国内外で増えるAIデータセンターの水消費、冷却技術と立地で抑制へ

抗議の背景と水使用の実態

米国テキサス州からニューメキシコ州、アリゾナ州にかけて、データセンターの水使用や電力消費に抗議する住民の声が広がっている。プラカードには「水を守れ」「人々のために水を、AIのためにではない」といった文字が掲げられた。データセンターはサーバーを冷却するために水を蒸発させる方式を多く採用しており、その水使用が地域の水資源を圧迫するのではないかという懸念がある。

データセンター内のプロセッサは最大で華氏176度（約80度）に達することがあり、冷却は必須だ。ただし、水使用量をめぐる議論は複雑で、インターネット上ではチャットボットが1回の問い合わせで500mlの水を消費するという主張がある一方、AIの水問題は存在しないという意見もある。実態はその中間にある。

消費量の推計と誤解

研究者の推計では、2023年に米国のデータセンター冷却システムが消費した水は660億リットルで、全米の水消費量の1%未満だ。一方、コーネル大学のFengqi You氏らの予測では、2030年には米国のデータセンターが年間731億〜1125億リットルを消費する可能性がある。最大値はニューヨーク市の年間飲料水供給量にほぼ匹敵する。

この数字には冷却だけでなく、データセンターに電力を供給する発電所の水使用も含まれている。石炭やガスを燃やす火力発電では、蒸気を冷やして水に戻すために大量の水を使う。太陽光や風力に切り替えれば、水使用を大幅に減らせるという点が重要になる。また、You氏は、水不足が深刻なアリゾナなどではなく、干ばつリスクが低く再生可能エネルギーが豊富なモンタナ州やネブラスカ州などに立地すれば、将来の水使用量を最大86%削減できると述べている。

冷却技術の進化と限界

従来のデータセンターは、ファンでサーバーから熱を排気し、冷却水を建物内に循環させて空気を冷やす方式だった。温まった水は冷却塔に送られ、蒸発によって熱を逃がす。この蒸発冷却は大量の水を消費する。一方、AI特化型データセンターでは、Amazon、Microsoft、Googleなどが液体冷却を導入している。液体冷却は配管内の水でプロセッサを直接冷やす閉回路方式で、水の蒸発による損失は原則としてない。

ただし、高温多湿の環境では、配管周囲にミストを噴霧するなど追加の水を使う冷却が必要になる場合がある。テキサス大学オースティン校のVaibhav Bahadur氏は、テキサス州のAIデータセンターの多くは真夏の最も暑い時期だけ水ベースの冷却を使うと話す。NVIDIAの持続可能性責任者Josh Parker氏は、最新のプロセッサは華氏113度（約45度）の水で冷却できるため、外気がその温度を超える熱波の時期を除けば、ファンと周囲の空気で熱を逃がせるという。

企業の取り組みと課題

大手テクノロジー企業も水使用の削減目標を掲げている。Amazon Web Servicesは2030年までに「ウォーターポジティブ」、つまり直接使用する水以上に地域社会へ水を還元することを目指しており、2024年時点で半分以上を達成しているという。Googleはデータセンターが消費する真水の120%を2030年までに涵養する計画だ。OpenAIも水使用を最小限にする計画を公開している。

さらに、欧州ではデータセンターの廃熱を地域暖房システムに供給する試みもある。一方で、カリフォルニア大学リバーサイド校のShaolei Ren氏は、プロセッサを高温で動作させると計算性能に悪影響を及ぼす可能性や、同じ施設内にある非AIサーバーは高温に耐えられないという懸念を指摘する。技術的な解決策はまだ発展途上だ。

不確実性と今後の焦点

現時点では、大手テクノロジー企業の水使用データは不完全で一貫性がないと専門家は指摘する。実際の消費量は、データセンターの立地、地域のエネルギー構成、気候、設計によって大きく変わる。マサネット氏は「選択肢の一つを選べば数字は桁外れになる。別の選択肢を選べば、はるかに低い数字になる」と述べ、今後の技術選択と政策が帰趨を分けると強調する。

浸漬冷却や海洋設置型データセンターなど新しい技術も登場しているが、導入にはコストや保守の課題がある。データセンターの水使用問題は、地域社会との合意形成と長期的な環境戦略の両方が求められるテーマになりつつある。