今週、ワシントンD.C.郊外で発生した1本の送電線の障害により、3ギガワット超のデータセンター需要が1分未満でPJMの電力網から消失し、地域一帯で照明がちらつく電圧スパイクが発生した。

この事象の安定化には11分超を要し、AIデータセンターが急速に拡大し、別の時代に構築されたインフラに新たな需要を課すなか、米国最大の電力網の強靭性を巡る懸念が再燃している。

送電線障害がPJMの急激な負荷低下を引き起こす

ニュージャージー州からイリノイ州までの6,700万人の顧客向けに電力を管理するPJM Interconnectionは、送電線が倒れた後にこの混乱を経験した。通常であれば、電力網はこうした事象から数秒以内に回復する。今回の場合、この障害はより広範な連鎖反応を引き起こした。

世界で最もデータセンターが密集している北バージニアのデータセンター群は、電圧変動を検知し、ほぼ同時にバックアップ電源へ切り替えた。約30秒以内に、およそ3.1ギガワットの需要が電力網から消失した。

住宅用IoTセンサーを通じて電力網の品質を監視するスタートアップ、Ting Labsが収集したデータによると、その後、電力網は再均衡を始める前に3.49ギガワットの供給過剰を記録した。

停電は発生しなかったが、この事象により広範囲で照明のちらつきが起き、集中したデータセンター負荷がいかに迅速に電力網の安定性に影響し得るかが示された。ON.EnergyのCTOであるRicardo de Azevedoは、この事象を「炭鉱のカナリア」と表現した。

この切断の規模は、2024年に60のデータセンターが同じ電力網から同時に1.5ギガワットの負荷を取り除いた同様の事象の2倍だった。

AIデータセンターがエネルギーインフラに新たな圧力を加える

Synapse Energy Economicsによると、データセンターは現在PJMの負荷の約6%を占めている。2040年までに、その割合は24%に上昇すると予測されている。

電力網では、供給と需要をほぼ完全に均衡させ続ける必要がある。大規模な負荷が同時に切断されると、電圧が低下または急上昇し、それがさらなる保護的切断を引き起こす可能性がある。この課題は、多くの大型施設が一つの地域に集まっている場所で特に深刻だ。自動化された機器が同じ擾乱にほぼ同じ瞬間に反応する可能性があるためだ。

Independent Electricity System Operatorのシニア・マーケットモデル専門家であるAli Zain BanatwalaはBitcoin Worldに対し、データセンターは一斉に動作するのではなく、「順次、切断または再接続する」必要があると述べた。より秩序立ったプロセスであれば、電力網運用者は事前に堅牢な手順を準備できるようになる。

この問題はPJMに限られない。テキサス州のERCOTを含む米国各地の電力網運用者は、データセンターのような大規模負荷に対し、切断するのではなく、擾乱を「ライドスルー」することを求め始めている。ただし、そのアプローチを支えるために必要な技術は、まだ大規模に導入されている途上にある。

バッテリー支援システムが電力網の変動低減を目指す

ON.Energyを含むスタートアップは、サーバーだけでなく冷却装置やその他の機器も対象に、データセンターキャンパス全体向けに設計された無停電電源システムを開発している。

このシステムは実質的に、データセンターをバッテリー群と高度な電力変換設備の背後に配置する。電力網側から見ると、その施設は突然の変動要因ではなく、安定的で予測可能な負荷として映る。

ON.Energyのシステムは、電力が急増した際にはバッテリーを充電し、低下した際には電力を送り出すことで電力変動を吸収でき、その応答はミリ秒単位で行われる。De Azevedoによると、同社は現在、4つのデータセンターキャンパスに合計3ギガワット分のシステムを設置している。

このアプローチにより、データセンターは、エネルギー集約的なAIトレーニングを含むコンピューティング負荷を、電力網を乱すことなく増減させることも可能になる。これは、電力網の擾乱時に自らを守ることだけを目的にデータセンターを設計する段階から、電力システムの協調的な参加者として運用するよう設計する段階への転換を示している。

電力網計画では協調が引き続き中心課題

今週の送電線障害は大惨事を引き起こさなかったが、主要なデータセンター負荷が同時に切断されると、局所的な事象が大規模かつ急速な電力網の反応を生み出し得ることを示した。

3.1ギガワットの負荷喪失は、2024年の比較可能な事象の2倍の規模だった。AIデータセンターの数とエネルギー使用量が増えるにつれ、電力網運用者、データセンター開発者、技術提供企業は、大規模負荷がどのように電力網へ接続し、相互作用するかについて調整する圧力を強められている。

想定される対策には、段階的な切断・再接続プロトコルに加え、施設が直ちに切断せずに電力網の変動に耐えられるようにするバッテリー支援のライドスルーシステムが含まれる。運用者とデータセンター所有者にとって次の試金石は、AIインフラのより大きなクラスターが地域の電力需要に占める割合をさらに高める前に、こうした実務を標準化できるかどうかだ。

FAQs

Q1: ワシントンD.C.地域で照明がちらついた原因は何か？

送電線の障害後、3ギガワット超のデータセンター負荷がほぼ同時に切断されたことで、PJMの電力網に電圧スパイクが発生したことが原因だった。需要の急減により電力網に供給過剰が生じ、電圧が上昇した。

Q2: データセンターの切断事象はどの程度一般的なのか？

こうした事象はより一般的になりつつある。今週の事象は、2024年に60のデータセンターが同じ電力網から1.5ギガワットを切断した同様の事象の2倍の規模だった。報告書で引用された専門家は、データセンターが電力網負荷に占める割合を高めるにつれ、こうした事象は増えると述べている。

Q3: データセンターによる将来の電力網混乱を防ぐには何が役立つのか？

考えられる解決策には、データセンターに対して同時ではなく段階的に切断または再接続することを求めることや、施設が切断せずに電力網の変動をライドスルーできるようにする、バッテリー支援の無停電電源装置などの技術を導入することが含まれる。