上接 如何实现光明富足的零排放社会？（一）从脱碳开始的日本活性化
如何实现光明富足的零排放社会？（二）个人能为脱碳做的贡献
如何实现光明富足的零排放社会？（三）利用生物质挑战脱碳化
如何实现光明富足的零排放社会？（四）2050年的电源构成方案
如何实现光明富足的零排放社会？（五）作为电力贮藏系统的“新型抽水蓄能发电”
如何实现光明富足的零排放社会？（六）开发取得进展的各种蓄电技术
森 俊介
低碳社会战略中心 研究统括／首席研究员
三枝 邦夫
低碳社会战略中心 首席研究员
【导读】本文为《如何实现光明富足的零排放社会？》的第七回，以虚构的商社青年员工皆川丰为主人公解读低碳社会战略中心（LCS）公布的提案。上一回，皆川学习了与可再生能源发电一起共同支撑着零排放根基的蓄电技术。本回将把目光转向能源消费，由LCS研究统括森俊介和首席研究员三枝邦夫介绍有关信息通信的电力消费现状，以及今后面向不断发展的信息社会的技术开发重点。
2050年信息量将增长至现在的4000倍※
用电将超过目前全球总耗电量
皆川：您好！今天也请多加关照。正如2022年秋季大型IT公司宣布将在日本开设数据中心所代表的那样，众多公司都在向信息通信领域投资。LCS也在分析信息社会的进步与未来耗电量之间的关系，以及对脱碳的影响吧。
三枝：我们一直在估算被称为“通信流量”的网络上收发信息量与能源消耗的关系。2019年进行的估算结果显示，假设思科公司以往的全球通信流量在未来持续线性增长，那么2030年的通信流量将增长至现在的30倍，2050年将增长至4000倍，所需电力则将超过现在全球耗电量的总和。
皆川：现在的发电量届时会不够用？
三枝：上述是在通信流量增长率为现状的延长，相关IT设备的节能技术也维持在目前水平的前提下做出的估算值（※），实际情况我认为不可能和估算值完全一致，但随着物联网的普及和AI利用的加速，未来通信流量出现增加则是毫无疑问的。因此，为了进行定量分析，我们对信息通信技术进行了结构化，通过建模以分析明确未来需要的技术开发。
皆川：信息通信技术的结构化的具体内容是什么？
三枝：简单来说，是将信息通信系统分为“终端用户”和“基础设施”两部分，基础设施部分又由进行计算处理的“数据中心”和进行信息交换的“网络”两部分组成。（图1）
图1 信息通信系统的结构化
出处：选自2022年LCS 网络研讨会“2050年零排放的社会形象——愿景和规划”中“信息化社会的发展对能源消耗产生的影响（关于数据中心）”的图表
皆川：以换乘地铁为例，我作为“终端用户”将数据输入智能手机，数据中心作为“基础设施”计算出最佳换车路线并通过网络返回结果，是这种感觉吗？
三枝：正是如此。我们在各个消费领域找出电力消耗大的设备和机器作为要素，然后估算各要素的耗电量。耗电大的要素意味着还有大幅削减耗电的余地，由此也就明确了对该要素进行技术开发在节能方面可获得的成效。
以数据中心为例，首先将数据中心的构成要素分为服务器、存储器、交换机、供电设备等若干部分，根据各IT设备的产品出货数等估算各自的耗电量。再加上空调设备等的耗电，我们就估算出了2018年日本国内数据中心的耗电量为14太瓦时（TWh）。（表1）
表1 数据中心耗电量的现状及未来
出处：根据《信息社会的发展对能源消耗的影响（Vol.2）》中“数据中心能源消耗现状与未来预测及技术课题”（fy2020-pp-03表10）由本文作者编辑
由专家验证妥当性
描绘具有客观性的蓝图
皆川：从表中可以看到，服务器占据了数据中心耗电量的大半，其中承担计算功能的CPU产生的影响尤其大。
三枝：你抓住了重点。将估算细分，就会明白计算装置的节电对于降低电力消耗效果最好。
皆川：就是通过这种方式，来明确在信息通信领域降低耗电量所需要的技术开发的，对吧。
三枝：对于信息通信系统模型中的网络部分，也用同样的方法进行估算，就会明白针对无线基站和路由器进行的研究开发对降低耗电量是有效的。将来，不仅要考虑现有设备的节能，还有通过引入量子计算机以及构建使用光信号进行信息通信的网络来实现大幅节电和大容量通信的设想。
皆川：在分析中对各个要素设备都进行了仔细的估算，让我很是惊讶。
三枝：的确如此。事实上，理解每个设备的机理和技术开发的动向很有必要。为此，我们就所使用的统计信息的妥当性征求专家的意见，力求做到客观性分析。如果目的只是估算耗电量，那么只要从通信公司的用户数来估算就可以了，但我们认为展示有效的技术开发正是LCS的意义所在，所以我们有意选择了一种有难度的方法。
通过信息技术提高生活品质
为必要的技术开发支付费用
皆川：对于终端用户的估算又如何呢？
森：这个问题由我来介绍吧。因为用户需求会左右通信流量增减，这是一个重要分析，但是信息通信技术的利用场景涉及医疗、运输、娱乐等多个方面，所以我们正在尝试缩小利用领域的估算。在此之前，我先介绍一下通过近年来通信内容的需求变化以及新冠疫情中生活方式的变化，对未来通信流量进行的估算考察。
皆川：也就是说为了预测未来，首先要了解过去的需求变化。
森：为了了解近年终端用户的需求变化，我们按视频、语音、文字等内容类型计算出了通信流量的变化，发现视频内容是近几年通信流量快速增长的主要原因。这种趋势持续下去的话，到2030年，通信流量将以每年20%的速度增长。此外，我们对新冠疫情期间远程办公对通信流量的影响进行的分析发现，如果40%的工作都在线上完成，那么通信量最大将增加33%。
皆川：这样一来耗电量也会大为增加吧。
森：当然由于日本的人口减少，终端用户的需求也有可能下降，但比如说网上发布视频被VR取代的话，用户数量即使保持不变，通信流量也会进一步增加。为了应对由于新冠疫情中减少移动和通信安全性等带来的通信流量必然增加的社会变化，信息通信的节能化也是不可缺少的。当然，费用方面也不能忽视。全球的通信运营商都面临着人均销售额低迷的困扰，这也有可能制约服务的推广。为了形成合适的用户需求，还必须考虑哪些情况应该使用通信技术，并做好为必要的技术支付费用的准备。
皆川：的确，由新冠疫情催生出的在线问诊和远程授课现在都已经习以为常了。
森：这是一个过去没有注意到的，依靠信息通信消除了“不便”的好例子。信息化社会的发展有增加环境负担的一面，但同时也有切实提高生活质量的一面，另外还有通过优化电力的供需、减少人员移动等减轻环境负担的效果。
皆川：您描绘的蓝图考虑到了生活方式的满意度以及减轻环境负担，的确非常有意思。
三枝：对新冠疫情导致的变化进行分析时，如果能让人员移动、电力、社会生产性方面的专家参与，还可以做出更细致的估算。LCS的提案此前被日本总务省的信息通信白皮书引用等，让我们感受到了社会关注度的提升，为此我们将继续研究，以便做出更具现实意义的估算。
皆川：通过二位的介绍，让我明白了不仅要提高耗电量估算的可信度，还明白了未来应该关注哪些技术开发。期待LCS今后能推出更好的分析结果。非常感谢二位今天的介绍。
——以上对话根据采访内容虚构而成。（TEXT：高桥麻美、PHOTO：石原秀树、楠圣子）
原文：JSTnews 2023年1月号
翻译：JST客观日本编辑部
