データセンターが増えるとなぜ再エネが必要になるのか？AIが変えるエネルギーの未来

✅ ざっくり言うと

はじめに

今回は、「データセンターが増えるとなぜ再生可能エネルギー(再エネ)が必要になるのか」というテーマについて、法的・実務的な観点も交えながら説明していきます。
先日、データセンター投資に興味があるという企業様からの一般的な相談を受けた際、ちょうどこの話題になりましたので、これはいい話題になると思い、取り上げてみることにしました。

ChatGPTやGoogle検索、動画ストリーミングなど、私たちが日常的に利用するデジタルサービスの裏側では、データセンターが24時間365日稼働しています。
しかし、生成AIの急速な普及により、このデータセンターの電力消費量が爆発的に増加しており、エネルギー政策上の重大な課題となっていることは、あまり知られていないように思います。

国際エネルギー機関(IEA: International Energy Agency)が2025年4月に発表した報告書「Energy and AI」によれば、世界のデータセンター電力消費量は2030年までに約945TWh(テラワット時)に達し、2024年の水準から倍増する見通しとされています。
これは現在の日本の年間総電力消費量(約900-950TWh)をわずかに上回る規模です。

このような状況下で、データセンター事業者には再エネ調達が事実上の「必須要件」となりつつあります。
単なる環境配慮ではなく、RE100(Renewable Energy 100%: 使用電力を100%再エネで賄うことを宣言する国際イニシアチブ)への参加やESG(Environment, Social, Governance)投資への対応、さらには企業の国際競争力維持のために、再エネ調達が不可欠となっています。

今回はこの問題を多角的に分析し、グローバル企業の戦略、技術的対応、日本国内の動向について、できる限り具体的なデータに基づいて解説してみたいと考えています。

データセンター電力消費の実態

2030年、データセンターは「日本1国分」の電力を消費する

前述のIEA報告書によれば、2024年時点で世界のデータセンターの電力消費量は約415TWhとされていますが、これが2030年には約945TWhへと倍増する見通しです。
この増加分だけで、現在の日本の年間総電力消費量に匹敵する規模となります。

日本国内に目を向けると、状況はさらに切迫していると考えられます。複数の調査によれば、日本のデータセンター電力消費量は2024年の19TWhから、2034年には57〜66TWhへと約3倍に増加する見込みとされています。これは一般家庭約1,500万〜1,800万世帯分の年間電力使用量に相当し、ピーク時の電力需要は6.6〜7.7GW(ギガワット)に達すると予測されています。この規模は日本の総ピーク負荷の約4%を占めることになり、電力供給体制への影響は無視できないものと思われます。

ChatGPT 1回の質問がGoogle検索の10倍の電力を消費

この電力需要爆発の最大の要因は、生成AIの普及にあると考えられます。
日本経済新聞の報道(2025年6月)によれば、ChatGPTで1回質問して回答を得る場合に消費される電力は約2.9Wh(ワット時)とされ、これはGoogle検索1回(約0.3Wh)の約10倍に相当します。

従来の検索エンジンは既存のインデックスから関連ページを探すだけですが、生成AIは膨大なパラメータを持つニューラルネットワークをリアルタイムで動かし、文章を生成します。
この計算処理の複雑さが、電力消費の差となって現れている、ということになります。

実際、米国の一部地域では、データセンターの電力需要増加により、一般家庭の電力料金が年率6〜7%上昇しているという調査結果も報告されています。

データセンター1拠点が小都市1つ分の電力を消費

大型データセンター(Hyperscale Data Center)の規模感についても少し触れてみます。
独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC)の資料によれば、一般的なデータセンター1拠点あたりの消費電力は約50MWとされています。
これは一般家庭の契約容量に換算すると約1万〜1万6千世帯分に相当し、人口3万人規模の地方都市全体の電力に匹敵する規模です。

このような大規模な電力需要が、特定地域に集中することによる系統への影響も懸念されます。
経済産業省の資料(2024年6月)によれば、日本国内のデータセンターの約80%が東京圏と大阪圏に集中しており、地域的な電力需給の逼迫が課題となっています。

なぜ再エネが「不可欠」なのか — 5つの構造的理由

それでは、なぜデータセンターには再エネが必要なのでしょうか。
環境配慮という側面だけでは説明できない、構造的な理由が存在すると考えられます。

理由① 火力電源では二酸化炭素排出が急増し、気候目標と矛盾する

まず第一に、気候変動対策との整合性の問題があります。
仮に2030年までのデータセンター電力需要増加分(約530TWh)をすべて石炭火力で賄った場合、CO₂排出量は年間約5億トン以上増加すると試算されます。
これは日本の年間総排出量(約11億トン)の約半分に相当する規模であり、パリ協定に基づく各国の気候目標達成を事実上不可能にしてしまう恐れがあります。

国際的には、企業の温室効果ガス(GHG: Greenhouse Gas)排出量の算定・報告に関する基準として、GHGプロトコルが広く採用されています。
特にScope2(他社から供給される電力・熱・蒸気の使用に伴う間接排出)の削減が、データセンター事業者にとって最重要課題となっているのではないでしょうか。

理由② RE100とScope2削減 — 企業の「生存条件」

第二に、国際的なイニシアチブへの対応が、事実上の「参入要件」となりつつある点が挙げられます。
RE100は、The Climate GroupとCDP(Carbon Disclosure Project)が運営する国際イニシアチブであり、参加企業は使用電力を100%再エネで賄うことを宣言し、その進捗を毎年報告する義務を負います。

環境省の資料(2025年9月)によれば、2025年11月時点でRE100には世界で444企業、日本からは94企業が参加しています。参加企業には、Apple、Google、Microsoft、Meta(Facebook)といったグローバルIT企業が含まれており、データセンター事業において再エネ調達が「標準仕様」となっていることがうかがえます。

特に重要なのは、再エネ未対応の企業がESG投資の対象から外されるリスクです。世界最大の年金基金であるGPIF(年金積立金管理運用独立行政法人)は、ESG指数を用いて約6兆円を運用しており、気候変動対応が不十分な企業は投資対象から除外される可能性があります。機関投資家からの投資引き上げや、取引先企業からのサプライチェーン排除といったリスクは、企業経営上の重大な脅威となると考えられます。

理由③ コーポレートPPA — 長期的には再エネの方が経済的

第三に、経済合理性の観点があります。「再エネはコストが高い」という従来の認識は、必ずしも正確ではないと思われます。

近年、コーポレートPPA(Corporate Power Purchase Agreement: 企業が発電事業者から再エネ電力を長期契約で直接購入する仕組み)が急速に拡大しています。
BloombergNEFのデータによれば、2023年には世界で46GWのコーポレートPPA契約が締結され、前年の41GWから12%増加しました。
これは過去最高の水準とされています。

コーポレートPPAの最大のメリットは、長期固定価格による価格変動リスクの低減です。
従来の電力会社からの購入では化石燃料価格の変動リスクに晒されますが、PPAでは通常10〜20年の長期契約により、電力コストの予見可能性が高まります。
また、国際再生可能エネルギー機関(IRENA)のデータによれば、太陽光の均等化発電原価(LCOE: Levelized Cost of Energy)は2010年から2022年で約89%低下しており、再エネの経済競争力は大幅に向上していると考えられます。

理由④ 地域の系統電力を逼迫させないため

第四に、電力系統への影響緩和という観点があります。
データセンターの集中立地は、地域の送配電網に大きな負荷をかけます。
前述のとおり、日本では国内データセンターの80%が東京圏・大阪圏に集中しており、特定地域での急激な電力需要増加が懸念されています。

この問題への対応として、経済産業省及び総務省は2024年10月に公表した「デジタルインフラ（DC等)整備に関する有識者会合 中間とりまとめ3.0」において、再エネ調達を含むエネルギー確保を立地要件の一つとした地域分散型データセンター構想を提示しました。
具体的には、北海道・東北・九州といった再エネ資源が豊富な地域への立地を促進し、系統近傍での再エネ電源開発(オフサイトPPA)と組み合わせることで、既存の送配電網への負荷を軽減する方針が示されています。
特に寒冷地への立地は、冷却効率の向上という副次的なメリットももたらすと考えられます。

理由⑤ 国際競争力 — 「再エネ調達力」が立地条件に

第五に、国際競争力の観点が挙げられます。
グローバル企業がデータセンターの立地を決定する際、再エネ調達の可能性が最重要ファクターとなっているようです。

経済産業省の総合資源エネルギー調査会(2024年6月)の「電力需要について」と題された資料では、データセンターを運営する外資系企業から、「日本においては他国と比較して大規模なPPAが限定的である」「新たな再エネ電源の開発が停滞している」といった懸念が示されたと報告されています。

実際、後述するように、Amazon、Google(Alphabet)、Microsoftといったグローバル企業は、日本国内でも積極的に再エネ調達を進めていますが、日本のPPA市場規模は諸外国と比較して小さいのが現状です。再エネ調達環境の整備は、データセンター投資誘致における競争力の源泉となると考えられます。

グローバルIT企業の壮大な戦略

次に、グローバルIT企業がどのように再エネ調達を進めているのか、具体的な事例を見ていきます。

Amazon — 世界最大の再エネ購入企業

Amazonは2023年に8.8GWの新規PPA契約を締結し、4年連続で世界最大の再エネ購入企業となりました。
累計の再エネ契約量は30GW以上とされ、16カ国で契約を結んでいます。
Amazonは上で説明したRE100参加企業です。

日本国内では、三菱商事と提携し、首都圏と東北に約450カ所の太陽光発電所を整備する計画を発表しています。
発電容量は約22MWとされ、これは日本国内のコーポレートPPAとしては最大規模と報じられています。
この電力は自社データセンターでの利用を想定しているとのことです。

Microsoft — 20GW超のPPA契約と小型原子炉への投資

Microsoftは世界で20GW超のPPA契約を締結しており、AI向けサーバー増設と同時に電源確保を進めています。
日本国内では、2025年10月に自然電力から追加の再エネ購入契約を締結したと報じられました。
Microsoftも上で説明したRE100参加企業です。

BloombergNEFのデータによれば、アジア太平洋地域でのオフサイトPPA取引量は2024年に前年比51%増の10.3GWに達しており、この地域での再エネ調達が急速に拡大していることがうかがえます。

さらに注目すべきは、Microsoftが小型モジュール炉(SMR: Small Modular Reactor)の開発にも投資している点です。
IEA報告書によれば、米国の大手IT企業は合計で20GW以上のSMR開発を計画しており、2030年以降の原子力活用も視野に入れているとされています。

Google(Alphabet) — 「24/7 Carbon-free Energy」への挑戦

Google(Alphabet)が掲げる目標は、単なる「再エネ100%」ではなく、「24/7 Carbon-free Energy」です。
これは年間の合計ではなく、時間単位で再エネ100%を実現するという野心的な目標であり、2030年までの達成を目指しています。
Google(Alphabet)も上で説明したRE100参加企業です。

日本国内では、2024年5月にJERA(東京電力と中部電力の火力発電事業を統合した会社)と太陽光開発のウエストホールディングスと、20年間の再エネ電力購入契約を締結したと報じられています。
この電力は千葉県と茨城県のデータセンター向けに供給される予定とのことです。

Meta(Facebook)とコーポレートPPA市場の現状

Meta(Facebook)も約5.2GWのオフサイト再エネ契約を締結しており、太陽光を中心に自社運営とPPA両方を活用しています。
Meta(Facebook)も上で説明したRE100参加企業です。

2023年のコーポレートPPA契約量を企業別に見ると、上位4社(Amazon、Microsoft、Meta、Google)だけで世界市場の大部分を占めていると推計されます。
これらのグローバル企業が、コーポレートPPA市場を牽引している構図が明確です。

技術イノベーション — 電力消費削減への挑戦

再エネ調達と並んで重要なのが、データセンター自体の省エネ化です。技術的な対応についても見ていきます。

PUE — データセンター効率の指標

データセンターのエネルギー効率を測る国際的な指標として、PUE(Power Usage Effectiveness: 電力使用効率)があります。
これはデータセンター全体の消費電力をIT機器の消費電力で割った値であり、1.0に近いほど効率的とされます。

業界平均では、一般的なデータセンターのPUE値は1.5〜2.0程度とされています。
グリーンデータセンターの目標値はPUE1.3以下とされることが多いようです。
これに対し、最先端の液浸冷却技術を用いた場合、PUE1.05〜1.07の達成が報告されています。

液浸冷却 — 革命的な冷却技術

従来の空冷方式では、データセンターの消費電力の40〜50%が冷却に使われていると言われています。
この課題を解決する技術として注目されているのが、液浸冷却(Immersion Cooling)です。

液浸冷却は、サーバーを丸ごと絶縁性の冷却オイルに浸すという方式です。
液体は空気より熱を奪う能力が約1,000倍高いとされ、ファンや大型空調設備が不要になります。

KDDI、三菱重工、NECネッツエスアイが2022年に行った実証実験では、PUE値1.05を達成し、従来の空冷と比べて94%の冷却電力削減に成功したと報告されています。
経済産業省も、この技術を「超効率的な冷却技術」として評価しているようです。

液浸冷却のメリットとしては、高い冷却効率に加え、静音性(ファンが不要)、防塵性(ほこりが入らない)、高密度実装が可能(狭いスペースに多くのサーバー設置可能)といった点が挙げられます。

ただし、運用・メンテナンス方法の変更が必要であること、サーバーメーカーの保証体制の整備、エコシステムの構築(パートナー拡大)といった課題も残されていると考えられます。

空冷から水冷へ — 段階的な省エネ推進

液浸冷却は革新的な技術ですが、導入ハードルが高いという側面もあります。
そのため、より現実的な省エネ手段として、空冷から水冷への移行も進められています。

2025年4月、富士通、ニデック、米Supermicroは、データセンターのエネルギー効率向上に向けて協業すると発表しました(全然関係ないですがニデックどうなるんでしょうか…本稿執筆時点では不適切会計がニュースになっています…)。
水冷技術(液体循環で機器類を冷やす方式)の活用により、冷却に必要な電力使用量の削減を目指すとのことです。

一般的に、空冷の平均PUE値は1.6、水冷の平均PUE値は1.2とされており、水冷化により約25%の効率改善が期待できると考えられます。

蓄電池 — 再エネの変動性への対応

再エネには、太陽光が夜間発電しない、風力が風況に左右されるという「変動性」があります。
この課題を解決するのが蓄電池です。

データセンターと蓄電池を組み合わせることで、再エネ余剰時に蓄電し、不足時に放電することが可能になります。
さらに、需給調整市場への参加により、系統安定化に貢献しながら収益化することも可能と考えられます。

NTTは「ワット・ビット連携」という構想を発表しており、再エネ発電状況に応じてデータセンターのワークロードや蓄電池の充放電を柔軟に制御することで、再エネの有効活用と電力需給バランスの最適化を図るとしています。

日本の挑戦と機会 — 地方創生と再エネの融合

最後に、日本国内での取り組みについて見ていきます。

北海道石狩市 — 「再エネ×データセンター」のモデルケース

日本国内で最も注目されている事例が、北海道石狩市です。
石狩市は、豊富な再エネ資源(今後10〜20年で3.6GWの再エネ発電が見込まれる)、寒冷気候(冷却効率が良い)、広大な土地(大規模データセンター建設が可能)という三つの優位性を有しています。

主なプロジェクトとしては、東急不動産の「石狩再エネデータセンター第1号」(2026年3月竣工予定、再エネ100%)、京セラコミュニケーションシステムの石狩データセンター(2024年10月稼働開始、再エネ100%)、NTT-MEのコンテナ型データセンター(2025年10月、風力発電活用)などが報告されています。

石狩市は、洋上風力、陸上風力、太陽光、バイオマスなど多様な再エネ電源の開発を進めており、「再エネの地産地消」と「データセンター誘致」を一体的に推進するモデルケースとして注目されます。

ソフトバンク — 国内最大規模のDCを北海道に

ソフトバンクは、国内最大規模のデータセンターを2026年に北海道で開業する計画を発表しています。
再エネ調達を前提とした大規模データセンターであり、AI需要に対応したGPU搭載型とされています。

ソフトバンクは、2040年の日本のデータセンター需要電力が2020年比で22倍の3,300万kWに急増すると予測しており、この巨大市場を見据えた戦略と考えられます。

九州・東北 — 太陽光・風力の適地

九州は太陽光発電の適地(日照時間が長い)であり、既に再エネ比率が高い地域です。
東北は風力発電のポテンシャルが大きく、土地が広いため大規模プロジェクトが可能とされています。

経済産業省の「データセンター立地戦略」では、これらの地域への再エネとセットでのデータセンター誘致を推進する方針が示されています。
地方創生と脱炭素化を両立させる施策として期待されるところです。

日本企業の課題 — PPA市場規模の拡大が急務

しかしながら、日本には大きな課題も残されています。
自然エネルギー財団の調査によれば、日本のコーポレートPPA市場の2024年契約量は約150MWとされ、これは世界市場(46GW)の0.3%程度にとどまります。

前述のとおり、外資系企業からは「日本では他国と比較して大規模なPPAが限定的である」との指摘がなされています。
今後必要となるアクションとしては、送配電網の増強(系統制約の解消)、PPA市場の制度整備、再エネ発電事業者と需要家のマッチング促進、長期安定的な政策支援などが考えられます。

まとめ

本記事では、データセンターに再エネが必要となる構造的理由について、多角的に検討してきました。

要点を整理すると、以下のようになると思われます。
第一に、電力消費の規模が極めて大きく、2030年までに世界で945TWh(日本1国分)に達する見込みであること。
第二に、RE100やScope2削減といった国際的な枠組みへの対応が企業の「生存条件」となりつつあること。
第三に、コーポレートPPAの拡大により、長期的には再エネの方が経済合理性が高い可能性があること。
第四に、地域の電力系統への負荷を軽減するため、分散型再エネとの組み合わせが有効であること。
第五に、再エネ調達環境が国際競争力の源泉となっていることです。

グローバルIT企業(Amazon、Microsoft、Alphabet、Meta)は、既に数十GW規模の再エネ調達を実現しており、技術面でも液浸冷却などの革新的な手法により大幅な省エネを達成しています。
日本国内でも、北海道石狩市をはじめとする「再エネ×データセンター」の取り組みが進められていますが、PPA市場の規模拡大や系統制約の解消など、解決すべき課題も多いと考えられます。

データセンターは、もはや単なる「IT施設」ではなく、デジタル経済を支える「エネルギーインフラ」そのものと言える段階にきていると考えています。
その電力をどのように調達するかは、気候変動対策、企業の国際競争力、地方創生といった複数の政策目標に直結する重要なテーマとなります。

今後、生成AIのさらなる普及に伴い、データセンターの電力需要は一層増加することが予想されます。
この課題に対し、再エネ調達の拡大、技術革新による省エネ、制度整備を総合的に進めていくことが求められると考えられます。

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データセンターと再エネをめぐる法的・実務的な論点について、皆様と議論できればと考えています。