今日のデジタルの世界では、データセンターは、ビデオストリーミングやクラウドコンピューティングからオンラインバンキングや人工知能まで、あらゆるものを推進する目に見えないエンジンです。しかし、私たちは高速負荷のWebサイトとリアルタイムのデータアクセスの利便性を経験していますが、ほとんどの人はこれを可能にするために必要な計り知れないインフラストラクチャを考慮しません。そのインフラストラクチャの最も重要なコンポーネントの1つはパワーです。
データセンターは、何千ものサーバー、ネットワーキング機器、冷却システムを収容するエネルギー集約型施設です。しかし、データセンターにはどれくらいの電力が必要ですか？答えは、データセンターのサイズ、使用されている技術、冷却インフラストラクチャ、電源がどの程度効率的に管理されるかなど、いくつかの要因に依存します。
この記事では、aを決定するものを調べます データセンターの 消費電力、測定方法、それが重要な理由、および最新のデータセンターが、持続可能性についてますます懸念している世界で、よりエネルギー効率の高いようになるように努力する方法。
電力ニーズに飛び込む前に、データセンターとは何かを理解することが重要です。データセンターは、サーバー、ストレージデバイス、スイッチ、セキュリティシステムなどのコンピューターシステムと関連するコンポーネントを保管および管理する専門の施設です。これらのセンターは、Webサイトをホストし、クラウドサービスの管理、データの保存、企業または個人向けのアプリケーションの実行のバックボーンとして機能します。
データセンターは、いくつかの機器を含む小さな部屋から、Amazon、Google、Microsoft、Facebookなどのハイテク大手が運営するハイパースケールデータセンターとして知られる数十万平方フィートをカバーする巨大な施設まであります。
a データセンターの 消費電力は、コンピューターを実行するだけではありません。実際、サーバーに電力を供給することは、写真の一部にすぎません。電力が消費される主要な領域には次のものがあります。
IT機器：サーバー、ストレージシステム、ネットワークデバイス。
冷却システム：過熱を防ぐために、エアコン、チラー、ファン。
配電：変圧器、途切れやすい電源（UPS）、およびバックアップジェネレーター。
照明とセキュリティ：照明、カメラ、および消火システム。
このすべての機器は、1日24時間、年間365日、継続的に動作する必要があるため、消費量は継続的かつ重要です。
データセンターのパワーニーズは大きく異なる場合がありますが、一般的な理解を深めるためにいくつかの一般的なシナリオを見てみましょう。
単一の会社にサービスを提供する中小企業またはエンタープライズデータセンターは、100キロワット（kW）から500 kWの電力を使用する可能性があります。これは、それらがどれだけ効率的に使用されているかに応じて、数百から数千のサーバーに電力を供給するのに十分です。
中サイズのデータセンターは、1〜5メガワット（MW）の電力を消費できます。 1つのメガワットは1,000キロワットに等しいため、これはすでに大きな飛躍です。これらのデータセンターは、数万の仮想マシンまたはWebサイトをホストできます。
クラウドプロバイダーまたは大企業が所有する大規模な施設は、10 MWから100 MWを超える電力を消費できます。これを視野に入れると、100 MWは、米国の100,000の平均住宅で使用されている電力とほぼ同じです。 Facebook、Google、Microsoftはすべて、このような大規模なデータセンターを運営しており、多くの場合、カスタムビルドされたインフラストラクチャと再生可能エネルギー源を搭載しています。
データセンターがその電力をどれほど効率的に使用するかを理解するために、業界の専門家はしばしば電力使用効果（PUE）と呼ばれるメトリックを指します。これは、IT機器のみが使用する電力に対する総施設の電力の比率です。
PUE =施設の合計電源 / IT機器電力
理想 1.0のPUEは 的であり、すべてのワットがコンピューティングに使用されることを意味します。
、 1.5のPUEとは ITパワーのワットごとに、さらに0.5ワットが冷却、照明、またはその他の機能に使用されることを意味します。
最新のエネルギー効率の高いデータセンターには、多くの場合、1.1または1.2に近いPUEがありますが、古い施設または効率が低い施設には2.0を超えるPUEがあります。
データセンターが消費する力に影響を与える主な要素を分解しましょう。
小さなスペースのサーバーが増えると、コンピューティングのパワーと冷却の両方が必要になります。高密度ラックは10〜20 kW以上を引きつけますが、低密度のラックはわずか2〜4 kWを使用できます。
冷却は、データセンターで最大の非ITパワードローの1つです。従来のエアコンはエネルギー集約的ですが、液体冷却や自由空気冷却（外部空気を使用する）などの最新の技術は、エネルギーニーズを大幅に削減できます。
仮想化により、複数のアプリケーションがより少ない物理マシンで実行できるようになり、全体的なハードウェアと電力使用量が削減されます。仮想化をより適切に使用するデータセンターは、多くの場合、コンピューティングタスクごとの消費電力を消費します。
古いサーバーとネットワーキング機器は、多くの場合、最新のエネルギー効率の高いマシンよりも多くの電力を消費し、より多くの熱を生成します。インフラストラクチャのアップグレードは、エネルギー消費を大幅に削減できます。
涼しい気候のデータセンターは、冷却に必要な電力が少ない場合があります。そのため、多くのデータセンターはアイスランドやスカンジナビアなどの場所にあり、外気を使用して年間のサーバーを冷却できます。
エネルギー使用の規模をよりよく理解するために、いくつかの実世界の例を次に示します。
Googleのデータセンター：Googleは、1年間で約5.6テラワット時（TWH）の電力を使用して、データセンターをグローバルに動かしたと報告しました。これは、中規模の国の年間電力使用量に匹敵します。
Facebook（Meta） ：Facebookのデータセンターは、建物ごとに約3〜4 MWを消費し、大型キャンパスには複数の建物がある場合があります。
ハイパースケールデータセンターキャンパス：単一のハイパースケールキャンパスでは、町全体に電力を供給するのに十分な合計50 MW以上の負荷があります。
パワーは、データセンターの最大の運用コストの1つであり、多くの場合、人員配置に次ぐものです。 1 MWの電力は、施設の地元のエネルギー価格と効率性に応じて、年間約70万ドルから100万ドルの費用がかかります。
10 MWのデータセンターの場合、これは年間700万ドルから1,000万ドルの電力コストだけです。そのため、わずかな割合でも消費電力を削減すると、大規模な節約につながる可能性があります。
気候変動と炭素排出量に対する懸念が高まっているため、データセンターはより環境に優しいようになるという圧力が高まっています。多くの企業が投資しています：
再生可能エネルギー：Google、Amazon、およびMicrosoftは、風、太陽光、および水力を介して100％再生可能エネルギーでデータセンターを電力することを約束しています。
炭素相殺：一部の企業は、排出量を相殺するためにカーボンクレジットを購入しています。
エネルギー効率の高い設計：新しいデータセンターは、低PUE設計、改善された気流システム、より効率的な冷却技術を備えて構築されています。
また、データセンターは、機械学習アルゴリズムを使用して、ワークロードの需要に基づいて配電と冷却を最適化するために、AIベースのエネルギー管理を実験しています。
データストレージ、クラウドコンピューティング、および人工知能に対する世界的な需要は急速に成長しています。その結果、データセンターは引き続き拡大し、より多くのパワーを消費します。
International Energy Agency（IEA）によると、世界中のデータセンターは2022年に約200 TWHの電力を使用しており、この数は、特にAIの増加と高性能コンピューティング（HPC）の増加により、大幅に増加すると予想されています。
新しいテクノロジーとよりスマートなデザインは、上昇する力の需要と持続可能性の目標のバランスをとる上で重要です。
それで、データセンターにはどのくらいの電力が必要ですか？答えは施設の規模と目的に依存しますが、小さなセットアップの数百キロワットからハイパースケールキャンパスの100メガワット以上までの範囲です。パワーは、サーバーの実行を維持することだけでなく、冷却、配電、施設の運用にも必要です。
デジタルサービスに対する需要の高まりにより、データセンターは将来的にはエネルギー集約型のみになります。ただし、エネルギー効率、再生可能電力の統合、よりスマートなインフラストラクチャ管理の進歩により、最新のデータセンターがグローバルなコンピューティングニーズを満たしている間、環境フットプリントを減らすのに役立ちます。
データセンターのパワーダイナミクスを理解することは、技術の専門家、ビジネスリーダー、環境政策立案者にとっても不可欠です。サーバーファームの建設であろうとクラウドサービスを使用している場合でも、デジタルの世界を動かす目に見えない電気は、グローバルなエネルギー環境の重要な部分です。
