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A BrightTALK Channel

クラウドはエネルギー効率が良いか

これは最近開かれたシリコンバレー・リーダーシップグループ主催のデータセンターエネルギー効率化コンファレンスでのクラウドのパネルの報告です。

モデレータはAccenture のTeresa Tung 氏、パネリストはスタンフォード大学のJon Koomey先生とForrester のJames Staten氏でした。

左から James Staten, Jon Koomey, Teresa Tungの各氏

報告をする前に前提を議論しましょう。クラウドにはパブリックとプライベートがあります。　

更に、どこにクラウドが設置されるかによって外部と内部という分け方もあります。そうすると組み合わせは３つになります。つまり、 (1) 外部でパブリック, (2) オンプレミスでプライベートそして(3) ホストされたプライベートです。パブリックで内部というのはありません。このパネルの議論はパブリック・クラウドとエンタープライズのデータセンターを比較したものです。ですから、ここでの議論はパブリック・クラウドを利用した場合と自前のデータセンターを利用した場合ユーザーに取ってどちらがエネルギー効率が良いかということです。

結論から言うと、コスト比較は割合と容易で多くの例が報告されていますが、エネルギレベルでの比較に関するデータはほとんどないと言う事です。これは、計測が困難なこととクラウド・プロバイダーがデータを発表しがらないからです。以下はこのパネルの要約です。

クラウドの基本 

•  一般にクラウドでは同質のタスクが大量に存在する。
•   規模の経済のおかげでコストは広範に分けられる（エネルギー消費も同様）
• 物理的サーバーからバーチャル・サーバーへの移行はコストとエネルギー消費を削減できる
• クラウドを利用すると企業内のめんどくさいプロセスを回避できる

SaaSとIaaS は規模の経済を利用:

•  SaaSでは同質性はmultitenancyで実装されている。それぞれのクラインとを１つのプロセスやスレッドでサポートするのではなく、１つのインスタンスで全てをするため効率が良い。
• IaaSでは同質性は１つのハイパーバイザーのレベルで実現される

トランザクションのコストの研究が必要:

• クラウドを使用する場合、タスクは自前のデータセンターとクラウド間を信号を送受信することでタスクを遂行する。どちらがよりエネルギー効率が高いかはこのトランザクションのコストも加味する必要がある。

クラウドコンピューティングによる具体的な経費節減とエネルギー削減の例

• 経費節減の例は豊富にあるが、エネルギーに関してはほとんど報告されていない。しかし、Accenture はクラウドコンピューティングのプロバイダーに関する情報を１１月に発表の予定。
• マサチューセッツ州立大学ではDNA 解析に自前のデータセンターでは１０億円程度掛かり数年の年月を要するので、Amazonのサービスを利用したところ、わずか２万程度でしかも数時間で結果を入手できた。

クラウド・プロバイダーにはオーバー・プロビジョニングの問題はないのか

• 一般的にクラウド・プロバイダーはサービスやインフラのプロビジョニングに優れている

• 会社の構成が簡単でフラットであり多くの部門との調整のオーバヘッドが少ない。
• リソースの使用率が６０％以上だと利益が上がると言われている。１つの物理的サーバーにできるだけ多くのVMを配置しようとする。また、一般的にＶＭは長く同じサーバーにとどまらないので、規模の経済をうまく利用できる。

15年後まだ自前のデータは存在するのか

• 大部分のコモディティのアプリはクラウドに移行する。しかし、クラウドは特別な機能や性能を求める人には向かない。そのため、データセンターがなくなることはない。

日本の電力事情とスマートグリッド

最近ときどき日本の方から米国のスマートグリッドについて聞かれることがあります。先日関西電力の河田氏（部長、グループ経営推進本部、ITソリューションサービスグループ）と小橋氏（グループ経営推進本部、ITソリューションサービスグループ）にお目にかかる機会があり、日米のスマートグリッドについて意見交換しました。お二人に関心のあった話題を中心に以下まとめました。

左から小橋氏、岸本、河田氏（クリックで拡大）

米国におけるスマートグリッドの位置づけ、電力会社のねらいについて

米国のスマートグリッドは、インフラの老朽化、電力不足、クリーン エネルギーの取り込みなどがモチベーションです。年間の停電時間が日本では3分なのに対してカリフォルニアでは120分、ニューヨーク エリアでは210分と比較にならない程劣悪な状態で、停電による経済損失は15兆円規模と推定されています。長年にわたり電力戦略をないがしろにして発電所や送電設備を十分に建設してこなかったことが電力不足の大きな原因です。変電所や配電網で使用される機器の耐用年数は40年程度ですが、平均使用年数は約42年で、もう限界という現実があります。スマートグリッド化では、その費用を政府補助や電気代への上乗せにより賄い、電力会社は大きな負担無しに電力網を近代化させることができます（スマートメータ1個当たりの設置費用約2万2千円は電気代に上乗せされる）。また自動検針により各消費者の電力消費量を実時間で捉えられるようになるため、消費者の電力消費パターンの誘導や必要に応じた消費抑制といった方法で、コストの高い発電システムの稼動を抑えることができます。

関電ではインフラの整備は万全で電力不足は無いとのこと。これは東電と同じです。となると、日本のスマートグリッドは何のためにやるのかという疑問が生じます。東電や関電では、ソーラー パネルからの電力をスムーズに配電網に取り入れることと電気自動車のサポート等を計画されておられます。関電はそれに加え、自動検針と電力供給の自動オン・オフも考えておられます。

米国ではスマートグリッドやスマートメータをどう見ているのか

スマートグリッドやスマートメータを知っている人はせいぜい国民の10%程度だと市場調査会社は言っています。電力会社や連邦・州政府の広報不足のため、消費者にとってはある日突然電力会社の作業員が現れてメータを交換して行く、という状況です。60～120日経つと、時間ごと消費電力の情報を見ることができます。しかし、GUIは非常に簡単なもので、単に棒グラフと線グラフで電気使用量とそれによって発生した電気代が示される程度なので、IT技術者には物足りません。筆者のようにこの分野に関心があれば興味を持って消費データを見るでしょうが、それでもまず3日と続きません。何と言っても電気はあって当たり前、電気代の詳細を見る人は稀です。

スマートメータが一般消費者の注目を集めたのは電気代の高騰です。PG&Eがサービスを提供するカリフォルニア州中部地域で、昨年の夏、スマートメータ導入後電気代が2～3倍になった消費者が続出。PG&Eは異常高温によるエアコンの使用増加とメータ交換直前の料金値上げによるものと説明しました。しかし消費者は納得せず、監督官庁へ訴えたり、訴訟を起こしたり、という騒動になりました。その結果、PG&Eはスマートメータ プロジェクトの詳細を発表せざるを得なくなり、また第三者のコンサルタントがメータの正確性などをテストしました。最終的にはPG&Eの言い分が認められましたが、いかにPG&Eとカリフォルニア州政府による広報活動が不足していたか分かります。

日本でスマートメータを導入するのならば、やはりその目的をはっきりさせるべきでしょう。米国でもそのメリットはいろいろと議論されますが、もうひとつしっくりきません。電力会社主導による電力会社のためのスマートグリッド、という感じがするせいでしょうか。ある実験によれば、スマートメータとダイナミック プライシングにより家庭の電気使用量が減り、電気代が10%程度削減できたとのことです。またスマートメータの導入により、国として電力を確保できる、ということもあるでしょう。しかし消費者は普通、電気、ガス、水道代などの細かいことにはあまり興味がありません。しかも電力が余っている日本の場合、消費者のメリットがどの程度あるのか疑問です。

標準や技術

商務省内の国立標準研究所（NIST）がスマートグリッドに使用される技術の標準を定める役割を与えられています。スマートグリッドには電力、通信、ITの技術が駆使されるため、幅広い分野の技術が対象となります。NISTは22の分科会からなるスマートグリッド整合パネル（SGIP）を作って、それぞれの分野での議論を重ねて標準を設定しています。筆者もそのうちの研究・開発の分野に参加しています。SGIPはオープンで、海外からの参加も自由です。現在は標準を一軍と二軍の技術に分けています。一軍の技術はNISTのお墨付きでスマートグリッドの標準と認められたもの、二軍はまだ精査が必要なものです。もちろん、二軍に上がらないと一軍には入れません。例えば、通信のプロトコルではIPだけが一軍で、WiFi、ZigBee、WiMaxは二軍です。ちなみに、メータの大部分にはZigBeeチップが搭載されており、実際にはZigBeeが市場を制覇したと言ってもよいでしょう。余談ですが、最近SprintがWiMax専門のClearwireから人を引き上げたことで、どうやら米国ではWiMaxはお終いのようです。

日本もこの動きに参加しているようです。しかしこれは米国主導のプロジェクトなので、日本の主張が通るのは実際なかなか難しいかもしれません。こちらには、日本が自分たちの標準を押し付けようとしていると言う人もいます。

電気自動車に関して

時々日本に行った折に報道を見ると、電気自動車で日本回復を図っているような印象を受けます。米国でも電気自動車に対する関心は高く、例えばバークレーでは結構電気自動車が走っています。しかし、全体的に電力が足りない上に、1回の充電で一般家庭が1日に使うのと同じくらいの電力（20kWh）を消費するということで、皆が一斉に充電する夜に新たなピークが生じるのではないかと危惧されています。更に1回の充電で走行できる距離が100～110kmということで、一般に移動距離の長い米国西部では、現在のままでは少しきついかと思います。これがボストンとかマンハッタンの中だけとかいうのであれば、ありでしょう。

日本の場合、都市部に住む限りそれほど自動車を必要とはしませんが、郊外ではそうでないようです。いずれにしろ、関電と東電の方たちが言うように、電力不足が無く、走行距離も一般的に短いわけですから、電気自動車の導入は問題ないでしょう。

米国のスマートグリッドから学べることは

インフラがしっかりしており電力不足のない日本にとっては、一見学ぶところが無いかのように見えます。米国のスマートグリッドは、元々電力不足に陥った現状を打開し、かつ今後増加するであろう電力需要を、温室効果ガスを削減しながらサポートするという大前提があります。つまり米国は、国家のエネルギー戦略の一環としてスマートグリッドの導入を図っているのです。日本は戦略の結果であるスマートグリッドを見るだけではなく、国家として今後のエネルギー源の確保と温室効果ガス削減という問題をどう解決するのか、しっかり見据えてエネルギー戦略を構築すべきです。スマートグリッドは戦術であり戦略ではありません。戦略が決まらないのに戦術だけを真似してみてもどうにもなりません。筆者はオイルショックを知っている年代です。外国に頼るエネルギー政策からの脱却を図らないと、必ずどこかの段階で国家として存続の危機を迎えると思います。米国のぼろぼろのインフラを笑っていないで、今こそエネルギー戦略を。米国は恥を忍んでぼろぼろのインフラを認めたわけですから。

最新データセンターワールド（ラスベガス）の報告ー１

その１です。しばらく、書いていないので、読む人もいなくなったかと。。。。。。
先週ラスベガスで開催された データセンターワールドに行って来ました。

 会場のミラージュホテル

CEOのJill Eckhaus氏が今回の主要な題目を発表

３大題目は

1. クラウド
2. セキュリティ
3. エネルギー効率と将来に向けてDCがサポートできるか（電力とか冷却とか）

１と３は今まであったのですが、突然２が出て来ました。基調講演もセキュリティねたでした。これは別の報告します。セキュリティで変わったところでは、電磁妨害なんかが取り上げられてましたね。
それぞれのセッションに関しては今後報告します。

原文ここ。

急速充電の話

東京電力の技術開発研究所を訪問して、東電のサービス地域での電力事情と電気自動車の急速充電の話を伺いました。前回の電力事情の話に続き、今回は急速充電に関して報告します。以下は質疑応答を質問とその回答という形で編集してあります。

お話は電動推進グループの主任研究員の丸田理氏と同じく国際関係担当シニアマネージャーの青木浩行氏です。（写真はクリックで拡大）

丸田氏（左）と青木氏（右）

東京電力は、急速充電コンソーシアムのCHAdeMO協会に参加しています。この協会の幹事会員は東電の他、トヨタ、日産、三菱自動車、富士重工です。

Q：CHAdeMOを設立する際に東電が中心的役割を果たしたのか。
A：急速充電器と電気自動車のインターフェイスを設定した。具体的には、プロトコルとコネクタを指定した。実装は自動車会社が行った。インターフェイスの設定だけなので、内容は各社がそれぞれ実装できる。

Q：CHAdeMOのメンバーはどのような会社か。
A：自動車会社の他、電源、バッテリ、他の電力会社など、200社を超えている。
http://chademo.com/soshiki/kaiinnichiran.pdf

Q：急速充電には特殊なバッテリが必要なのか。ウェブサイトにあったECUとは何か。
A：バッテリは走行中ずっとモニターされている。これを電気自動車で行うのがECUだ。ガソリン エンジンの自動車でもさまざまな電子制御にECUは広く使われている。ECUは小型のコンピュータと考えて差し支えない。ECUは，バッテリの性能・特性に応じて最適に管理する。例えば、バッテリの温度が上がりすぎた時は、流れる電流を抑えて温度を調節する。

Q：CHAdeMOは「茶でも」というのにも引っ掛けていると聞いているが、30分でも長いと感じる人がいると思うが。
A：自動車会社は30分で「満タン」にできると宣伝している。しかし考えてみれば、ガス車と同様、普通バッテリが完全に空になるまで待って充電するのは稀だ。そのため、通常の充電は10分程度で済むはずだ。急いでいる場合、5分もあれば更に40km程度は移動できるようになる。
Q：急速充電対応の車は常に急速充電する必要があるのか。
A：普通の電気自動車は通常充電（100-200V）と急速充電（300-350V）の接続口があるので、どちらでも選択できる。

Q：急速充電するとバッテリの寿命が短くならないか。
A：ECUで常にバッテリの状態をモニターしているので、バッテリに問題が生じそうになれば適切な処置を講じる。例えば、温度が高くなりすぎると電流を下げて調節する。現在までの実験では、急速充電はバッテリの寿命に関係ないという結果が出ている。

Q：日本全国に数多くの充電ステーションがあるが、あれは実証実験のためか。
A：現在200箇所ほどあるが、実用として使用されている。また政府の助成金も出る。

Q：米国での電気自動車の実現についてはどう見ているか。
A：米国の標準電圧の120Vで10時間充電すれば110kmから120km走ることができる。それより速く充電したければ、急速充電のインフラを建設する必要がある。インフラを戦略的に設置すれば、新たな電力需要による電力網への影響はわずかだ。

Q：電気自動車は今後どう発展していくか。
A：日本に続き、ヨーロッパの自動車会社も電気自動車の開発を計画している。米国ではエネルギー省からの助成金でオレゴン州ポートランド市を始め５箇所で電気自動車を展開する予定だ。こういうことで、電気自動車の市場に火が点くかもしれない。

日本では電気自動車が熱い。電気自動車の時代はもうすぐだろうか。

東京電力の電力事情

東京電力の技術開発研究所を訪問して、東電のサービス地域での電力事情と電気自動車の急速充電の話を伺いました。今回は電力事情の話を報告して、次回では急速充電に関して報告します。以下は質疑応答を質問とその回答という形で編集してあります。

Q：一般に、東電のサービス地域で電力不足はあるか。

A：原発の停止時とか新潟地震などの特殊な場合を除き、電力不足はない。

Q：外国からの石油に大量に依存するなど、日本のエネルギー事情は不安定なように見えるが。

A：東電の地域に限らず、日本のエネルギー源は石炭、石油、原子力と十分確保されており、石油の輸入が困難となっても昭和の時代のような問題はない。日本の場合、水力発電を行える場所が限られており、新規発電所の建設はない。あるとすれば、夜間、電力料金の安いときに水を汲み上げておき、電力需要が大きくなる昼間に水力発電で発電する揚水型だけ。

Q：電力需要は、正確に予想できるか。

A：大体前日には1%の誤差で予想できる。

Q：電力のピーク時は何時頃か。

A：年間最大は，真夏の午後２時前後に発生する。冬と春秋は，夕方。この傾向は以前から同じ。

Q：日本ではスマートグリッドはどのように利用されるか。太陽光発電と電気自動車というイメージが強いが。また、スマートメータはどうか。

A：スマートグリッドは太陽光発電をスムーズに配電網に取り入れるのに利用する。電気自動車に関してはあまりメリットがないかと思う。日本の場合、かなり前から3つの時間帯ごとに異なった料金メニューを選択できるようにしており、所謂スマートメータがなくても欧米で言われているスマートメータの一部機能は実装している。ただし、スマートメータが実装されると、自動検針などが可能になる。

Q：電気自動車が実用化されると、充電のために新たな電力需要が発生するのではないか。

A：我々の試算では、10年後に100万から200万台が使用されたとしても、必要とされる電力は総電力消費量のコンマ以下のオーダーで、問題とならない。

Q：DR（需要・供給バランス）はどうか。

A：DRが有効なのは、電力が根本的に不足する状況下。電力不足がない日本ではあまり意味がない。一般的に、エアコンその他の電気製品もエネルギー効率を非常に考慮して作られている。

Q：それでは、東電側から見ると、日本のスマートグリッドは太陽光発電を取り込むためだけのものか。

A：（唯一目的ではないが）それが最優先課題だ。

この取材で分ったことは、

1.     電力供給は、インフラがしっかりしていることもあり非常に安定している。（ちなみに、東電の地域では年間の停電時間は3分程度だが、米国ではカリフォルニアを含む西部で約120分、NYCを含む地域では210分だ。）そのため、安定性を増加させるというスマートグリッドの役割はあまり意味を持たない。

2.     スマートメータを設置する前から、日本ではTOUを実施している（スマートメータ設置後も筆者の住む北カリフォルニアの地域では、未だにTOUが適用されていない）。

3.     日本では電気自動車が実用化されても、電力網に与える影響は微々たるものだ。

以上を総合すると、日本でのスマートグリッドやスマートメータの意義は小さいように思えますが、本当にそうでしょうか。時間帯によって異なる料金がセットされているので、スマートメータ導入でも課金は変化しないでしょう。しかし、スマートグリッドやスマートメータは電力会社だけのものではなく、消費者も巻き込んだ大きな流れだと考えるのであれば、スマートグリッドに対する認識も変化するのではないでしょうか。

まず、各家庭と電力会社がネットワークで結ばれることで電力消費データが共有され、消費者が電力をより賢く使用する一助となると予想されます。更にそのデータを信頼できる第三者に供給することで、データの表示をより分かりやすくしたり、ダッシュボードでデータを提供するなど、新たなサービスの提供が可能となることも考えられます。当初のアプリケーションは、消費電力の表示と電力網のモニターという、電力会社主体のものとなるのはやむを得ないことだと思います。しかし、現在想像もできないようなアプリケーションやサービスが将来消費者や第三者から提案・開発されることは想像に難くありません。インターネットの進化を振り返ると、これは確信できます。こうした点で、スマートグリッドを再生エネルギー源の取り込みに限るのではなく、もう少し広く長い目で見てはどうでしょうか。

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