電力線故障でAIデータセンター電力網危機が露呈

最近、ワシントンDC外で電力線が断線した。通常なら電力網の回復に数秒しか必要としない事象である。しかし今回は10分以上を要した。理由は、3ギガワット以上のデータセンターがほぼ同時に電力の吸収を停止したからである。電気ソケットを通じたIoTセンサーネットワークを運用するスタートアップTing Labsが収集したデータによるものだ。故障により、北部バージニアからシカゴに至るPJM電力網の電圧がスパイクし、地域全体で照明がちらついた。停電は発生しなかったが、人工知能およびその他の計算集約的なワークロードが記録的ペースでデータセンター拡張を推し進める中で、事象はアメリカの電力インフラに増大する脆弱性を露呈した。

電力線故障時、北部バージニアのデータセンター全体で自動応答が起動した。電圧低下がバックアップ電源システムを起動し、約30秒以内に約3.1ギガワットの負荷が消滅した（PJMデータより）。電力網は一時的に回復しているように見えたが、その直後に追加負荷が落ちた。ピーク時には、PJM電力網に3.49ギガワットの余剰電力があり、安定するまでさらに11分を要した。切断されたデータセンターは当時PJM全体の需要の約3%を占めていた。独立電力系統運用者(Independent Electricity System Operator)の上級市場モデル専門家Ali Zain Banatwalaは、電圧低下がデータセンターに到達したとき、すべてが数秒以内に切断する決定を下したと説明した。これは個別施設を保護することが意図だったが、逆説的に電力網を不安定にしてしまった。

根本的な問題は電力網の運用方法にある。供給と需要はほぼ完全なバランスを保つ必要がある。小さな変動は耐容範囲だが、大きなものは機器全体に連鎖するフェイルセーフを引き起こす。データセンターが集団で電力網から負荷を除去すると、需要の急激な低下により供給が急増し、機器に損傷を与え、さらに多くの切断を引き起こす電圧スパイクが生じる。今週の大規模切断は2024年の同様の事象の2倍の規模だった。当時60のデータセンターが同時に切断され、1.5ギガワットの負荷を電力網から引き抜いた。当時、データセンターはPJM負荷の約6%を占めていた。2040年までに24%を占める見込みだが、この軌跡は緊急の解決策を要求する。

この問題に取り組む一社がON.Energyである。同社のCTO Ricardo de Azevedoはこうした事象を「炭鉱のカナリア」だと述べた。ON.Energyはサーバーだけでなく冷却装置およびその他機器もカバーするデータセンターキャンパス全体向けの無停電電源供給装置を開発した。このシステムは本質的にデータセンターをバッテリーバンクと洗練された電力変換装置で隠し、個別コンポーネント由来の変動ではなく、電力網に対して1つの一貫した性質の良い負荷を提示する。重要なことに、データセンターが電力網の変動を吸収することを可能にする。余剰電力を使ってサージ中にバッテリーを充電し、低下時に電力を供給し、すべてがミリ秒内で実行される。ON.Energyは現在、4つのデータセンターキャンパス全体で3ギガワット相当のシステムの導入を進めている。一方、電力網運用者も対応している。例えばERCOTは、自動切断ではなく、障害を「乗り切らせる」ことをデータセンターのような大型負荷に要求し始めている。データセンター需要が爆発的な成長を続ける中で、これらの技術的および規制的な変更により、電力網が次世代のAIインフラをサポートできるかどうかが決定される。

北部バージニアは世界で最も高い集中度のデータセンターを有し、この地域はアメリカ最大の電力網運用者であるPJMの領域内にある。PJMは6州にわたり6,700万の顧客にサービスを提供している。今週の電力線故障は重大な脆弱性を露呈した。データセンターは小さな電圧低下さえ検知すると、数秒以内にすべてがバックアップ電源に切り替わる決定を下す。個別施設を保護するための同期的な応答は、より広範な電力網に連鎖的悪影響を与える。この問題は新しくなく、2年前のPJM電力網でも同様の事象が発生したが、規模は急速に拡大している。2024年に60のデータセンターが同時に切断されたとき、1.5ギガワットを電力網から除去した。今週の事象はその2倍の規模だった。データセンターはすでにPJM負荷の約6%を占め（事象時は3%）、2040年までに24%に成長する見込みであり、介入がなければ現在の電力網管理方法は持続不可能となる。

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