[セッションレポート]AWSグローバルインフラストラクチャにおけるサステナビリティ (Sustainability in AWS global infrastructure (SUS204)) #reInvent

AWS認定トレーニング講師の平野@おんせん県おおいたです。

今日は「Sustainability in AWS global infrastructure」というタイトルのセッションについてレポートします。

セッション紹介

AWSは、世界で最も包括的で広く採用されているクラウドを提供するグローバルインフラストラクチャにおいて、サステナビリティの革新に取り組んでいます。これは、AWSのお客様が期待する効率的で弾力性のあるサービスを提供する一方で、環境フットプリントを最小化することも含まれます。本セッションでは、2040年までに炭素排出量ゼロを達成するというアマゾンの目標に向けて、AWSがどのようにビジネス全体の効率化と炭素排出量の削減を続けているかをご紹介します。また、AWS InCommunitiesがAWSのデータセンターがある地域に与えるポジティブな影響についてもご紹介します。

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概要

Amazonは、2019年にグローバル・オプティミズムと「The Climate Pledge(気候公約)」を設立しました。企業や個人、パートナーなど、セクターを超えたコミュニティを構築し、みんなで気候の危機に対処するためです。The Climate Pledgeは、パリ協定より10年早い2040年までに炭素排出を純ゼロにすることを公約として掲げています。

企業がThe Climate Pledgeに参加する場合、3つのことを約束することになります。

• 定期的な報告
  • スコープ1、2、3において、温室効果ガス排出量を定期的に測定し、公表します。
• カーボンエリミネーション
  • 実際のビジネスの変化やイノベーションを通じて、脱炭素化戦略を実施する。
• 信頼できるオフセット
  • 2040年までに年間炭素排出量ゼロを達成するために、定量的、実質的、永続的、社会的に有益なオフセットを追加し、残りの排出量を中和するための行動をとること。

34カ国、54業種にまたがる375以上の組織がThe Climate Pledgeに署名しています。これらの企業は、物流、金融技術、消費財など、経済全般にわたるさまざまな部門から集まっているので、本当に重要です。気候変動に関する誓約は、私たちの「北極星」のようなものです。

AWSとアマゾンの持続可能性について考えるとき、最初はエネルギー効率から始まります。これは、AWSのインフラストラクチャのDNAである運用効率と密接に関連しています。エネルギー効率について考えるとき、私たちは今あるリソースをできるだけ効率的に使うことを考えています。そして、テクノロジースタックの上からも下からも考えています。つまり、物理的な建物やデータセンターから、チップレベルに至るまで、すべてを操作しているのです。

チップレベルから始めましょう。これは、AWSで電力効率を向上させるために行っている最も目に見える革新的な方法の1つです。AWSのグローバルインフラは、私たち独自のカスタムハードウェアで構築されています。サーバー、ルーター、プロセッサーは、すべてAWSのお客様のワークロードを実行するためにカスタム設計されています。

サステナビリティを考慮した設計の一例として、新しいGraviton3プロセッサがあります。これはお客様に優れたコストパフォーマンスを提供するだけでなく、Graviton3つのチップは、同じコンピューティングリソースを60％少ない電力で提供します。

機械学習やAIのワークロードに向けては、新しい推論チップInferentiaは最も電力効率の高い機械学習チップです。

チップレベルから、大規模な物理的建物、つまり当社が運営するデータセンターに至るまで、当社はサステナビリティを念頭に置いたインフラ設計を続けています。最新のデータセンター設計では、設計段階で数値流体力学などの手法を用いてデータセンターをモデル化し、可能な限り効率的に運用できるようにしています。クラウド上でデータセンターの数値モデルを作成し、設計パラメータのファンスピードの設定値を素早く変更することで、どの設計が最も効率的かを見極めることができるのです。

データセンターを設計したら、運用を開始しなければなりません。データを追跡し、パフォーマンスがベンチマークに適合していることを確認するために、何度も繰り返し行います。データセンターの予想負荷、想定消費電力、および実際のデータセンターの消費電力を数日分プロットしています。この予想消費量の曲線を作成するために、S3、Lambda、Thena、RedshiftなどのAWSサービスを使ってモデルを作成し、Amazon sustainability Data Initiativeなどから気象データセットを取り込みました。このモデルを使って、外の状況に基づいて、データセンターの電力消費量を予測します。そして、素早いフィードバックループを構築することで、反復を続け、ビルが可能な限り効率的に稼働していることを確認することができるのです。

451 Researchの調査によると、AWSのクラウドは、米国内のオンプレミスデータセンターと比較した場合、3.6倍のエネルギー効率になることが分かっています。また、欧州やアジア太平洋地域のオンプレミスデータセンターと比較すると、5倍のエネルギー効率になります。また、クラウドに移行することで、お客さまの二酸化炭素排出量を80%削減できることもわかりました。そして、この数字は、私たちのポートフォリオ全体が100%再生可能エネルギーに到達する頃には、96%まで増加すると見込んでいます。

では、どのようにしてこのような効率性を実現するのでしょうか。その大きな理由は、先ほどお話しした、データセンター内のハードウェアの設計を常に見直すという取り組みにあります。もうひとつの理由は規模です。規模の経済がコストパフォーマンスを向上させるのと同じように、エネルギー効率も向上します。また、エネルギー効率や利用率にも貢献します。規模の大きさだけでなく、サーバーやラックにかかるお客様の負荷を動的に分散できるため、より高い稼働率でインフラを稼働させることができるのです。

エネルギー効率を重視するだけでなく、私たちは水の使用量とその持続可能性にもこだわっています。今週初めには、「ウォーター・ポジティブ・ゴール」を発表し、とても興奮しています。ウォーター・ポジティブ・ゴールとは、2030年までに、私たちが直接事業で使用する以上の水を、事業を行っている地域社会に還元することを約束するものです。

水のサステナビリティプログラムはすでに大きく前進しています。20カ所のデータセンターを再生水に切り替え、私たちが活動する地域により多くの飲料水を供給できるようになりました。これは、冷却に使用する水をいかに効率的に使用するかを示す指標で、1キロワット時あたり5リットルという業界トップレベルの数値を記録しています。オレゴン州では、データセンターで消費される水のほぼすべてを農業地域にリサイクルしています。データセンターの冷却水を下水道に流すのではなく、灌漑用水路に流し、データセンター周辺の農家がその水を灌漑に利用しているのです。そして最後に、私たちがこれまでに完了または進行中の水補充活動により、私たちが事業を行う地域社会に年間24億リットル以上の水を追加する予定です。

さて、エネルギー効率と水利用効率の向上により、使用量を減らしていることはお話しました。しかし、データセンターでは今後も電力を使い続けることがわかっています。そして、その電力が持続可能でカーボンフリーであることを確認したいのです。気候変動に関する公約を発表したとき、私たちのビジネスを脱炭素化するために本当に迅速に行動できる分野があることを知り、再生可能エネルギーがそのひとつであると考えました

2020年にThe Climate Pledgeを発表した後、私たちはそのポートフォリオをわずか1年で6.5倍に増やしました。これは、ワシントンDCのような大都市を2度動かすのに十分な再生可能エネルギーです。 そして2022年、私たちは過去最大の年を迎え、世界中でさらに7000メガワットの再生可能エネルギープロジェクトを発表し、19000メガワットの容量を持つようになりました。このプロジェクトが稼動すれば、スイスの国土面積を賄えるほどの再生可能エネルギーを生み出すことができます。

アマゾンが世界最大の再生可能エネルギーの法人買い手であることを、私は誇りに思っています。私たちは世界中で380を超える風力発電や太陽光発電の製品を扱っています。そのうちの160件は、カリフォルニア州ハッチャピーにある風力発電所のような、大規模な風力・太陽光発電プロジェクトです。残りのプロジェクトは、屋上への設置、フルフィルメントセンター、ホールフーズマーケットです。私たちの再生可能エネルギー・ポートフォリオを合計すると、米国の480万世帯の電力をまかなうことができます。これは年間5万ギガワット時です。そして、昨年の2021年。アマゾンは85％の再生可能エネルギーで事業を展開し、今年はそれをさらに向上させ、2025年までに再生可能エネルギー100％への道を歩み始めています。

私たちの再生可能エネルギープロジェクトがますます世界中で見られるようになってきていることです。再生可能エネルギー・ポートフォリオを拡大し始めた当初は、米国とヨーロッパを中心に事業を展開していました。これには2つの理由があります。まず、AWSは米国と欧州の両方で大きな存在感を示していますが、この地域は再生可能エネルギー市場や産業が成熟しています。そのため、かなり大きなスケールで迅速に行動することができます。しかし、最近では、世界の新しい国々に目を向けています。

インドでは、電力網に占める石炭の割合が78％で、電力網の炭素強度は世界平均よりも高くなっています。私たちのプロジェクトは、インドや2022年の炭素削減に大きな影響を与えることができると考えています。インドで最初に発表した3つのプロジェクトは、合計で420メガワットです。これらの再生可能エネルギー・プロジェクトは、ムンバイの地域と、ハイデラバードの新しい地域の電力を100％再生可能エネルギーで供給するものです。これらのプロジェクトを合わせると、年間100万メガワット時以上のクリーンな電力を生み出すことになり、これはニューデリーの一般家庭36万戸分の電力に相当します。

reinventでさらに2つのプロジェクトを発表する予定です。風力と太陽光のハイブリッドプロジェクトでです。風力発電と太陽光発電を組み合わせる理由は、発電プロファイルを補完するためです。太陽光発電は午前中に発電量が上がり、正午には固定され、午後には下がります。一方、風力発電は午後遅くまで発電量が上がり、夜には安定します。この2つの発電プロファイルは互いに補完し合うので、これらのプロジェクトでより多くのクリーンエネルギーをグリッドに供給し、炭素除去に大きな影響を与えることができます。

トラバースソーラーとカナダで2GWを超えるプロジェクトをオンライン化することができました。このようなプロジェクトの開発には2〜3年かかります。Amazonが開発者に話を聞きに行き、私たちが関心を持つような特性を持つプロジェクトを探すことから始まります。データセンターと同じ電力系統にあるか？また、一定の財務基準を満たしていること。開発者は、プロジェクトを建設する地域社会と良好な関係を築いているか？アマゾンは、これらのプロジェクトに対して、再生可能な電力を長期にわたって購入することを約束します。

シンガポールは利用可能な土地がないため、新しい再生可能エネルギー・プロジェクトを立ち上げるのは非常に困難な場所です。このプロジェクトでは、地上設置型トラッキングシステムを採用しています。太陽電池パネルが、一日中、空を横切る太陽を追跡するのです。

私たちの再生可能エネルギー・ポートフォリオは目的のための手段であり、その目的とは二酸化炭素の排出を削減することです。私たちの再生可能エネルギー・ポートフォリオがすべて稼働すれば、毎年1,900万トンの炭素を回避することができます。この数字は、ポルトガルの国土面積と同じ大きさの森林に吸収される炭素の量に相当します。この量の炭素が、アマゾンの再生可能エネルギー・ポートフォリオによって、毎年大気中に放出されるのを回避してきたのです。

さて、私たちはこのとても大きな再生可能エネルギー・ポートフォリオをどのように管理するか考えなければなりません。 2019年以前は毎月の請求書を見て、発電量を確認していました。 それでは、最適化もできないし、改善もできないということになります。

そこで私たちは、再生可能エネルギー・ポートフォリオを管理するためのスケーラブルなソフトウェアをAWSのクラウド上に構築しました。IoTの時系列データベースにはGreengrassなどのAWSサービスを利用し、その情報を機械学習やAIモデルにかけて、再生可能エネルギー・ポートフォリオのパフォーマンスを最適化するのに役立っています。

さて、電力供給による二酸化炭素排出量の削減についてお話しました。しかし、AWSのグローバルインフラにおける炭素排出源はこれだけではありません。間接排出と呼ばれる二酸化炭素の排出源もあります。これは、私たちが直接排出するわけではないものの、私たちの事業によって影響を受ける排出物です。どのようなビジネスにも、このような間接排出があります。そして、ほとんどのビジネスでは、サプライチェーンの一部であることを意味します。

データセンターの建設では、コンクリートと鉄鋼は、物理的なデータセンター内で炭素を最も多く排出する要因です。しかし、私たちは、これらの材料に含まれる炭素を削減するためのイニシアチブをとっています。例えば、米国での新しい標準設計では、米国西部地域で使用している一般的なセメントよりも炭素集約度が20%低い新しいタイプのセメントを採用しています。 鉄鋼でも同じことを行っています。電気炉を使った新しい鉄鋼製造技術に移行し、その電気炉の電力を100％再生可能エネルギーで賄えば、鉄鋼の体積炭素量を減らすことができると特定しました。セメントと同じようなものです。AWSは、製鉄所やメーカーに、低炭素材料の市場がここにあるというシグナルを送るのです。

AWSのハードウェア製造に伴う炭素の排出もあります。特にシリコンチップは製造が複雑で、エネルギーを大量に消費します。サプライチェーンを持続可能にして二酸化炭素排出量を削減する方法は、AWS内部で行っていることとほぼ同じで、サプライヤーと協力して、工場やサプライチェーンをできるだけ効率的に運営するように努めています。また、工場では100％再生可能エネルギーで電力を供給しています。

サステナビリティをインフラやオペレーションに統合するだけでなく、サステナビリティ・プログラムとコミュニティ・エンゲージメント・プログラムとを結びつける機会も模索しています。

先日、バージニア州リッチモンドにあるアマゾンの太陽光発電プロジェクトのひとつを、プリンス・ウィリアム郡の高校生のグループと一緒に訪問することができました。この生徒たちは、クリーンテクノロジーや再生可能エネルギーの分野でのキャリアについて学ぶことに関心を持っています。

AWSには、AWS and communitiesというプログラムがあります。これは、アマゾンのスケールとリソースを活用して、私たちが事業を行う地域社会にプラスの利益をもたらす地域貢献プログラムです。

私たちは、すべての人が健康な地球で尊厳のある生活を送る機会を持てるような世界を作ることに専心しています。そこで、データセンターを建設・運営している地域社会にポジティブな影響を与えるために、AWS and communitiesと呼ばれるプログラムを立ち上げました。私たちがポジティブな影響を与えるとともに、コミュニティの人々も私たちと一緒にポジティブな影響を与えることができるようにします。

AWS and communitiesの活動には4つの柱があります。1つ目はSTEAM教育、公平性、アクセスで、STEAMとは、科学、技術、工学、芸術、数学、教育、公平性、アクセスです。そして2つ目は、地域の技術向上です。3つ目は、環境スチュワードシップです。そして最後に、私たちが「take on a cause」と呼んでいる、従業員のエンゲージメントです。このように、地域社会に長期的な影響を与えるために、私たちはすべての活動を4つの分野、すなわちSTEAM教育、公平性、アクセスに関連付けるよう心がけています。つまり、次世代のビルダーを育成することです。

Think Big Spacesは、通常の教室を越えて、生徒が何でも関連する職業に興味を持ち、探求する場所を提供します。そして、これらのスペースは、学習へのハンズオン、マインドオンアプローチを奨励しています。そして、生徒たちが自分たちの姿を見て、「あの人たちができるのなら、私たちもできる」と思えるようなつながりを作ろうとしているのです。また、「AWS Girls' Tech Day」というプログラムがあり、世界中で展開しています。女の子もテクノロジーの中に自分を映し出して、テクノロジーにおけるジェンダーギャップを減らしていくことができるようにします。そして、CloudRoomは、私たちの最も新しい代表的なプログラムです。私たちは、ボランティアのパワー、興奮、熱意を活用しています。9歳から14歳までの学生を対象に、技術分野への進路を確保するための支援を行っています。

南アフリカでは、社会的地位が低く十分な教育を受けていないコミュニティの17,000人以上の学生が、スマートフォンのアプリを使って2カ月以内に重要なデジタルスキルを身につけました。このアプリは、Amazon Web Servicesのサポートにより、アフリカの有識者によって開発されました。「Rangers」はオフラインのスマートフォン用ゲームアプリで、学生たちは携帯電話を使って、密猟者を捕まえるための網に挑戦しています。そして、サイを救おうとしているわけです。南アフリカ共和国の何千人もの若者が、コンピュータを使わずに問題解決とコーディングを学ぶことができるのです。このアプリは、AWSの支援を受けたアフリカ人により開発されました。この低価格のアプリは、従来から教育に使われているような機器やサービスがない地域で、子どもたちが重要なスキルやデジタルキースキルを身につけるのに役立っています。「レンジャーズ」のアプリは、こうした障害に対応し、Android携帯を使用します。Android携帯は、アフリカ全域で最も広く採用されているOSで、市場シェアは80％を超えています。

次に紹介するのは、「Stepping Stonesアライアンス」です。オレゴン州東部の地域住民に対する支援サービスやシェルターのニーズの高まりに対応するために設立されたものです。このプロジェクトには、最も必要としている人たちのために安定した住居を整備するための施設支援サービスやリソースが含まれています。

最も新しいリージョンのひとつであるハイデラバードでの取り組みの一環として、ハイデラバードの拠点周辺の学校やコミュニティで植樹を開始しました。これまでに1万本以上の木が植えられ、生物多様性に富んだ空間となっています。

最後に、ダブリンでは、南ダブリン郡議会と協力して、データセンターから出る熱を再利用しています。AWSデータセンターからリサイクルした熱を公共部門の住宅・商業顧客に提供します。このシステムは当初、47,000平方メートルの公共施設の暖房を予定しており、これは市のクロークパークの3倍の広さに相当するほか、3000平方メートルの商業施設、135戸の手頃な価格の賃貸住宅を暖める予定です。また、この地域暖房システムの第一期工事では、年間1,500トンの二酸化炭素を削減することができると予測されています。AWSは、再生熱をスキームに無料で提供し、さらにヒートポンプ技術を組み合わせて、ヒートワークスとして取引している地域暖房会社がエンドユーザーに安価で販売します。

このように、サステナビリティのための分科会がいくつも開催されています。皆さんも、この1週間、さまざまなセッションに参加してみてください。

まとめ

AWSが取り組んでいるサステナビリティについてのセッションを紹介しました。ご興味があれば上記のリンクよりセッション動画をご覧ください。