1.人類はどれだけの電力を持続的に使えるのか
— 全13回 連載目次 —
本連載は、AI時代の電力利用を題材に、需要を積み上げるのではなく、CO₂、排熱、重要鉱物、送電網、蓄電、社会受容性といった制約から、人類が持続的に使える電力量を逆算する試みです。
2,500GW超の系統接続待ち規模を参考にした思考実験を出発点に、年間電力量・排熱・LCA CO₂e・電源ミックス・CO₂予算を順に数値で確認し、「電力予算」という考え方で何が見えるかを整理しました。
2.連載構成
第1〜3回：問いと枠組み
AIデータセンター需要と電力制約
人類が使える電力量を、需要予測ではなく制約から考える必要性を提示する。
21,900TWh/年は、世界発電量の約71%
2,500GW超の系統接続待ち規模を参考に、仮に常時需要として置いた場合の年間電力量を確認する。
需要側で約2.5TW、発電方式によって発電所側でもTW級
電力は最終的に熱になる。需要側排熱と発電所側排熱を分けて見ることで、熱制約の実態を整理する。
第4〜7回：制約を見る
運転時だけでなく、製造・建設・燃料・廃棄を含めて見る
IPCC 2014 / AR5 WG3 Annex IIIに基づくライフサイクルCO₂係数を整理する。各係数は代表値・参考値。
低炭素電源も資源制約から自由ではない
太陽光・風力・蓄電池の拡大に必要な重要鉱物とサプライチェーンの制約を確認する。
「発電できる量」と「使える電力」は違う
送電容量・蓄電容量・調整力がなければ、発電した電力は使える電力にならないことを整理する。
持続可能な電力量は、最も厳しい制約で決まる
複数の制約をmin()で捉え、制約から逆算する電力予算という考え方を示す。
$$E_{\text{sustainable}} = \min(E_{\text{CO₂}},\ E_{\text{heat}},\ E_{\text{minerals}},\ E_{\text{grid}},\ E_{\text{storage}},\ E_{\text{land}},\ E_{\text{social}},\ E_{\text{policy}})$$
第8〜12回：数値で確認する
TWh、TW、GtCO₂e、年数で何を比較するかを設計する
第9回以降の定量評価のための前提・シナリオ・感度分析を整理する。
21,900TWh/年、需要側排熱 約2.5TW
仮に2,500GW規模が常時発生した場合の年間電力量と排熱のスケールを確認する。
同じ21,900TWh/年でも、発電方式によって最大約75倍の差
石炭火力から陸上風力まで、IPCC係数に基づく年間排出量を比較する。各値は代表値。
電源ミックスで見ても、年間排出量に約8倍の差
4つの電源ミックスシナリオを設定し、加重平均LCA CO₂係数と年間排出量を比較する。
500GtケースでシナリオAは約33.8年、シナリオCは約268.8年
年間LCA CO₂e排出量を500Gt・750Gt・1000GtのCO₂予算ケースと照合する。シナリオ間の消費年数に約8倍の差が生じる。
第13回：総括
倍率・比率・年数を回収し、制約から逆算する意味を整理する
第2回から第12回で確認した数値を総括し、「電力予算」という考え方の意味を確認する。
3.連載で確認した主要数値
| 観点 | 確認した数値 |
| 年間電力量 | 21,900TWh/年 |
| 世界発電量比 | 約71% |
| 日本比 | 約21.6倍 |
| 需要側排熱 | 約2.5TW |
| 単一電源LCA CO₂e差 | 最大約75倍 |
| 電源ミックスLCA CO₂e差 | 約8倍 |
| CO₂予算消費年数差（500Gtケース） | 約33.8年〜268.8年 |
4.連載の前提と注意事項
- 思考実験です：2,500GWはデータセンター需要の確定予測ではなく、系統接続待ち規模を参考にした思考実験上の仮定です。
- 代表値・参考値を使っています：LCA CO₂係数はIPCC 2014 / AR5 WG3 Annex IIIに基づく代表値であり、最新設備・地域別条件を反映した確定値ではありません。
- 一次照合です：CO₂予算との比較はLCA CO₂eと残余炭素予算の近似照合であり、厳密な気候モデル評価ではありません。
- 政策提言ではありません：本連載は制約構造を可視化するための試みであり、特定の電源推奨・政策判断・投資判断に直接用いるものではありません。
ITQ Laboratory
「人類はどれだけの電力を持続的に使えるのか」連載