 「2027年～2037年の持続可能なデータセンターの世界市場：政策、グリーン電力、効率性、スコープ3および予測」The Global Market for Sustainable Data Centers 20272037: Policy, Green Power, Efficiency, Scope 3 and Forecasts サステナブルなデータセンター市場は、わずか2年の間に、企業の社会的責任に基づく自主的な取り組みから、世界で最も急速に伸びている電力需要分野に対する、厳しい商業的・規制上の制約へと変... もっと見る
サマリー.png) サステナブルなデータセンター市場は、わずか2年の間に、企業の社会的責任に基づく自主的な取り組みから、世界で最も急速に伸びている電力需要分野に対する、厳しい商業的・規制上の制約へと変化した。 その引き金となったのはAIの拡大だ。ラック密度の急増、GPUの熱設計電力の増加、そして今やギガワット単位で規定されるハイパースケール・キャンパスにより、データセンターの電力消費は国家送電網の重要課題となり、脱炭素化目標、水ストレスによる制約、土地利用をめぐる政治的課題、そして地域社会の反対と直接対立する事態を招いている。 決定的なボトルネックはもはや資本やチップではなく電力である。送電網への接続待ちが数年にも及ぶ状況により、「電力供給までのスピード」が業界で最も希少な資源となり、その結果、「自家発電（BYOP）」、メーター背後のマイクログリッド、およびオンサイトの確実な発電容量への構造的なシフトが加速している。 本報告書では、データセンターの持続可能性を規定する3つの排出スコープを軸に市場を分析している。 スコープ2（購入電力）については、PPA（電力購入契約）、時間単位で調整されたクリーンエネルギー、および小型モジュール型原子炉、原子力発電所の再稼働、高度地熱発電、燃料電池、炭素回収を組み合わせたガス発電など、拡大する低炭素発電のポートフォリオを通じて対応が進められている。 スコープ1およびオンサイト効率化については、密度が空冷の物理的限界を超えるにつれて、空冷から液冷（ダイレクト・トゥ・チップおよび液浸冷却）への移行が中心となっており、これに加え、800 VDC電源アーキテクチャ、ワイドバンドギャップ（SiC/GaN）パワーエレクトロニクス、およびコンピューティング、 メモリ、光インターコネクトにおけるワット当たりの性能向上などが挙げられる。ライフサイクル排出量の大部分を占めるスコープ3には、二酸化炭素除去、低炭素建設（グリーン鋼、低炭素セメント、マス・ティンバー）、ITハードウェアに内在するカーボン、および循環型経済が含まれる。 現在、政策こそが市場の主要な推進力となっている。EUの「エネルギー効率指令」に基づく報告制度、「データセンターエネルギー効率パッケージ」およびそのA?F評価制度、および（容量の拡大を効率性、水資源、循環型経済を条件とする）「クラウド・AI開発法」は、米国連邦および州の報告規則、中国のグリーンデータセンター行動計画、シンガポールのロードマップ、ならびに英国およびアイルランドの系統連系改革と並んで位置づけられている。 PUE、WUE、CUE、EPEAT などの基準は、自主的なベンチマークから規制指標へと定着しつつある。 その結果、発電、蓄電、冷却、パワーエレクトロニクス、高効率 IT、スコープ 3 排出削減にまたがる、急速に拡大し、多様な技術が混在する市場が形成されています。この市場については、ベースライン、厳格な規制、規制の遅延という各シナリオにおいて、電力消費、排出量、冷却収益、800 VDC の採用状況について、2037 年までの詳細な予測が行われています。 サステナビリティは、AIインフラの構築そのものの経済性や許認可と切り離せないものとなっている。 『2027～2037年の持続可能なデータセンターの世界市場： 政策、グリーン電力、効率性、スコープ3、および予測」は、政策分析、技術評価、2037年までの定量的予測、そして持続可能なデータセンターのバリューチェーン全体にわたる245社の企業プロファイルを組み合わせた、10章からなる包括的な市場調査報告書です。 内容は以下の通りです：
目次
1 概要 23
1.1 対象範囲と定義 23
1.2 データセンターの持続可能性が今や政策課題となっている理由（AIの拡大、電力網への負荷、水、土地） 23
1.3 データセンターのエネルギー需要とCO₂排出量：主要な数値 23
1.4 データセンターのカーボンフットプリントにおける最大の要因（スコープ1/2/3の内訳） 25
1.5 世界の政策動向の概要：自主的な目標から法的拘束力のある義務まで 26
1.6 地域別政策ヒートマップ：EU、米国（連邦＋州）、中国、シンガポール、日本、英国、アイルランド 28
1.7 新たなボトルネックとなる系統連系政策 28
1.8 規格、認証、および報告（PUE、WUE、CUE、EPEAT、EU エネルギーラベル） 29
1.9 最も大きな影響を与える持続可能な技術はどれか 29
1.10 市場予測（2025年～2037年） 30
1.11 主な結論と見通し 31
2 はじめに：データセンター市場と持続可能性の背景 32
2.1 データセンターとは？ エッジ、コロケーション、エンタープライズ、ハイパースケール 32
2.2 AI主導の拡張：ラック密度、GPU TDP、電力需要 32
2.3 世界のデータセンターの設置状況 — 主要市場（米国、ドイツ、英国、アイルランド、北欧諸国、中国、シンガポール、日本） 33
2.4 データセンターのサステナビリティ指標の解説（PUE、WUE、CUE、ERF、REF、炭素強度、SCI） 35
2.5 排出量の算定：スコープ1、スコープ2（市場ベース対拠点ベース）、スコープ3 35
2.6 ハイパースケーラーおよびコロケーション事業者の排出量とネットゼロ目標 36
2.7 公衆の監視を招く水、土地、電力網、地域社会への影響 37
2.8 持続可能性に向けた行動の背景にある動機：規制、コスト、評判、送電網へのアクセス 37
3.1 概要：自主的な公約から拘束力のある規制へ 38
3.2 政策手段の分類（効率性要件、報告・開示、エネルギーラベル、系統連系規則、立地・モラトリアム、税制優遇措置、水に関する規則、調達・認証） 39
3.3 欧州連合 40
3.3.1 エネルギー効率指令（EED）の報告スキームおよび欧州データベース／ダッシュボード 40
3.3.2 データセンターのエネルギー効率パッケージおよび EU 格付けスキーム 40
3.3.3 データセンターの最低性能基準 41
3.3.4 クラウドおよび AI 開発法 ― エネルギー・水資源の効率性と循環性を条件として、容量を 3 倍に拡大 41
3.3.5 EU タクソノミーとデータセンターのエネルギー効率に関する行動規範 41
3.3.6 ドイツ、フランス、アイルランド 42
3.3.7 北欧諸国および地域暖房との統合 42
3.4 米国 42
3.4.1 連邦レベルの立法活動（データセンターのエネルギー・報告に関する法案、EIA によるデータ収集） 42
3.4.2 州レベルの報告および情報開示に関する法案（注釈付き調査） 42
3.4.3 モラトリアムから規制へ：地方自治体の許可制度への転換 43
3.4.4 州の税制優遇措置とその持続可能性の条件（アリゾナ州、イリノイ州、ミシガン州、ミネソタ州、バージニア州、ワシントン州） 44
3.4.5 系統連系および「持参電力（BYOP）」への対応 44
3.5 中国 44
3.5.1 国家「グリーンデータセンター」行動計画 44
3.5.2 データセンターのグリーン＆低炭素開発に関する特別行動計画（PUE 目標、再生可能エネルギーの割合） 45
3.5.3 「東にデータ、西にコンピューティング」と中国のコスト・効率面での優位性 45
3.6 アジア太平洋地域 45
3.6.1 シンガポール ? グリーンデータセンターのロードマップ / DC-CFA の義務付け 45
3.6.2 日本：新たなデータセンター規制 46
3.6.3 その他のアジア太平洋市場（マレーシア、インド、オーストラリア） 46
3.7 英国 46
3.7.1 Ofgem による系統連系改革と連系待ちリスト 46
3.7.2 重要国家インフラの指定と計画 47
3.8 横断的テーマとしての系統連系政策 47
3.9 規格、認証、および情報開示の枠組み 48
3.9.1 規制指標としての PUE/WUE/CUE 48
3.9.2 EPEAT および企業向けデータストレージの循環性基準案 48
3.9.3 GHG プロトコルの更新：場所別および 1 時間ごとの照合 48
3.9.4 ISO / CEN-CENELEC および業界の行動規範 49
3.10 政策のギャップ分析と展望：規制の行方は 2026年～2030年 49
4 データセンターのエネルギー需要、送電網への負荷、および持続可能性のビジネスケース 51
4.1 世界および地域の電力需要見通し（IEA「エネルギーとAI」シナリオ） 51
4.2 電力ギャップ：相互接続の待ち行列と供給制約 52
4.3 地域別の系統電力の炭素強度 53
4.4 水使用量と水ストレスへの曝露 54
4.5 環境に配慮することのコスト、評判、および送電網へのアクセスに関する論点 55
4.6 「現実の検証」：短期的な電力供給では依然として化石燃料が主流 56
5 データセンターのための持続可能な発電 57
5.1 スコープ2の脱炭素化：REC、PPA、クリーン移行料金、時間単位のマッチング 57
5.2 「Bring your own power（自家発電）」：発電事業者としてのハイパースケーラー、マイクログリッド、およびメーター後方 58
5.2.1 マイクログリッドのアーキテクチャとコントローラ 58
5.2.2 バランス調整用エンジンおよび発電機セット（移行燃料、HVO、水素対応） 59
5.3 太陽光、風力、水力発電 60
5.3.1 ユーティリティ規模の太陽光、風力、水力発電：LCOE、間欠性、および土地利用面積 60
5.3.2 間欠的な供給と柔軟な AI 負荷のマッチング 60
5.3.3 フロンティアな立地コンセプト：洋上、海底、および軌道上のデータセンター 62
5.4 原子力：従来型、SMR、核融合 64
5.4 データセンターに SMR が選ばれる理由；第 III 世代プラスと第 IV 世代の設計の比較 66
5.4.2 ハイパースケーラーと開発者のパートナーシップ、および最初の導入事例 66
5.4.3 既存原子力発電所の再稼働・出力増強 68
5.4.4 核融合エネルギー：ハイパースケーラーによる引き取りと現実的なタイムライン 69
5.5 地熱および強化地熱システム（EGS） 71
5.6 データセンター向けガス発電における炭素回収（CCUS） 72
5.6.1 ガスタービンにおける燃焼後回収：技術と成熟度 72
5.6.2 エネルギー損失：寄生負荷と供給メガワット 73
5.6.3 ガス・プラス・キャプチャの経済性、立地、および資金調達可能性 75
5.7 水素燃料電池（PEMFC / SOFC） 76
5.7.1 PEMFC および SOFC：技術、効率、およびデューティサイクルの適合性 76
5.7.2 制約要因としての燃料供給 78
5.7.3 導入の現実検証：燃料電池のスケールアップにおける制約 79
5.8 バッテリー、BESS、熱エネルギー貯蔵、および長時間貯蔵（LDES） 80
5.8.1 UPS および系統連系型 UPS 81
5.8.2 バックアップおよび主電源用リチウムイオン（LFP/NMC） 81
5.8.3 レドックスフローおよび代替化学系（ナトリウムイオン、亜鉛、ナトリウム硫黄、液体金属） 82
5.8.4 データセンター向けの熱エネルギー貯蔵および LDES 82
5.8.5 CO₂ および圧縮ガスの貯蔵：新たな非電気化学的 LDES 83
5.9 ベンチマーク：電源の環境的、技術的、経済的比較 85
6 データセンターのエネルギー効率 87
6.1 PUEを超えて：熱効率、電力効率、IT効率 87
6.2 熱管理と冷却 87
6.2 空冷、ダイレクト・トゥ・チップ冷却、液浸冷却の比較 87
6.2.2 熱界面材料、コールドプレート、ベーパーチャンバー 90
6.2.3 浸漬液および冷媒の GWP 91
6.2.4 廃熱の再利用と地域暖房 91
6.2.5 熱電冷却および固体冷却 92
6.2.6 冷却方式ごとのライフサイクル排出量およびコストの比較 93
6.3 電力効率（電源、800 VDC、配電） 95
6.3.1 電源装置、80 PLUS および効率プログラム 95
6.3.2 SiC および GaN パワーエレクトロニクス 96
6.3.3 800 VDC アーキテクチャおよびラックへの電力供給 96
6.3.4 配電用高温超伝導体 (HTS) 97
6.3.5 力率補正および高調波管理 97
6.4 IT 効率（AI チップ、メモリ、ストレージ、相互接続） 98
6.4.1 AI チップの 1 ワットあたりの性能 99
6.4.2 HBM/DRAM および SSD/QLC NAND のエネルギー効率 101
6.4.3 相互接続効率のためのコパッケージされた光学部品およびシリコンフォトニクス 101
6.4.4 ハードウェアの再利用とリフレッシュサイクル 102
6.5 効率性に関する規制（EU 格付け制度、80 PLUS、各国プログラム） 102
7 データセンターのスコープ 3 脱炭素化 103
7.1 スコープ3がデータセンターの排出量を占める理由 103
7.2 カーボンクレジットとCO₂除去 104
7.2.1 除去と回避；永続的対策と自然に基づく対策 104
7.2.2 DAC、BECCS、バイオ炭、および強化風化 104
7.2.3 ハイパースケーラーの CDR ポートフォリオおよび事前購入 104
7.2.4 カーボンクレジット市場の仕組み：購入ルート、価格設定、品質 105
7.2.5 自主的取り組みから規制への移行：炭素除去と規制の融合 107
7.3 低炭素建設 109
7.3.1 グリーンコンクリートとセメントの脱炭素化 109
7.3.2 グリーン・スチール 109
7.3.3 マス・ティンバーおよび環境属性証明書 109
7.3.4 建設コストとグリーン・プレミアム 110
7.4 IT ハードウェア（サーバー、GPU ベースボード）に含まれる炭素および循環性／再利用 112
7.4.1 組み込み炭素の所在：サーバーのコンポーネントレベルでの内訳 114
7.4.2 GPU ベースボードおよびアクセラレータの埋め込みカーボンフットプリント 114
7.4.3 リフレッシュサイクル、再利用、および流通市場 116
7.5 調達方針と EPEAT の循環性基準との連携 117
8 市場予測、2025-2037年 118
8.1 予測手法と前提条件 118
8.2 データセンターの電力および電力消費量の予測 118
8.3 データセンターのCO₂排出量予測 (スコープ2およびスコープ3) 119
8.4 GPU TDPの動向予測 120
8.5 冷却方法別市場予測（収益） 121
8.6 800 VDC / HVDC 電力市場の予測 122
8.7 関連するグリーンテクノロジーの予測 123
8.8 政策シナリオの感度分析（ベースライン／厳格な規制／規制の遅延） 124
9 企業プロフィール 126
9.1 データセンター事業者・ハイパースケーラーおよびAIクラウド 126 (9社の企業プロフィール)
9.2 コロケーション・プロバイダー 135 (9社の企業プロフィール)
9.3 持続可能な発電および蓄電 144
9.3.1 原子力／SMR 144 (14社の企業プロフィール)
9.3.2 地熱／EGS 158（企業プロフィール 2 件）
9.3.3 燃料電池 160 (7 社の企業プロフィール)
9.3.4 太陽光発電用インバータおよび調整用電源 167（企業プロフィール 2 社）
9.3.5 バッテリー、UPS および BESS (リチウムイオン) 169 (16 社の企業プロフィール)
9.3.6 フロー、ナトリウム、亜鉛、および代替化学物質 185 (12 社の企業プロフィール)
9.3.7 熱エネルギーおよび長期間エネルギー貯蔵（LDES） 197（19社の企業プロフィール）
9.3.8 蓄電実現技術（BMS／分析／導入業者） 216（4社の企業プロフィール）
9.3.9 発電における炭素回収（ガスCCS） 220（5社の企業プロフィール）
9.4 エネルギー効率？冷却および熱管理 225
9.4.1 冷却システム（ダイレクト・トゥ・チップ／液浸／ラック） 225（13社の企業プロフィール）
9.4.2 熱界面材料および部品 238 (17 社の企業プロフィール)
9.4.3 浸漬液および冷媒 255 (4 社の企業プロフィール)
9.4.4 気流、ファン、およびアクティブ冷却コンポーネント 259 (5 社の企業プロフィール)
9.5 エネルギー効率 ? パワーエレクトロニクス、PSU および配電 264
9.5.1 ワイドバンドギャップデバイス（SiC / GaN） 264（16社の企業プロフィール）
9.5.2 電源および直流電力供給（PSU / 800 VDC） 280（2 社の企業プロフィール）
9.5.3 高温超伝導体（配電） 282（1 社の企業プロフィール）
9.6 エネルギー効率 ? IT：演算、メモリ、光学 283
9.6.1 AI アクセラレータ（ワットあたりの性能に重点） 283（10 社の企業プロフィール）
9.6.2 メモリ（HBM / DRAM / NAND） 293（5社の企業プロフィール）
9.6.3 コパッケージドオプティクス／シリコンフォトニクス（相互接続効率） 298（23社の企業プロフィール）
9.7 半導体製造のサステナビリティ（インボディド・カーボン） 321 (3社の企業プロファイル)
9.8 スコープ3？炭素除去／CCUS 324
9.8.1 直接空気回収（DAC） 324（5社の企業プロフィール）
9.8.2 点源からの回収・利用 329 (4 社の企業プロフィール)
9.9 スコープ 3 ? 低炭素建設および資材 333
9.9.1 グリーンスチール 333（32社の企業プロファイル）
9.9.2 低炭素セメント／コンクリート 365 (24社の企業プロフィール)
9.10 スコープ3？循環性＆ITハードウェアの再利用 389（企業プロフィール2件）
10 付録 391
10.1 用語集および略語 391
10.2 方法論およびデータソース（基準年 2025 年、2037 年までの予測） 393
10.2 調査手法 393
10.2.2 範囲、定義およびシステム境界 393
10.2.3 基準年、予測期間および慣例 393
10.2.4 発電量および電力需要の予測の構築 394
10.2.5 排出量予測の構築 394
10.2.6 シナリオの枠組み 395
10.2.7 関連技術の予測とアトリビューション 396
10.2.8 データソース 396
11 参考文献 398
図表リスト
表一覧
表1. 地域別主要データセンターのサステナビリティ規制の概要（2023年～2026年） 26
表2. サステナビリティ指標の概要（PUE、WUE、CUE、ERF、REF、SCI） 29
表3. 予測の概要：電力、電気、CO₂、冷却、800 VDC、SMR、CDR、グリーン・スチール 30
表4. データセンターのタイプ別比較（エッジ／コロケーション／エンタープライズ／ハイパースケール） 32
表5. データセンターの設置容量別国・地域ランキング 34
表6. 主要なサステナビリティ指標の定義 35
表7. 主要ハイパースケーラー／コロケーション事業者：容量、排出量、およびネットゼロ目標 37
表8. データセンター政策手段の分類と事例 40
表9. EU EED報告スキーム ― 要件の概要 41
表10. EU評価スキーム ― A～Fラベルの構成 41
表11. 米国各州のデータセンター報告・情報開示に関する法規制 ― 主な類型 43
表12. 米国各州のデータセンター報告・情報開示に関する法規制（注釈付き） 44
表13. 中国のデータセンターにおけるPUEおよび再生可能エネルギー目標（段階別） 45
表14. アジア太平洋地域（APAC）のデータセンター規制（シンガポール、日本）の比較 46
表15. 系統連系政策の比較（アイルランドCRU、英国Ofgem、米国ISO） 48
表16. 認証および情報開示スキーム（EPEAT、EU評価スキーム、GHGプロトコル） 49
表17. 地域別データセンター電力需要シナリオ（2025～2037年） 51
表18. 主要データセンター市場別の電力網の炭素強度 53
表19. AIおよびデータセンターのワークロードクラスごとの時間的柔軟性 61
表20. フロンティア・データセンターの立地コンセプト：現状、利点、および制約条件 63
表21. データセンターに関連するSMRおよび先進型原子力発電の開発事業者 65
表22. データセンターに関連するSMRおよび先進原子力開発事業者 67
表23. データセンターに関連するSMRおよび先進原子力開発企業（5.4.2節） 69
表24. 技術系および産業系バイヤーとの間で発表された核融合電力購入契約 70
表25. 主要な核融合開発企業による資金調達額 70
表26. ガス火力データセンター向けポイントソース回収技術 73
表27. データセンターの負荷に対応する、回収機能を備えたガス発電プロジェクトの発表状況 73
表28. 燃焼後回収率90％の公称1 GW NGCCプラントにおけるエネルギー損失 74
表29. データセンターの負荷に対応する、資金調達可能なガス＋回収プロジェクトに必要な条件 76
表30. データセンター用途におけるPEMFCおよびSOFCのベンチマーク 77
表31. データセンター向け電力に関する主要な燃料電池契約（2025～26年） 77
表32. データセンター向けオンサイト発電オプションの炭素強度 78
表33. データセンター用途における蓄電技術のベンチマーク 81
表34. データセンター用途におけるバッテリー／BESS／TES技術のベンチマーク 82
表35. データセンター用途向けの長期エネルギー貯蔵技術のベンチマーク 84
表36. データセンターの電力供給に関連するEnergy Dome社製CO₂バッテリーの導入事例 84
表37. データセンター向け電源のベンチマーク（LCOE、炭素強度、可用性、TRL） 86
表38. 冷却技術の比較 89
表39. 冷却技術の比較（空気冷却、D2C単相／二相、液浸冷却） 91
表40. 冷却方式別の温室効果ガス排出量と効率 92
表41. データセンター用途における熱電冷却 93
表42. データセンターの冷却方式の比較評価 94
表43. ACと800 VDCアーキテクチャの効率比較 97
表44. データセンターの電気システムにおける電力品質パラメータとその影響 98
表45. AI演算効率のベンチマーク 100
表46. 二酸化炭素除去手法：規模、コスト、および技術成熟度（TRL） 104
表47. カーボンクレジットの分類、価格設定および特性 106
表48. カーボンクレジットの購入ルート 106
表49. 炭素クレジット調達を再構築する規制手段 108
表50. セメント・鉄鋼の脱炭素化技術とグリーンプレミアム 109
表51. データセンター建設コストのベンチマーク（2026年） 111
表52. 資材別のグリーンプレミアムとプロジェクト総コストへの影響 111
表53. サーバー構成部品ごとの埋め込み炭素量 113
表54. サーバー構成部品ごとの埋め込み炭素量 113
表55. 従来の2Uラックサーバーにおける推定組み込み炭素量の内訳 114
表56. 埋め込み炭素の要因：従来のサーバーとAIアクセラレータ・ベースボードの比較 115
表57. データセンター向けITハードウェアの循環性階層 117
表58. データセンターの電力（GW）および電力消費量（TWh）の予測（2025年～2037年） 118
表59. スコープ別データセンターのCO₂排出量予測（2025～2037年） 119
表60. 冷却市場の売上高予測（方式別、2025～2037年） 121
表61. SMR／耐久性CDR／グリーン・スチール／データセンター用BESSの予測（2025年～2037年） 123
表62. 用語集および略語 391
図一覧
図1. ワークロード種別ごとの世界のデータセンター電力消費量、2025～2037年 24
図2. スコープ別データセンターのCO₂排出量（2025年／2031年／2037年）（Mt CO₂/年） 25
図3. ハイパースケールデータセンターの代表的なスコープ1/2/3の内訳 26
図4. 世界の政策の沿革：データセンターの持続可能性に関する主要な施策、2020年～2026年 27
図5. 地域別の規制厳格度ヒートマップ 28
図6. 持続可能なデータセンター技術の影響度と準備状況のマトリックス 30
図7. ラックの電力密度およびGPUのTDPの推移（過去データ＋予測） 33
図8. 設置容量別主要データセンター市場 34
図9. 主要ハイパースケーラーのスコープ2（市場ベース対拠点ベース）およびスコープ3排出量 36
図10. 国・地域別のグローバル政策手段マップ 39
図11. 措置の種類別米国データセンター規制動向 43
図12. 市場別の大規模負荷における典型的な系統連系待機期間 47
図13. 市場別の規制の厳格さとデータセンターの成長の比較 50
図14. データセンターが占める国内電力需要の割合、2025年対2030年（主要市場） 52
図15. データセンターの電力需要予測と確実な接続可能供給量の比較、米国、2025～2032年 53
図16. 冷却方式別の水利用効率（WUE）ベンチマーク 55
図17. クリーン電力調達モデルの比較 57
図18. メーター後方のデータセンター向けマイクログリッドアーキテクチャ 59
図19. データセンターの負荷柔軟性のスペクトル 61
図20. 太陽光資源：軌道上と地上の比較 64
図21. データセンター向けSMR容量（ベースケースおよび範囲、2026～2037年） 66
図22. データセンター向けSMR容量（ベースケースおよび範囲）、2026～2037年（出典：IDTechEx予測） 68
図23. 核融合とSMR：発表された初発電予定日と現実的な供給開始時期の比較 71
図24. 発電容量の行方：炭素回収を伴う総発電量と実際の発電量 75
図25. 燃料電池容量：契約容量と供給可能容量の比較（2025～2030年） 80
図26. データセンター向け電源のベンチマーク：炭素強度対コスト（供給安定性でスケーリング） 85
図27. 新規データセンター導入における冷却技術の推移、2020年～2037年 88
図28. 各冷却方式で対応可能な実用的なラック電力密度 89
図29. データセンターの冷却バリューチェーン 90
図30. 冷却のライフサイクルにおける排出量とコスト 95
図31. データセンターの電源における半導体材料のシェア（2020年～2037年） 96
図32. AI演算オプションのワット当たりの相対性能 99
図33. AIコンピューティングオプションのワットあたりの相対性能 100
図34. 代表的なデータセンターのスコープ3排出量の内訳 103
図35. ハイパースケーラーによる耐久性CDRの購入量 105
図36. カーボンクレジット価格の推移 107
図37. 素材別のグリーンプレミアム 112
図38. サーバーとAIベースボードの埋め込み炭素量比較 116
図39. 世界のデータセンター電力需要予測（GW）、2025～2037年 119
図40. 3つの政策シナリオに基づくデータセンターのCO₂排出量予測（2025～2037年） 120
図41. GPUのTDP推移：過去データおよび予測、2025～2037年 121
図42. データセンター冷却市場の売上高（方式別）、2025～2037年 122
図43. 800 VDCの導入予測（2025年～2037年） 123
図44. データセンターに起因する関連グリーンテクノロジーの予測（2025～2037年） 124
SummaryThe market for sustainable data centers has moved, in the space of two years, from a voluntary corporate-responsibility concern to a hard commercial and regulatory constraint on the single fastest-growing category of electricity demand in the world. The trigger is the AI build-out: soaring rack densities, rising GPU thermal design power, and hyperscale campuses now specified in gigawatts have pushed data-center electricity consumption onto national-grid agendas and into direct conflict with decarbonization targets, water-stress limits, land-use politics and community opposition. The defining bottleneck is no longer capital or chips but power — multi-year grid-interconnection queues have made speed-to-power the industry's scarcest resource, driving a structural shift toward "bring-your-own-power" generation, behind-the-meter microgrids and on-site firm capacity.
This report frames the market around the three emissions scopes that govern data-center sustainability. Scope 2 (purchased electricity) is being addressed through PPAs, hourly-matched clean energy, and a widening portfolio of firm low-carbon generation — small modular reactors, nuclear restarts, enhanced geothermal, fuel cells, and gas paired with carbon capture. Scope 1 and on-site efficiency center on the transition from air to liquid cooling (direct-to-chip and immersion) as densities exceed air's physical limits, alongside 800 VDC power architectures, wide-bandgap (SiC/GaN) power electronics, and performance-per-watt gains in compute, memory and optical interconnect. Scope 3 — which dominates lifecycle emissions — spans carbon dioxide removal, low-carbon construction (green steel, low-carbon cement, mass timber), embodied carbon in IT hardware, and circularity.
Policy is now the market's principal accelerant. The EU's Energy Efficiency Directive reporting scheme, the Data Centre Energy Efficiency Package and its A–F rating scheme, and the Cloud and AI Development Act (which conditions capacity growth on efficiency, water and circularity) sit alongside US federal and state reporting rules, China's green-data-center action plans, Singapore's roadmap, and grid-connection reform in the UK and Ireland. Standards such as PUE, WUE, CUE and EPEAT are hardening from voluntary benchmarks into regulatory metrics.
The result is a rapidly expanding, technology-diverse market spanning power generation, storage, cooling, power electronics, efficient IT and Scope 3 abatement — forecast in detail to 2037 across power consumption, emissions, cooling revenue and 800 VDC adoption, under baseline, stringent-regulation and delayed-regulation scenarios. Sustainability has become inseparable from the economics and permitting of building AI infrastructure at all.
The Global Market for Sustainable Data Centers 2027–2037: Policy, Green Power, Efficiency, Scope 3 and Forecasts is a comprehensive, 10-chapter market study that combines policy analysis, technology assessment, quantitative forecasts to 2037, and 245 company profiles across the full sustainable-data-center value chain.
Contents include:
Table of Contents
1 EXECUTIVE SUMMARY 23
1.1 Scope and definitions 23
1.2 Why data center sustainability is now a policy issue (AI build-out, grid stress, water, land) 23
1.3 Data center energy demand and CO₂ emissions: the headline numbers 23
1.4 The biggest contributors to the data center carbon footprint (Scope 1/2/3 split) 25
1.5 The global policy landscape at a glance: from voluntary targets to binding mandates 26
1.6 Regional policy heat-map: EU, US (federal + state), China, Singapore, Japan, UK, Ireland 28
1.7 Grid-connection policy as the new bottleneck 28
1.8 Standards, certification and reporting (PUE, WUE, CUE, EPEAT, EU energy labels) 29
1.9 Which sustainable technologies have the biggest impact 29
1.10 Market forecast, 2025–2037 30
1.11 Key conclusions and outlook 31
2 INTRODUCTION: THE DATA CENTER MARKET AND SUSTAINABILTY CONTEXT 32
2.1 What is a data center? Edge, colocation, enterprise, hyperscale 32
2.2 The AI-driven build-out: rack density, GPU TDP and power demand 32
2.3 Global data center footprint — leading markets (US, Germany, UK, Ireland, Nordics, China, Singapore, Japan) 33
2.4 Data center sustainability metrics explained (PUE, WUE, CUE, ERF, REF, carbon intensity, SCI) 35
2.5 Emissions accounting: Scope 1, Scope 2 (market- vs location-based), Scope 3 35
2.6 Hyperscaler and colocator emissions and net-zero targets 36
2.7 Water, land, grid and community impacts driving public scrutiny 37
2.8 Motivations behind sustainability action: regulation, cost, reputation, grid access 37
3.1 Overview: from voluntary pledges to binding regulation 38
3.2 A taxonomy of policy instruments (efficiency mandates, reporting/disclosure, energy labels, grid-connection rules, siting/moratoria, tax incentives, water rules, procurement/certification) 39
3.3 European Union 40
3.3.1 Energy Efficiency Directive (EED) reporting scheme and the European database/dashboard 40
3.3.2 Data Center Energy Efficiency Package and the EU rating scheme 40
3.3.3 Minimum Performance Standards for data centers 41
3.3.4 Cloud and AI Development Act — capacity tripling conditioned on energy/water efficiency and circularity 41
3.3.5 EU Taxonomy and the Code of Conduct for Data Center Energy Efficiency 41
3.3.6 Germany, France, Ireland 42
3.3.7 Nordics and district-heating integration 42
3.4 United States 42
3.4.1 Federal legislative activity (data center energy/reporting bills; EIA data collection) 42
3.4.2 State-level reporting and disclosure legislation (annotated survey) 42
3.4.3 From moratoria to regulation: the local-permitting pivot 43
3.4.4 State tax incentives and their sustainability conditions (Arizona, Illinois, Michigan, Minnesota, Virginia, Washington) 44
3.4.5 Grid interconnection and "bring-your-own-power" responses 44
3.5 China 44
3.5.1 National "Green Data Center" Action Plan 44
3.5.2 Special Action Plan for Green & Low-Carbon Development of Data Centers (PUE targets, renewable share) 45
3.5.3 "East Data, West Compute" and the China cost/efficiency advantage 45
3.6 Asia-Pacific 45
3.6.1 Singapore — Green Data Center Roadmap / DC-CFA mandate 45
3.6.2 Japan — emerging data center regulation 46
3.6.3 Other APAC markets (Malaysia, India, Australia) 46
3.7 United Kingdom 46
3.7.1 Ofgem grid-connection reform and the connections queue 46
3.7.2 Critical National Infrastructure designation and planning 47
3.8 Grid-connection policy as a cross-cutting theme 47
3.9 Standards, certification and disclosure frameworks 48
3.9.1 PUE/WUE/CUE as regulatory metrics 48
3.9.2 EPEAT and the draft circularity criteria for enterprise data storage 48
3.9.3 GHG Protocol updates: location-based and hourly matching 48
3.9.4 ISO / CEN-CENELEC and industry codes of conduct 49
3.10 Policy gap analysis and outlook: where regulation is heading 2026–2030 49
4 DATA CENTER ENERGY DEMAND, GRID STRESS AND SUSTAINABILITY BUSINESS CASE 51
4.1 Global and regional electricity demand outlook (IEA "Energy and AI" scenarios) 51
4.2 The power gap: interconnection queues and supply constraints 52
4.3 Carbon intensity of grid power by geography 53
4.4 Water use and water-stress exposure 54
4.5 The cost, reputation and grid-access case for going green 55
4.6 "Reality check": fossil fuels still dominate near-term power 56
5 SUSTAINABLE POWER GENERATION FOR DATA CENTERS 57
5.1 Decarbonizing Scope 2: RECs, PPAs, clean transition tariffs, hourly matching 57
5.2 "Bring your own power": hyperscalers as generators; microgrids and behind-the-meter 58
5.2.1 Microgrid architectures and controllers 58
5.2.2 Balancing engines and gensets (transition fuels, HVO, hydrogen-ready) 59
5.3 Solar, wind and hydropower 60
5.3.1 Utility-scale solar, wind and hydropower: LCOE, intermittency and land footprint 60
5.3.2 Matching intermittent supply to flexible AI load 60
5.3.3 Frontier siting concepts: offshore, subsea and orbital data centers 62
5.4 Nuclear: conventional, SMRs and fusion 64
5.4.1 Why SMRs for data centers; Gen III+ vs Gen IV designs 66
5.4.2 Hyperscaler–developer partnerships and first deployments 66
5.4.3 Restart/uprate of existing nuclear plants 68
5.4.4 Fusion energy: hyperscaler offtake and the honest timeline 69
5.5 Geothermal and enhanced geothermal systems (EGS) 71
5.6 Carbon capture (CCUS) on gas power for data centers 72
5.6.1 Post-combustion capture on gas turbines: technology and maturity 72
5.6.2 The energy penalty: parasitic load and delivered megawatts 73
5.6.3 Economics, siting and bankability of gas-plus-capture 75
5.7 Hydrogen fuel cells (PEMFC / SOFC) 76
5.7.1 PEMFC and SOFC: technology, efficiency and duty-cycle fit 76
5.7.2 Fuel supply as the binding constraint 78
5.7.3 Deployment reality check: constraints on fuel cell scaling 79
5.8 Batteries, BESS, thermal energy storage and long-duration storage (LDES) 80
5.8.1 UPS and grid-interactive UPS 81
5.8.2 Li-ion (LFP/NMC) for backup and primary power 81
5.8.3 Redox flow and alternative chemistries (sodium-ion, zinc, sodium-sulfur, liquid-metal) 82
5.8.4 Thermal energy storage and LDES for data centers 82
5.8.5 CO₂ and compressed-gas storage: emerging non-electrochemical LDES 83
5.9 Benchmarking: environmental, technical and economic comparison of power sources 85
6 ENERGY EFFICIENCY FOR DATA CENTERS 87
6.1 Beyond PUE: thermal, electrical and IT efficiency 87
6.2 Thermal management and cooling 87
6.2.1 Air vs. direct-to-chip vs. immersion liquid cooling 87
6.2.2 Thermal interface materials, cold plates, vapor chambers 90
6.2.3 Immersion fluids and refrigerant GWP 91
6.2.4 Waste-heat reuse and district heating 91
6.2.5 Thermoelectric and solid-state cooling 92
6.2.6 Comparative lifecycle emissions and cost by cooling method 93
6.3 Power efficiency (power supply, 800 VDC, distribution) 95
6.3.1 PSUs, 80 PLUS and efficiency programs 95
6.3.2 SiC and GaN power electronics 96
6.3.3 800 VDC architecture and rack power delivery 96
6.3.4 High-temperature superconductors (HTS) for power distribution 97
6.3.5 Power factor correction and harmonic management 97
6.4 IT efficiency (AI chips, memory, storage, interconnect) 98
6.4.1 AI chip performance-per-watt 99
6.4.2 HBM/DRAM and SSD/QLC NAND energy efficiency 101
6.4.3 Co-packaged optics and silicon photonics for interconnect efficiency 101
6.4.4 Hardware reuse and refresh cycles 102
6.5 Efficiency mandates linkage (EU rating scheme, 80 PLUS, national programs) 102
7 SCOPE 3 DECARBONIZATION FOR DATA CENTERS 103
7.1 Why Scope 3 dominates data center emissions 103
7.2 Carbon credits and CO₂ removal 104
7.2.1 Removal vs. avoidance; durable vs. nature-based 104
7.2.2 DAC, BECCS, biochar and enhanced weathering 104
7.2.3 Hyperscaler CDR portfolios and pre-purchases 104
7.2.4 Carbon credit market mechanics: purchasing routes, pricing and quality 105
7.2.5 From voluntary to compliance: the convergence of carbon removal with regulation 107
7.3 Low-carbon construction 109
7.3.1 Green concrete and cement decarbonization 109
7.3.2 Green steel 109
7.3.3 Mass timber and environmental attribute certificates 109
7.3.4 Construction cost and the green premium 110
7.4 Embodied carbon in IT hardware (servers, GPU baseboards) and circularity/reuse 112
7.4.1 Where embodied carbon sits: the componentry-level split of a server 114
7.4.2 The GPU baseboard and accelerator embodied footprint 114
7.4.3 Refresh cycles, reuse and secondary markets 116
7.5 Procurement policy and EPEAT circularity criteria linkage 117
8 MARKET FORECASTS, 2025-2037 118
8.1 Forecast methodology and assumptions 118
8.2 Data center power and electricity consumption forecast 118
8.3 Data center CO₂ emissions forecast (Scope 2 and Scope 3) 119
8.4 GPU TDP trend forecast 120
8.5 Cooling market forecast by method (revenue) 121
8.6 800 VDC / HVDC power forecast 122
8.7 Adjacent green-technology forecasts 123
8.8 Policy-scenario sensitivities (baseline / stringent-regulation / delayed-regulation) 124
9 COMPANY PROFILES 126
9.1 Data center operators — hyperscalers & AI clouds 126 (9 company profiles)
9.2 Colocation providers 135 (9 company profiles)
9.3 Sustainable power generation & storage 144
9.3.1 Nuclear / SMR 144 (14 company profiles)
9.3.2 Geothermal / EGS 158 (2 company profiles)
9.3.3 Fuel cells 160 (7 company profiles)
9.3.4 Solar inverters & balancing power 167 (2 company profiles)
9.3.5 Batteries, UPS & BESS (Li-ion) 169 (16 company profiles)
9.3.6 Flow, sodium, zinc & alternative chemistries 185 (12 company profiles)
9.3.7 Thermal & long-duration energy storage (LDES) 197 (19 company profiles)
9.3.8 Storage enabling technology (BMS / analytics / deployers) 216 (4 company profiles)
9.3.9 Carbon capture on power (gas CCS) 220 (5 company profiles)
9.4 Energy efficiency — cooling & thermal management 225
9.4.1 Cooling systems (direct-to-chip / immersion / rack) 225 (13 company profiles)
9.4.2 Thermal interface materials & components 238 (17 company profiles)
9.4.3 Immersion fluids & refrigerants 255 (4 company profiles)
9.4.4 Airflow, fans & active-cooling components 259 (5 company profiles)
9.5 Energy efficiency — power electronics, PSUs & power distribution 264
9.5.1 Wide-bandgap devices (SiC / GaN) 264 (16 company profiles)
9.5.2 Power supplies & DC power delivery (PSU / 800 VDC) 280 (2 company profiles)
9.5.3 High-temperature superconductors (power distribution) 282 (1 company profiles)
9.6 Energy efficiency — IT: compute, memory & optical 283
9.6.1 AI accelerators (performance-per-watt focus) 283 (10 company profiles)
9.6.2 Memory (HBM / DRAM / NAND) 293 (5 company profiles)
9.6.3 Co-packaged optics / silicon photonics (interconnect efficiency) 298 (23 company profiles)
9.7 Semiconductor-manufacturing sustainability (embodied carbon) 321 (3 company profiles)
9.8 Scope 3 — carbon removal / CCUS 324
9.8.1 Direct air capture (DAC) 324 (5 company profiles)
9.8.2 Point-source capture & utilization 329 (4 company profiles)
9.9 Scope 3 — low-carbon construction & materials 333
9.9.1 Green steel 333 (32 company profiles)
9.9.2 Low-carbon cement / concrete 365 (24 company profiles)
9.10 Scope 3 — circularity & IT hardware reuse 389 (2 company profiles)
10 APPENDICES 391
10.1 Glossary and acronyms 391
10.2 Methodology and data sources (base year 2025; forecast to 2037) 393
10.2.1 Research approach 393
10.2.2 Scope, definitions and system boundary 393
10.2.3 Base year, forecast horizon and conventions 393
10.2.4 Construction of the power and electricity forecast 394
10.2.5 Construction of the emissions forecast 394
10.2.6 Scenario framework 395
10.2.7 Adjacent-technology forecasts and attribution 396
10.2.8 Data sources 396
11 REFERENCES 398
List of Tables/Graphs
List of Tables
Table 1. Summary of major data center sustainability regulations by region, 2023–2026 26
Table 2. Sustainability metrics at a glance (PUE, WUE, CUE, ERF, REF, SCI) 29
Table 3. Forecast summary: power, electricity, CO₂, cooling, 800 VDC, SMRs, CDR, green steel 30
Table 4. Data center types compared (edge / colocation / enterprise / hyperscale) 32
Table 5. Country/region ranking by installed data center capacity 34
Table 6. Definitions of key sustainability metrics 35
Table 7. Leading hyperscalers/colocators: capacity, emissions and net-zero targets 37
Table 8. Taxonomy of data center policy instruments with examples 40
Table 9. EU EED reporting scheme — summary of requirements 41
Table 10. EU rating scheme — structure of the A–F label 41
Table 11. US state data center reporting/disclosure legislation — principal archetypes 43
Table 12. US state data center reporting/disclosure legislation (annotated) 44
Table 13. China data center PUE and renewable-energy targets by phase 45
Table 14. APAC data center mandates (Singapore, Japan) compared 46
Table 15. Grid-connection policy comparison (Ireland CRU, UK Ofgem, US ISOs) 48
Table 16. Certification and disclosure schemes (EPEAT, EU rating scheme, GHG Protocol) 49
Table 17. Data center electricity demand scenarios by region, 2025–2037 51
Table 18. Grid carbon intensity by major data center market 53
Table 19. Temporal flexibility of AI and data center workload classes 61
Table 20. Frontier data center siting concepts: status, advantage and binding constraint 63
Table 21. SMR and advanced-nuclear developers relevant to data centers 65
Table 22. SMR and advanced-nuclear developers relevant to data centers 67
Table 23. SMR and advanced-nuclear developers relevant to data centers (section 5.4.2) 69
Table 24. Announced fusion offtake agreements with technology and industrial buyers 70
Table 25. Capital raised by leading fusion developers 70
Table 26. Point-source capture technologies for gas-fired data center power 73
Table 27. Announced gas-with-capture projects serving data center load 73
Table 28. Energy penalty for a nominal 1 GW NGCC plant with 90% post-combustion capture 74
Table 29. Necessary conditions for a bankable gas-plus-capture project serving data center load 76
Table 30. PEMFC and SOFC benchmarked for data center duty 77
Table 31. Major fuel cell agreements for data center power, 2025–26 77
Table 32. Carbon intensity of on-site generation options for data centers 78
Table 33. Storage technology benchmarking for data center applications 81
Table 34. Battery / BESS / TES technology benchmarking for data center applications 82
Table 35. Long-duration energy storage technologies benchmarked for data center application 84
Table 36. Energy Dome CO₂ battery deployments relevant to data center power 84
Table 37. Benchmarking of electricity sources for data centers (LCOE, carbon intensity, availability, TRL) 86
Table 38. Cooling technology comparison 89
Table 39. Cooling technology comparison (air, D2C single/two-phase, immersion) 91
Table 40. GHG emissions and efficiency by cooling method 92
Table 41. Thermoelectric cooling in data center applications 93
Table 42. Comparative assessment of data center cooling methods 94
Table 43. AC vs. 800 VDC architecture efficiency comparison 97
Table 44. Power quality parameters and their consequences in data center electrical systems 98
Table 45. AI compute efficiency benchmarking 100
Table 46. Carbon dioxide removal methods: scale, cost and TRL 104
Table 47. Carbon credit categories, pricing and characteristics 106
Table 48. Carbon credit purchasing routes 106
Table 49. Regulatory instruments reshaping carbon credit procurement 108
Table 50. Cement/steel decarbonization technologies and green premiums 109
Table 51. Data center construction cost benchmarks, 2026 111
Table 52. Green premium by material and its effect on total project cost 111
Table 53. Embodied carbon by server component 113
Table 54. Embodied carbon by server component 113
Table 55. Indicative embodied carbon split for a conventional 2U rack server 114
Table 56. Embodied carbon drivers: conventional server versus AI accelerator baseboard 115
Table 57. IT hardware circularity hierarchy for data centers 117
Table 58. Data center power (GW) and electricity (TWh) forecast, 2025–2037 118
Table 59. Data center CO₂ forecast by scope, 2025–2037 119
Table 60. Cooling market revenue forecast by method, 2025–2037 121
Table 61. SMR / durable-CDR / green-steel / data-center BESS forecasts, 2025–2037 123
Table 62. Glossary and acronyms 391
List of Figures
Figure 1. Global data center electricity consumption by workload type, 2025–2037 24
Figure 2. Data center CO₂ emissions by scope, 2025 / 2031 / 2037 (Mt CO₂/yr) 25
Figure 3. Representative Scope 1/2/3 breakdown for a hyperscale data center 26
Figure 4. Global policy timeline: key data center sustainability measures, 2020–2026 27
Figure 5. Regional regulatory-stringency heat-map 28
Figure 6. Impact vs. readiness matrix for sustainable data center technologies 30
Figure 7. Rack power density and GPU TDP trend, historical + forecast 33
Figure 8. Leading data center markets by installed capacity 34
Figure 9. Scope 2 (market- vs location-based) and Scope 3 emissions of leading hyperscalers 36
Figure 10. Global policy-instrument map by country/region 39
Figure 11. US data center regulatory activity by measure type 43
Figure 12. Typical grid-interconnection wait for large loads, by market 47
Figure 13. Regulatory-stringency vs. data center growth by market 50
Figure 14. Data centers' share of national electricity demand, 2025 vs 2030 (selected markets) 52
Figure 15. Projected data center power demand versus firm connectable supply, United States, 2025–2032 53
Figure 16. Water usage effectiveness (WUE) benchmarks by cooling approach 55
Figure 17. Clean-power procurement models compared 57
Figure 18. Microgrid architecture for a behind-the-meter data center 59
Figure 19. Data center load flexibility spectrum 61
Figure 20. Solar resource: orbit versus ground 64
Figure 21. SMR capacity serving data centers, base case and range, 2026–2037 66
Figure 22. SMR capacity serving data centers, base case and range, 2026–2037 (Source: IDTechEx forecast) 68
Figure 23. Fusion and SMR: announced first-power dates versus realistic delivery windows 71
Figure 24. Where the megawatts go: gross-to-delivered output with carbon capture 75
Figure 25. Fuel cell capacity: contracted versus deliverable, 2025–2030 80
Figure 26. Benchmarking of electricity sources for data centers: carbon intensity vs. cost, scaled by firmness 85
Figure 27. Evolution of cooling technology in new data center deployments, 2020–2037 88
Figure 28. Practical rack power density supported by each cooling method 89
Figure 29. Data center cooling value chain 90
Figure 30. Cooling lifecycle emissions and cost 95
Figure 31. Semiconductor material share in data center power supplies, 2020–2037 96
Figure 32. Relative performance-per-watt of AI compute options 99
Figure 33. Relative performance-per-watt of AI compute options 100
Figure 34. Scope 3 emissions breakdown for a representative data center 103
Figure 35. Hyperscaler durable-CDR purchase volumes 105
Figure 36. Carbon Credit Price Stack 107
Figure 37. Green premium by material 112
Figure 38. Embodied Carbon Server vs AI baseboard 116
Figure 39. Global data center power forecast (GW), 2025–2037 119
Figure 40. Data center CO₂ forecast under three policy scenarios, 2025–2037 120
Figure 41. GPU TDP trend: historical + forecast, 2025–2037 121
Figure 42. Data center cooling market revenue by method, 2025–2037 122
Figure 43. 800 VDC adoption forecast, 2025–2037 123
Figure 44. Adjacent green-technology forecasts attributable to data centers, 2025–2037 124
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