[セッションレポート]規模に応じたウォーター・スチュワードシップと再生可能エネルギー (SUS211) #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「Water stewardship and renewable energy at scale」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

お客様のために持続可能なビジネスを構築するために、AWSはウォーター・スチュワードシップと再生可能エネルギー・プログラムの規模を拡大し続けています。このセッションでは、AWSがどのように水効率を継続的に改善し、データセンターの冷却に再生水を使っているかを学びます。また、AWSが世界中で支援している水補充プロジェクトや、AWSや他の組織が水の利用可能性を高めるためにどのようにAWSのサービスを利用しているかについてもご紹介します。また、AWSが再生可能エネルギープロジェクトの監視、管理、最適化にAWSのサービスをどのように利用しているか、2025年までに100%再生可能エネルギーで運営する道を歩み続けるアマゾンの発電量を最大化する方法をご紹介します。

オンデマンド動画

概要

ウォーター・スチュワードシップ/水の管理

私たちはウォーター・ポジティブと呼ばれる新しいサステナビリティの取り組みを発表しました。その目標は、2030年までに私たちが直接業務で使用する水よりも多くの水を地域社会に還元することです。この目標を達成するために、私たちはいくつかの方法をとります。

目標を達成するための最初の方法は、持続可能な水源に切り替えることです。多くの人は毎日蛇口をひねるときれいな飲料水が出てきますが、データセンター業界の多くは、そのきれいな飲料水を使ってデータセンターを冷却しています。しかし、実は、冷却にはより低い品質の水を使うことができるのです。そこで私たちは、冷却水としてリサイクル水などの低品質の水を使うように、できる限り変えていこうとしています。

次の戦略は、水の効率化です。今週行った発表の中で重要かつエキサイティングだったのは、データセンターにおける水の使用効率指標を初めて発表したことです。そして、1キロワット時あたり2.5リットルしか使用していないことを示すことができました。これはデータセンターの水利用効率に関する標準的な指標です。全世界で使用するすべての水を、使用するすべてのエネルギーで割ったものです。業界全体を見渡しても、1キロワット時あたり5リットルというのは非常に効率的です。

3つ目は、冷却水の再利用です。先ほど申し上げたように、私たちは冷却水を可能な限り何度も循環させていますが、ある地点で冷却水を排出し、新しい水を取り入れなければならなくなります。しかし、排出した水は、灌漑など他の用途に使用してもまったく問題ありません。そこで、可能な限り、その水を直接コミュニティに提供し、使ってもらえるようにしています。

水のサステナビリティ・プログラムの最後の部分である「ウォーター・ポジティブ」な目標は、コミュニティ内のプロジェクト（水補充プロジェクトと呼びます）を支援することです。 このプロジェクトは、その地域の水問題に応じて、世界のさまざまな地域で行われています。

私たちは、清潔な水へのアクセスを拡大することを目的としたwater.orgという世界的な非営利団体とパートナーシップを結びました。 彼女とその家族は、インドのハイデラバード地域に住んでいます。このプロジェクトが始まる前は、きれいな水や衛生設備にアクセスすることができませんでした。近所のタンクローリーから水を買い、トイレは共同トイレを使用していました。毎日、きれいな水を手に入れるために、多くの時間とお金を費やしていたのです。私たちはwired.orgや地元のマイクロファイナンス機関と協力し、彼女が家に水と衛生設備を導入できるよう、非常に少額のローンを提供することに成功しました。

もうひとつは、ロンドン郊外のテムズ川流域で行っているプロジェクトです。この夏、ロンドンは記録的な猛暑と過去50年間で最も乾燥した夏を経験し、地域の水資源に大きな負担がかかったというニュースをご存知でしょうか。私たちは、リバーズ・トラストという団体と、ケネット川を管理している地元のパートナーとともに、テムズ川の支流に湿地帯を作る活動を昨年から行っています。

まとめとして。私たちがこれまでに達成した主な統計は以下の通りです。20のデータセンターで再生水を使っています。水の効率についてはすでにお話ししたとおりですが、これは業界をリードする数字です。私たちは、データセンター業界がいかにして水の使用効率を高められるかを示す先導的な存在になりたいと考えています。

再生可能エネルギーへの取り組み

2019年、Amazonは、企業、組織、個人、パートナーからなるクロスセクターコミュニティを構築し、気候危機に対処し、経済の脱炭素化の課題を解決するために、グローバルな楽観主義とともに、気候公約を設立しました。気候公約とは、パリ協定より10年早く、2040年までに排出量ゼロを達成することを約束するものです。

アマゾンは、世界最大の再生可能エネルギー購入企業として、380を超える再生可能エネルギー・プロジェクトを持っています。アマゾンは現在、21カ国で再生可能エネルギープロジェクトを展開しており、その中には160の風力発電所と太陽光発電所が含まれています。また、220の屋上太陽光発電プロジェクトは、19ギガワットの再生可能エネルギー容量に相当し、アマゾンが設立した再生可能エネルギープロジェクトの合計は、5万ギガワット時以上のクリーンエネルギーを生み出すことになり、これは米国の480万世帯の年間電力に相当する量です。2021年末までに、アマゾンは事業全体の85%の再生可能エネルギーを達成します。

従来のエネルギー源とは異なり、再生可能エネルギーは生産量が変動します。そのため、再生可能エネルギー資産への投資は、より高く、より安定した出力が得られる可能性が高い場所に集中します。例えば、米国では、雲が少なく、大気中の汚染物質が少ない地域があります。風力発電では、歴史的に風が強く、より安定している地域があります。また、天候だけでなく、季節性も考慮する必要があります。例えば、コロラド州デンバーのような都市では、6月には12月の約3倍ものエネルギーが供給されます。このような場所に再生可能エネルギー発電設備を設置すれば、安定した高い発電量を得られる可能性は高くなりますが、保証はできません。

アマゾンのエネルギー・ポートフォリオが拡大するにつれ、エネルギー市場の変動、エネルギー市場価格、電力網の混雑の影響を受けることが多くなっています。

天候が再生可能エネルギー発電に与える影響について私たちが考慮しなければならないのは、天候パターンによる日々の影響だけではありません。異常気象や、エルニーニョ現象やラニーニャ現象といった長期的な気候パターンを経験することが多くなってきています。

そこで私たちは、世界中の太陽光発電や風力発電、バッテリーの容量を管理し、最適化するために、再生可能エネルギー最適化と機械学習ベースのソリューションを開発しました。 REOは、AWS上に構築されたユーティリティ規模のソリューションで、データ取得と分析を自動化し、クリーンエネルギーを必要な場所に最大限に供給します。 REOは、再生可能エネルギー資産、グリッド、電力市場、気象データなどの外部フィードからリアルタイムのIoTデータを収集し、構造化されたデータレイクに変換しています。その後、数百万件のデータポイントで学習した機械学習モデルや最適化アルゴリズムを適用し、グリッド上のクリーンエネルギーやバッテリーストレージの供給を改善します。

AWSのクラウド上でどのようにこれを構築したのか、もう少し詳しく見ていきましょう。プロトコルコンバーター、データヒストリアン、Web APIなど、エッジにある数千のデバイスから数百万のデータポイントを取得するために、主に2つの方法を使用しています。 まずREOは、AWS IoT Greengrassのストリームデータを使用します。そのデータをAWS Kinesisに読み込ませ、バッチ処理とエクスポート機能を実現しています。 また、あるソースからのデータは、直接ストリームするのではなく、APIを介して来るかもしれません。AWS Lambda関数がAPIからデータを読み取り、Amazon Kinesisにデータを送信するようにスケジュールされています。 私たちは、すべての生データを保存するためにTimestreamを選びました。Timestreamは、高速でスケーラブル、かつサーバーレスの時系列データベースです。低コストで高いパフォーマンスを発揮します。

私たちは、3つの異なるレベルのデータ純度を持つS3上に構築されたデータレイクにデータを送信しています。これにより、QuickSight RedshiftやAthenaなどのサービスを使ったアドホックなクエリや可視化、Amazon ForcastやSageMakerなどのサービスを使ったMLモデルの開発が可能になります。

私たちは、グリッド上のリソースのディスパッチを支援する最適化アルゴリズムと運用ダッシュボードの生産出力のより良い予測を行うのに役立つ機械学習モデルを開発しました。これは、リアルタイムのデータに基づいた洞察を提供するものです。このようなダッシュボードを使えば、再生可能エネルギー発電資産のグリッドポートフォリオをほぼリアルタイムで可視化することができます。

ここでは、風力発電所のタービン性能を示すヒートマップが表示されています。各行は、1つのタービンの出力を時系列で表しており、出力が高いほど濃い赤、低いほど青で表示されています。例えば、紫色の実線は、1日中オフラインになっているタービンを示していますが、おそらくメンテナンス中か、その他の運転上のイベントであることが考えられます。さらに興味深いことに、発電量が最大になる日の初めにオフラインになったタービンが2基あります。これは定期メンテナンスのためです。もしかしたら、最も生産性の高い時間帯にタービンが停止するのを避けるために、メンテナンスの時間を1日の後半にずらすべきかもしれません。この発電所から何千マイルも離れた場所にいるスマートな発電所オペレーターは、このヒートマップを見て、すぐに運転状況を把握することができます。

私たちは、コミットメントの達成を支援するために、REOの構築を続けていきます。また、私たちの学習、ツール、イノベーションを共有し、お客様がサステナビリティの目標を達成するのを支援します。Amazonは、サステナビリティに取り組み、投資しています。それは、地球にとっても、ビジネスにとっても、お客様にとっても、地域にとっても良いことだからです。

まとめ

AWSの水の管理と再生可能エネルギーへの取り組み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。