Les centres de données consomment d’énormes quantités d’électricité et représentent donc un grand défi pour les réserves d’énergie. D’autre part, l’électrification et la numérisation sont essentielles pour évoluer vers un monde plus vert. Le centre de données peut-il évoluer d’un glouton à un moteur écologique ?
On dispose de nombreux chiffres sur l’impact de la consommation d’électricité des centres de données dans le monde. Qu’est-ce qu’un centre de données ? Les sites « edge » comptent-ils ? Schneider Electric lui-même estime que deux à même quatre pour cent de la consommation mondiale d’énergie vont aux centres de données. « Cela représente 400 à 800 térawattheures, selon que l’on considère uniquement les grands centres de données, ou que l’on inclut les sites edge », précise Xavier Biot, vice-président de Secure Power au sein de l’entreprise. Et cela ne diminuera pas immédiatement.
Plus de données, plus d’électricité
Il nous faut de plus en plus de centres de données. La numérisation avance sans pitié, Netflix et consorts agrandissent en permanence leurs bibliothèques, le travail devient de plus en plus numérique avec des réunions via Teams et Zoom, l’IoT vient à peine de commencer sa percée… La capacité de stockage et la puissance de calcul nécessaires pour faire quelque chose avec toutes ces données sont de plus en plus importantes.
De plus, toutes les données ne doivent ou ne peuvent pas être traitées de manière centralisée. Il est souvent plus intéressant d’effectuer des analyses plus près de la source. Pensez, par exemple, aux algorithmes de maintenance prédictive sur le site d’une usine. C’est avec cet objectif en tête qu’est né le centre de données Edge, bien qu’en fait ce terme soit surtout un mot fantaisiste pour désigner un serveur sur site dans le sous-sol.
Tout cela brûle de l’électricité, et ce ne sont pas seulement les serveurs qui sont en cause. Biot précise : « Les serveurs ne sont pas les seuls à consommer de l’électricité, mais aussi le refroidissement et les autres châssis. » Cette relation est traduite par le PUE (Power Usage Effectiveness). « En 2017, le PUE moyen des grands centres de données dans le monde était de deux », sait-il. « Cela signifie que vous avez besoin de 200 mégawatts pour alimenter 100 mégawatts de serveurs. »
1 000 TWh
Il faut faire mieux. Un monde de plus en plus numérique exige des centres de données plus efficaces. Les données et surtout l’analyse de ces données peuvent rendre de nombreuses activités plus durables, mais tous les gains réalisés dans d’autres secteurs sont perdus si les centres de données qu’ils soutiennent se transforment en un monstre énergétique insatiable.
Et voilà qui se prépare à l’horizon. Biot : « Il est certain que d’ici à 2040, nous prévoyons une augmentation substantielle de la part des centres de données dans la consommation énergétique mondiale. D’après nos prévisions, elle va plus que doubler. » Schneider Electric prévoit que les centres de données hyperscale consommeront plus de 1 000 TWh d’ici à 2040, soit trois à quatre pour cent de la consommation énergétique mondiale.
Grandir sans dérailler
Pourtant, la situation évolue dans le bon sens. Après tout, ce PUE de 2017 est déjà bien daté. « Dans un monde idéal, le PUE est de un », explique Biot, « mais bien sûr, cela ne se produira pas. » Cependant, les grands hyperscalers s’en rapprochent déjà fortement. « La moyenne là-bas en ce moment est de 1,17. » Sans cette baisse du PUE, la demande d’énergie déraillerait vraiment, selon Biot. « En huit ans, nous avons multiplié par 5,5 la capacité des centres de données, mais la demande énergétique n’a fait que doubler. Sans une baisse du PUE, l’impact des centres de données passerait à 20 % de la consommation énergétique mondiale. »
Ces avantages en termes d’efficacité découlent de plusieurs facteurs. Selon Biot, la nouvelle technologie des batteries pour les systèmes UPS joue un énorme rôle. Là, le Plomb-Acide a été remplacé par le Li-ion. Ces produits sont plus compacts, ont une densité plus élevée et durent jusqu’à trois fois plus longtemps. En outre, ils sont moins sensibles aux fluctuations de température, de sorte que le refroidissement peut être utilisé très efficacement.
D’autres éléments y contribuent également, tels que l’efficacité des systèmes UPS. Leur efficacité peut atteindre 99 %, alors qu’aujourd’hui elle est souvent de 96 % ou 97 %. À l’échelle des centres de données du monde, c’est une quantité extraordinaire. En outre, les hyperscalers se penchent sur les conditions dans lesquelles leurs serveurs fonctionnent. Les chambres froides d’antan sont terminées : le centre de données actuel peut être plutôt chaud, ce qui fait aussi la différence.
Le centre de données comme catalyseur vert
Biot voit même un rôle pour les centres de données dans l’écologisation du réseau électrique. « Les centres de données peuvent changer et passer d’une partie du problème à une partie de la solution. Non seulement ils peuvent devenir un exemple d’infrastructure efficace, mais aussi contribuer positivement au réseau électrique. »
Les centres de données peuvent passer d’une partie du problème à une partie de la solution.
Xavier Biot, vice-président Secure Power Schneider Electric
Il fait allusion aux batteries Li-Ion. Elles peuvent absorber l’énergie renouvelable, mais aussi en restituer une partie au réseau pour faire face aux périodes de pointe. « Le Li-Ion peut constituer un élément important du stockage de l’énergie », estime Biot. Ce n’est pas une éventualité future. « Cela se fait déjà aux États-Unis, en utilisant l’énergie de la batterie ou d’un générateur. Si un tel générateur émet moins de CO2 que l’alternative, c’est une bonne option. »
Dans cette optique, Microsoft étudie des générateurs qui ne fonctionnent pas au diesel mais à l’hydrogène, par exemple. Ces éléments peuvent s’ajouter lorsqu’il y a une pénurie d’électricité, tandis que l’approvisionnement en hydrogène est renforcé lorsqu’il y a un surplus d’électricité.
Design durable à l’échelle
Afin de réaliser tout cela, l’infrastructure doit être suffisante. « Il faut que les centres de données disposent d’un micro-réseau », explique Biot. « Ainsi, ils peuvent gérer toutes leurs sources d’énergie, y compris les UPS et les batteries, les générateurs et leurs propres sources d’énergie renouvelable comme les panneaux solaires. Lorsque cette infrastructure est connectée au réseau plus large, elle peut jouer un rôle positif. »
Biot souligne toutefois que les centres de données doivent avoir une certaine ampleur pour fonctionner efficacement et assumer un tel rôle. « Il existe des centres de données d’hyperscalers avec des capacités de l’ordre du mégawatt », dit-il. Par ailleurs, il est plus difficile de convertir les anciens centres de données en sites avec un impact positif potentiel. « En fait, la durabilité doit être dans la phase de conception. Tout commence par la location. Où est situé le centre de données ? Y a-t-il de l’espace pour générer de l’énergie renouvelable ? »
Edge a volé la fête
Les grands centres de données ont donc un avenir dans lequel ils utilisent non seulement l’énergie précieuse de manière efficace, mais peuvent également apporter leur contribution à un réseau durable. Malheureusement, cela ne règle pas le problème. Schneider prévoit que la part des centres de données edge va fortement augmenter dans les prochaines années. Les centres de données gérés par des entreprises ne peuvent pas profiter d’une économie d’échelle.
Leur impact augmentera fortement. Alors que les hyperscalers et les grands centres de données consommeront environ 1 000 TWh d’ici à 2040, l’infrastructure edge totale exigera pas moins de 1 690 TWh. La demande en énergie de l’infrastructure edge va augmenter de façon presque exponentielle dans les années à venir.
« Edge a un impact plus important sur l’avenir », observe également Biot. « Il faut travailler davantage sur ce point. Les grands acteurs disposent de plus de ressources pour concevoir et gérer efficacement les centres de données. Les petits racks dans le coin d’un bureau consomment plus et sont généralement plus anciens. Dans une PME, ils peuvent fonctionner pendant 10 ans, tandis que les grands centres de données peuvent se renouveler plus rapidement avec des serveurs plus économiques. »
Tout le monde est responsable
La responsabilité de réduire l’impact de ce type d’infrastructure est largement entre les mains des entreprises elles-mêmes. Biot : « Les entreprises pourraient certainement déplacer leurs serveurs vers un centre de données professionnel en colocation, ou investir dans un micro-centre de données moderne. C’est un rack qui peut être protégé, fermé et ventilé. Un UPS intelligent et efficace a également un grand rôle à jouer. »
Quoi qu’il en soit, l’avenir du centre de données est à deux niveaux. Ce sont les grands hyperscalers qui sortent le plus du lot. Un site consomme beaucoup d’énergie en termes absolus, mais ironiquement, ces centres de données sont les plus efficaces et ont le plus grand potentiel pour être plus qu’un simple fardeau pour le réseau électrique. Les petits serveurs dans les usines, les magasins et les petites entreprises sont moins visibles, mais c’est justement cette infrastructure informatique qui va commencer à peser lourdement sur le réseau électrique dans les années à venir.