセンターでは、省エネに関して改善の余地が大いにあります。

2021年には全国のデータセンターラック規模（標準ラックを換算単位とし、標準ラック1本当たりの電力は2.5キロワット）は2020年比27％増の543.6万ラックに達すると予測されている。電力利用率（PUE）は1.35に達し、炭素排出強度（CUE）は0.82になります。 2021年、全国のデータセンターのエネルギー消費量は2,166億kWhに達し、2020年より44％増加し、社会全体の電力消費量の約2.6％を占める。二酸化炭素排出量は約1億3500万トンとなり、2020年より3915万トン増加し、全国の二酸化炭素排出量の約1.14％を占める。

データセンターにおける将来のエネルギー消費と炭素排出量の時間的・空間的変動特性

工業情報化部の「国家データセンターアプリケーション開発ガイドライン」、「中国のデジタルインフラ脱炭素化の道：データセンターと5Gの炭素削減の可能性と課題（2020〜2035年）」、「新データセンター開発のための3カ年行動計画（2021〜2023年）」、「国家統合ビッグデータセンター協働イノベーションシステムコンピューティングハブ実施計画」などの文書の要件に従って、データセンターグリーン開発の主要指標に基づいてさまざまなシナリオ計画が設定されています。中期シナリオ計画を選択し、2025年と2030年におけるデータセンターのエネルギー消費量と二酸化炭素排出量の時空間変化を予測します。

2025年までに、全国のデータセンターラック数は2021年より40％増の759万台に達し、総エネルギー消費量は2021年より62％増の3,500億kWhに達し、社会全体の電力消費量の約4％を占め、電力利用率（PUE）は1.30になります。二酸化炭素排出量は2億1000万トンで、2021年より54％増加し、全国の二酸化炭素排出量の約2％を占め、炭素排出強度（CUE）は0.76になります。重点地域別に見ると、長江デルタ地域がラック規模（192.9万ラック）が最も大きく、北京・天津・河北地域とその周辺地域が総エネルギー消費量（1,111億kWh）と二酸化炭素排出量（8,657万トン）が最も高くなっています。省別に見ると、河北省、広東省、江蘇省、上海市、浙江省のラック規模、総エネルギー消費量、二酸化炭素排出量が最も大きく、5つの地域を合わせると全国の約半分を占めています。内モンゴル、甘粛、貴州、寧夏における全国統合コンピューティングネットワークの国家ハブノードの構築により、ラック規模の年間平均成長率は20％を超え、総エネルギー消費量と二酸化炭素排出量は約13％増加しました。

2030年までに、国内のデータセンターラック数は1,125万に達し、2021年と2025年に比べてそれぞれ107%と48%増加する。総エネルギー消費量は5,915億kWhとなり、2021年と2025年に比べてそれぞれ173%と69%増加し、社会全体の電力消費量の5%以上を占め、電力利用率（PUE）は1.30を下回ります。二酸化炭素排出量は約3億4000万トンとなり、2021年と2025年に比べてそれぞれ152％と64％増加し、全国の二酸化炭素排出量の約3％を占めることになります。内モンゴル、甘粛、貴州、寧夏などの国家統合コンピューティングネットワークの国家ハブノードでは、ラックサイズが14％増加し、総エネルギー消費量と二酸化炭素排出量は13％以上を占めています。

第14次5カ年計画と第15次5カ年計画の期間中、全国のデータセンターラックの規模は高い成長傾向を維持し続けました。鉄鋼、セメント、化学、非鉄金属などの産業が徐々に二酸化炭素排出量のピークに達し、停滞期に入る中、データセンターは二酸化炭素排出量が継続的に増加している数少ない産業の 1 つになりました。国がデジタル経済の発展を重視し、政策的にその傾向にあることを背景に、データセンターの二酸化炭素排出量はラックサイズや電力消費と深く結びついており、短期間で二酸化炭素排出量の増加傾向を逆転させることは困難です。データセンターに関する現在の政策では、その高エネルギー消費特性に着目しているものの、電力供給面の改革は比較的消極的である。データセンターは、2030 年に炭素排出量のピークに到達するのが最も難しい業界の 1 つである可能性があります。

データセンターのグリーン化・低炭素化の加速に関する提案

1 つ目は、データセンターの空間レイアウトを最適化することです。データセンターなどの新しいインフラのグリーン、低炭素、高品質の開発のための関連政策を導入します。データセンターなどの新しいインフラストラクチャに関するポリシー、計画、プロジェクトの環境影響評価を実行します。新しい超大型・大型データセンターの資源・環境収容力評価と空間配置を推進し、既存の「古い、小さい、散在する」データセンターの改修・アップグレードを推進し、グリーンエネルギーが豊富な地域に配置するよう努めます。データセンターの電力利用率（PUE）、水利用率（WUE）、炭素排出原単位（CUE）、再生可能エネルギー利用率（RER）などの中核指標で構成されるグリーン・低炭素総合評価システムを確立します。データセンターなどの新しいインフラに対する「3行1リスト」の生態環境ゾーニング制御とアクセスリストを策定し、省エネ審査、二重エネルギー消費制御、炭素排出影響評価などの技術仕様を策定する。

2つ目は、データセンターのエネルギー消費構造を調整することです。データセンターの電力消費メカニズムを革新し、再生可能エネルギーをオンサイトで消費し、「データセンターと再生可能エネルギー」の深い融合を実現します。データセンタークラスターにおける再生可能エネルギー発電所の設置を支援し、大口ユーザーへの直接供給、専用線、分散型太陽光発電の構築を通じて、データセンターの再生可能エネルギー電力消費量の増加を支援します。再生可能エネルギー市場取引の試行範囲を拡大し、グリーン証明書の発行範囲を広げ、データセンター企業の再生可能エネルギー市場取引への参加を奨励します。データセンターの電力使用者としての炭素市場取引への参加を加速し、データセンターや5Gなどの新インフラに関連する炭素排出権の登録、管理、決済に関する詳細なルールを導入する。

3つ目は、データセンターの効率的な省エネシステムを構築することです。当社は、高効率IT機器、高効率冷凍システム、高効率電源・配電システム、高効率補助システムの観点から、全筐体サーバー技術、温水冷サーバー、水冷技術、空調技術、無停電電源装置（UPS）、モジュール式無停電電源装置（UPS）、グリーン運用・保守管理技術など、将来を見据えたイノベーションと応用市場を備えた省エネ技術を積極的に推進していきます。コールドプレート冷却サーバー、液体冷却技術、10kV AC入力DC無停電電源装置、データセンターのエネルギー消費監視、インテリジェントな運用・保守管理システムなど、最先端の省エネ技術のブレークスルーと継続的な研究開発に重点を置いています。省エネ・炭素削減の管理メカニズムを革新し、グリーン・低炭素の意識と管理能力を強化します。

出典：中国環境