電線の断線により、AIデータセンターの問題が露呈。その解決策はこちら。

今週、ワシントンD.C.近郊で送電線の故障が発生した。通常であれば、電力網は数秒で復旧するはずだが、今回は3ギガワットを超えるデータセンターの負荷がほぼ同時に落ちたため、復旧に10分以上を要した。

家庭用コンセントを通じてIoTセンサーネットワークを運用するスタートアップ企業「Ting Labs」のデータによると、この事象により、バージニア州北部からシカゴに至るPJM送電網全域で電圧スパイクが発生した。

この事象は停電には至らなかったものの、地域全体で照明のちらつきを引き起こした。これは、データセンターが電力網に及ぼす影響がますます大きくなっていることを浮き彫りにするものであり、専門家たちはこの傾向が今後さらに一般的になると予想している。

PJMの管轄区域の一部であるバージニア州北部には、世界でも最も高密度にデータセンターが集中している。

ON.EnergyのCTO、リカルド・デ・アゼベド氏はTechCrunchのインタビューで、「これは炭鉱のカナリアのようなものだ」と述べた。同氏はさらに、データセンターのような大電力負荷を伴うこうした事象が「ますます頻繁に発生している」と付け加えた。

この事象は、2年前に同じPJM送電網で発生した事例と類似しており、データセンターが電力供給の乱れにより円滑に対処できるよう設計されていない場合、より大規模な停電の前兆となる可能性がある。米国最大の送電網運営事業者であるPJM Interconnectionは、ニュージャージー州からイリノイ州にかけての送電網を管理し、6,700万人の顧客にサービスを提供している。

PJMのデータによると、送電線が故障した際、データセンターは非常用電源に切り替わり、その結果、30秒以内に約3.1ギガワットの負荷が消失した。 送電網は当初回復したように見えたが、その直後にさらに負荷が落ち込んだ。ピーク時には、PJMの送電網に3.49ギガワットの余剰電力が生じた。送電網が安定するまでには、さらに11分を要した。ロイター通信の報道によると、送電網から切り離されたデータセンターは、当時のPJMの総需要の約3％を占めていた。

数パーセントという数字はさほど重要には見えないかもしれないが、電力系統では需給のほぼ完璧なバランスが求められる。不均衡が生じると、電圧の低下や急上昇を引き起こす。系統や接続された機器は軽微な変動には対応できるが、大きな変動は系統や個々の施設のフェイルセーフ機能を起動させ、接続の切断につながる。

バージニア州北部のデータセンターは、故障した送電線による電圧変動を検知すると、非常用電源に切り替え、電力網からの負荷を遮断した。同様の措置をとるデータセンターが増えるにつれ、負荷の累積的な減少により、わずかな供給量の低下がより大きな需要の低下へと転じ、その結果、供給量の急増と照明のちらつきが発生した。

ほとんどのデータセンターは瞬時の判断で運用されており、今週供給を遮断したデータセンターも例外ではありませんでした。独立電力系統運営機関（IESO）のシニア市場モデルスペシャリスト、アリ・ザイン・バナトワラ氏によると、電圧低下が発生した際、各データセンターは互いに数秒の差で供給遮断を決定したとのことです。

「互いに近接しているこれらの負荷が、順次接続を切断または再接続する方法を模索する必要がある」と同氏は述べた。より秩序立ったアプローチがあれば、送電網運営者は事前により強固な手順を策定できるようになるだろう。

あるいは、データセンターを、電源を遮断するのではなく、障害を吸収できるように設計することも考えられます。スタートアップ企業のON.Energyは、データセンターや電力系統が今週のような事態を乗り切れるよう支援する製品を開発しています。

同社は、サーバー、チラー、その他の機器を網羅する、データセンターキャンパス全体向けの無停電電源装置（UPS）を開発した。本質的には、高度な電力変換ハードウェアに接続されたバッテリーバンクを介してデータセンターを保護する仕組みである。 電力網からは、単一で安定した、挙動の予測可能な負荷としてのみ認識されるため、個々の構成要素による電力のピークや谷が生じるのを回避できる。ON.Energyのシステムにより、データセンターは、AIトレーニングを含むコンピューティングワークロードを、電力網に影響を与えることなく増減させることが可能になる。

さらに重要なのは、データセンターが電力系統からの電力の変動を吸収できるようになる点だ。 ON.Energyのシステムは、電源を切断する代わりに、余剰電力を利用してバッテリーを充電し、電力が低下した際にはサーバーに電力を供給することができます。また、ミリ秒単位で電力系統の変動に追従できるため、今週PJMで発生したような電圧低下やサージを防ぐことができます。

デ・アゼベド氏によると、ON.Energyは現在、4つのデータセンターキャンパスに計3ギガワット規模のシステムを導入しているとのことです。

系統運用事業者もこの問題に気づき始めています。

例えば、デ・アゼベド氏は、ERCOTがデータセンターのような大規模な負荷に対して、停電時の「ライドスルー（停電を乗り切る）」を義務付ける予定であると指摘した。

時間は残されていない。今週発生した大規模な系統離脱は、2024年に60のデータセンターが同時に系統から切り離され、1.5ギガワットが系統から消失した同様の事象の2倍の規模であった。Synapse Energy Economicsによると、当時、データセンターはPJMの負荷の約6％を占めていた。 2040年までに、その割合は24％に達すると予想されている。この問題が早急に解決されなければ、状況はさらに深刻化する恐れがある。