Les data centers en route vers la neutralité carbone

Le numérique prend une place toujours plus importante dans notre quotidien. Nous envoyons des emails, travaillons dans des espaces collaboratifs dans le cloud, participons à des conférences en ligne, « streamons » des films ou des séries… Dans le travail comme dans la vie personnelle, et nos besoins en connectivité explosent.

Cette omniprésence a un impact environnemental certain. On estime que 5 à 9 %⁠¹ de la consommation électrique mondiale et 2 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre (GES) sont imputables aux technologies de l’information empreinte carbone équivalente à celle du transport aérien⁠² !

Dans l’imaginaire collectif, les principaux responsables dans la galaxie numérique des émissions de GES sont les data centers³. Pourtant, ils ne représentent qu’un quart de ces émissions à l’échelle mondiale⁠⁠⁴ et seulement 14 % en France⁠⁵. ⁠La plus grande partie des émissions de GES (47%⁠⁠⁶) est due aux équipements des consommateurs (ordinateurs, smartphones…) et 28 % sont imputables aux infrastructures réseau.

Des data centers moins énergivores que l’on pourrait le penser

C’est un fait, les data centers sont très gourmands en électricité. Selon les estimations, leur consommation énergétique annuelle se situe entre 200 et 500 TWh⁠⁠⁷ (par comparaison, en 2017, la France entière a consommé 474 TWh⁠⁠⁸). Alors que la demande de services numériques – streaming, cloud, blockchain, objets connectés… – ne fait que croître, et que la 5G est à nos portes, on peut s’attendre à ce que cette consommation triple ou quadruple⁠⁠⁹ dans la prochaine décennie !

Un scénario catastrophe qui est loin de faire consensus. Dans un article publié dans la prestigieuse revue Science⁠⁠¹⁰, des chercheurs affirment qu’entre 2010 et 2018, le volume de calcul des data centers a été multiplié par cinq tandis que la quantité d’énergie consommée est quasiment restée stable (n’augmentant que de 6 %) !

L’explication de ces chiffres tient dans l’amélioration continue de l’efficacité énergétique des data centers, c’est-à-dire l’ensemble des solutions déployées par les opérateurs pour minimiser la consommation des installations. La filière a en effet adopté dès 2008 un code de conduite environnemental, co-conçu avec l’Union Européenne, ce qui en fait un pionnier de la transition écologique.

Innover pour minimiser l’impact environnemental des data centers

Mais au fait, pourquoi les data centers consomment-ils tant d’électricité ? Tout d’abord, il faut une grande quantité d’énergie pour faire fonctionner les serveurs réunis au sein d’un data center (dans les plus grands, qu’on appelle des hyper data centers, il peut y avoir plus de 1 000 serveurs). Ensuite, l’énergie que consomment les processeurs qui tournent dans les serveurs n’est pas transformée à 100 % en puissance de calcul. Une bonne partie se dissipe sous forme de chaleur⁠. Pour préserver l’intégrité des circuits électroniques, il faut donc refroidir le data center. Or les systèmes de climatisation sont énergivores, absorbant à eux seuls plus de 40 %⁠⁠¹¹ de l’énergie consommée.

Optimiser le refroidissement des installations est donc un enjeu crucial pour les opérateurs de data centers. Ils sont nombreux à construire des data centers dans les pays⁠¹² nordiques – Suède, Finlande, Islande… – pour bénéficier de la froideur naturelle du climat. En quête de froid, Microsoft a même tenté en 2018 une expérience sous-marine, immergeant un data center de 864 serveurs en mer du Nord. Deux ans plus tard, les résultats semblent concluants, puisque l’entreprise américaine estime que ses serveurs marins ont été huit fois plus performants que ceux restés à terre⁠. Mais il n’est pas toujours possible de construire des data centers dans les pays froids, certaines réglementations – dont le RGPD – imposant que les données des citoyens soient stockées sur leur propre territoire.

C’est une des raisons pour lesquelles les constructeurs de data centers tentent de plus en plus de rassembler leurs data centers sous le même toit. La perspective de cette pratique : une diminution de 25 % de la consommation énergétique. De plus, quitte à utiliser de l’électricité, autant faire en sorte qu’elle provienne d’énergies renouvelables ! À Châteauroux, le projet Green Challenge 36 prévoit ainsi une gigantesque centrale photovoltaïque pour alimenter un lot de serveurs répartis sur 12000m2 !

Bien d’autres alternatives écologiques sont explorées en ce moment. Les opérateurs travaillent notamment sur l’utilisation de systèmes de refroidissement liquides⁠ moins gourmands en énergie, le recours à l’IA pour optimiser le fonctionnement du data center, la réduction du nombre de serveurs allumés pendant les heures creuses, la récupération du surplus de chaleur généré par le data center pour chauffer des logements⁠…

Les data centers du futur seront verts ou ne seront pas !

¹ec.europa.eu
²nature.com
³ademe.fr
⁠⁴communication-responsable.ademe.fr
⁠⁵www.senat.fr
⁠⁶ademe.fr
⁠⁷davidmytton.blog
⁠⁸edf.fr
⁠^{9 et 10}science.sciencemag.org

⁠¹¹researchgate.net
⁠¹²telehouse.com

Lire : Sage du 13 novembre