ジュナイド・アリ氏は、世界中で数千メガワットの電力を供給する大手エネルギーソリューションプロバイダーPrismecsのCEOである。
過去10年間は世界を接続することに焦点が当てられてきたが、次の10年間はそれにエネルギーを供給することが課題となる。AIはパイロットプロジェクトから一夜にしてグローバルインフラへと加速した。しかし、認知機能を自動化すればするほど、それに電力を供給する能力に負担がかかる。
筆者の前回の記事では、予測可能なピークに対応するために構築された電力網システムが、AIの恒常的で集中的な負荷に対応するように設計されていないことを論じた。データセンターは産業規模のエネルギー消費者へと成長し、2030年まで年間最大15%の新規需要を追加する一方で、送電網の拡張には依然として数年を要する。
今問われているのは、データセンターに供給するメガワットをどのように発電するかである。
消費者から生産者への転換
データセンター戦略における決定的な変化は、より多くの事業者が電力を自ら生産できる中核的な投入要素として扱っていることである。業界調査によると、2030年までに全施設の27%が主要エネルギー源としてオンサイト発電を使用するようになる。
地域分散型発電モデルは、小型モジュール式発電所やコージェネレーションユニットから、太陽光、ガスタービン、蓄電池、燃料電池を統合した先進的なマイクログリッドまで多岐にわたる。筆者の経験では、これらのモデルは電力品質の管理、系統連系の遅延の削減、送電網の混雑に対する回復力の向上といった利点を提供できる。多くの場合、重要負荷を分離する能力は、計算能力そのものと同じくらい価値あるものとなっている。
原子力の復活とモジュール式ベースロード電源の台頭
かつてコストが高すぎる、あるいは論争の的とされていた原子力エネルギーが、モジュール性という新たな視点から再考されている。例えば、小型モジュール炉（SMR）は、スケーラブルで工場生産され、輸送が容易なユニットであり、高い信頼性を持つ50～300メガワットの低炭素ベースロード電力を供給できる。
信頼性が高くスケーラブルな電力オプションへのアクセスは、組織を単なる消費を超えた段階へと押し進めている。多くの企業が、事業の中核に発電を組み込んでいる。マイクロソフトとConstellation Energyによるスリーマイル島原子炉の再稼働に関する合意や、アマゾンによるX-energyのSMR技術への投資は、より広範なトレンドを示している。これらの企業は電力資産を共同開発しており、ハイパースケールコンピューティングキャンパスを事実上垂直統合型の電力事業者に変えている。
SMRの商業展開には時間がかかるが、方向性は明確に見える。データセンターには恒常的な稼働と低排出が求められる。原子力、特にモジュール式原子力は、その両方を提供できる可能性がある。これは、今日の化石燃料に依存した信頼性と、明日の再生可能エネルギーの安定性との間の実用的な橋渡しを表していると筆者は考える。
再生可能エネルギーと安定性のギャップ
再生可能エネルギーは新規容量の最も急速に成長している供給源の1つであるが、その間欠性は継続的に稼働するワークロードに対して制約をもたらす。例えば、ある調査地点では、太陽光発電が1時間以内に約45%減少（会員登録が必要）する可能性があり、太陽光発電（PV）システムの高頻度研究では、雲の状況が変化すると5～10分以内に70%～80%のランプレートを示すことが明らかになっている。AI学習クラスターはこの規模の変動を吸収できないため、安定した電力プロファイルを作成するには蓄電が重要となる。
さまざまな蓄電オプションが検討されている。蓄電池エネルギー貯蔵システム（BESS）により、事業者はボラティリティを平準化し、余剰の再生可能エネルギー出力を捕捉し、ピーク時に放電することで送電網を安定化できる。（開示事項：筆者の会社は他社と同様にこれらのサービスを提供している。）適切に設計されたBESSは、秒から分単位の電力変動を橋渡しし、短時間のバックアップ用ディーゼル発電機を置き換えることさえできる。より長時間の停電に対しては、水素燃料電池が次のステップとして登場しており、燃焼や騒音なしにクリーンで継続的な電力を提供する。
資産の階層化、すなわち日中の発電用太陽光、負荷シフト用蓄電池、バックアップ用燃料電池は、再生可能エネルギー源の完全性を維持しながらベースロード発電所の信頼性を模倣できるハイブリッドアーキテクチャを生み出す可能性がある。しかし、これはエンジニアリングの精度が最も重要となる領域でもある。各コンポーネントは、変動から高感度GPUクラスターを保護する高速同期、電圧安定性、全高調波歪み制限のために設計されなければならない。
地熱と廃熱：循環型エネルギーループ
施設には、季節や時間に関係なく継続的に稼働するエネルギー源が必要である。さらに、信頼性を損なうことなくオンサイトシステムと組み合わせる必要がある。
強化地熱システムはそれを提供できる。データセンターの稼働サイクルに合致する24時間365日のクリーン電力を供給し、適切な地域では将来の需要の大部分を満たすことができる。一部の地域では、地熱が今後10年以内に予測されるデータセンター需要増加の最大64%を満たす可能性がある。
同時に、事業者は自らが生み出す熱を考慮する必要がある。現代の施設は、しばしば未利用のまま放置される膨大な量の熱エネルギーを生成する。北欧のデータセンターは現在、廃熱回収を地域暖房システムに統合し、負債をコミュニティ資産に変えている。ある産業の副産物を別の産業の投入物として使用するこの種の循環型エネルギー思考は、エネルギー転換が必要とするより広範なシステムアプローチを表していると筆者は考える。
電力の確実性を中心としたサイト選定の再定義
エネルギーの利用可能性は、新たなサイト選定の最前線となっている。米国の主要市場では系統連系待ちが3～7年に達する可能性があり、開発者は廃止された石炭火力発電所付近のブラウンフィールド用地や、すでに送電インフラを持つ変電所を評価せざるを得なくなっている。
他の点では同等の2つのサイトを選択する基準は、現在エネルギーの確実性を中心としている：
• 変電所の余裕容量
• フィーダーの準備状況
• 電力品質指標
• 安定したクリーン電力へのアクセス
• オンサイト発電またはマイクログリッド統合との互換性
新たな競争優位性：エネルギーアーキテクチャ
筆者の観察によると、企業がこの変化をリードするために必要な重要な要素は、エネルギーをアーキテクチャの一形態として理解することである。それは、需要の抽象化ではなく供給の物理学を中心にデータセンターを再設計することを意味する。発電、蓄電、インテリジェント配電の統合は、AI時代における回復力の意味を再定義している。
筆者は自社でこの進化を直接目にしてきた。エネルギー集約型インフラ向けの電力システムの設計と供給により、電力事業者とユーザーの境界線が消えつつあることが明らかになった。データセンターが送電網の追いつきを待つのではなく、発電エコシステムそのものの一部となる方法を見つけることがますます重要になっている。
今後10年間のポートフォリオ思考
AI時代を支える単一の技術は存在しない。むしろ、筆者は将来が安定性、柔軟性、クリーンエネルギーを組み合わせたソリューションのポートフォリオにあると予想する。例えば、継続的供給のためのSMR、地域的な一貫性のための地熱、日々のバランス調整のための再生可能エネルギーと蓄電、長時間のバックアップのための水素などである。
データセンターリーダーに対して、筆者は計算クラスターを計画するのと同じ方法で電力調達と発電を計画することを推奨する。すなわち、モジュール式でスケーラブル、相互運用性を考慮した設計である。単により大規模なモデルを構築するのではなく、大規模学習のための信頼性の高い継続的な電力を確保することで、今後数年間で準備の整っていない企業に対するインフラ上の優位性を獲得できる。
