Les datacenters ou centres de données

Avis d'experts: Les datacenters ou centres de données

« Les data centers ou centres de données », ADEME, 04/11/2024, https://librairie.ademe.fr/batiment/7712-avis-d-experts-les-data-centers-ou-centres-de-donnees.html

Informations générales sur les datacenters

Les datacenters ont commencé à se développer au début des années 1990. Ils sont principalement composés de routeurs, de commutateurs, de pare-feux, de systèmes de stockage, de serveurs et de contrôleurs de distribution d'applications. Il existe 2 types de datacenter :

  • Les datacenters d’exploitation : hébergent leurs propres serveurs

  • Les datacenters de colocation : géré par un fournisseur et les entreprises ont à disposition le matériel

Aujourd’hui, les datacenters représentent 2 % de la consommation d'électricité en France, mais ils pourraient représenter 6% en 2050. À l’échelle de la France, la demande en électricité des datacenters a augmenté de 28 % entre 2018 et 2030, et à l’échelle mondiale elle est de 75 % entre 2024 et 2026. Cela s’explique par une hausse du volume de données de 20 % chaque année.

Les serveurs sont directement raccordés au réseau d’électricité des villes et consomment énormément d’énergie. Des gains d’efficacité énergétique de plus de 50% sont atteignables dès aujourd’hui en agissant sur les serveurs, le refroidissement et les alimentations de secours. Les datacenters achèteront 75% d’électricité d’origine renouvelable d’ici le 31 décembre 2025 et 100% d’ici le 31 décembre 2030, par l'engagement du Climate Neutral Data Center Pact en Europe.

De plus, il est important de noter que les serveurs sont changés tous les 4 à 5 ans. Ils sont utilisés en moyenne 30% du temps dans la plupart des datacenters, 70% du temps ils sont en veille (attendent des instructions).

Le refroidissement des serveurs se fait notamment avec de l’eau potable (adiabétique) ou de l’air (free cooling, climatisation) ou encore de l’huile.

Mesure de l’impact

Il existe plusieurs unités pour mesurer l’impacte des datacenters. Le PUE, qui signifie Power Usage Effectiveness, est un indicateur de l'efficience du datacenter par rapport à sa consommation d'énergie. Il est en moyenne en France de 1.5, alors qu'il devrait tendre vers 1.2 (valeur maximale pour les nouvelles installations). Le WUE, qui signifie Water Usage Effectiveness, est un indicateur de la consommation d'eau des datacenters. De plus, les datacenters sont classifiés selon la surface de la salle IT. Enfin, l’ERF, qui signifie Energy Reuse Factor, mesure la quantité d'énergie réutilisée à l'extérieur du datacenter (cette énergie est souvent de la chaleur fatale). La chaleur fatale (60°C maximum) est de l'énergie thermique produite par un procédé dont elle n’est pas la finalité.

Idées pour réduire l’impacte des datacenters

Améliorer le problème de la consommation excessive d’énergie

Plusieurs solutions sont imaginables :

  • L’ informatique quantique peut freiner et baisser les consommations d'énergie des datacenters,

  • Améliorer l'efficacité des serveurs car ils sont les principaux consommateurs d'électricité des datacenters,

  • Améliorer les systèmes qui utilisent la toiture des datacenters pour faire de l'énergie renouvelable et alimenter les serveurs (mettre des panneaux solaires par exemple même si ils possèdent un rendement très faible). En effet les panneaux solaires sont déjà utilisés mais ils ont une densité très faible par m2, ce qui ne permet pas d’alimenter un datacenter entier.

Améliorer le problème du refroidissement

Plusieurs idées sont ici abordées :

  • La chaleur produite par les datacenters peut permettre de chauffer une piscine, une résidence ou autre établissement voisin ou d’alimenter un réseau de chaleur, les centres hospitaliers avec des besoins d'eau chaude sanitaire... Cette valorisation de la chaleur fatale est dans la réglementation européenne pour les datacenters de plus de 1MW.

  • Utiliser le principe de free cooling, c’est-à-dire de mettre de l’air frais extérieur dans le datacenter.

  • Avant de vouloir améliorer l'efficacité du refroidissement, utiliser des serveurs qui peuvent fonctionner avec des températures élevées (l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) a fait une classification et préconise des serveurs A2 quand ils sont refroidis par l’air, avec une température temporaire de 35°C).

  • Refroidir que la partie utile de la salle IT (et non refroidir tout le bâtiment)

  • "Il est difficile voire inenvisageable de récupérer la chaleur fatale quand un système à détente directe est utilisé (climatiseurs et condenseurs avec rejets en toiture, armoires de climatisation, etc.) tandis qu’un refroidissement liquide à cœur permettra plus facilement d’extraire la chaleur et de la valoriser."

  • Autre difficulté pour récupérer la chaleur : la durée d'engagement entre un opérateur de datacenter et un de réseau de chaleur. En effet l'activité du datacenter dure entre 3 et 8 ans et la durée de la délégation de service public est de 15 à 30 ans

    "Ces facteurs expliquent que le potentiel de chaleur fatale récupérable est estimé à 1 TWh par an aujourd’hui alors que la consommation électrique des datacenters est autour de 12 TWh."

Ainsi, "Pour faciliter un engagement long terme, il apparaît pertinent d’intégrer, une révision périodique (tous les 5 ans par exemple) de certains termes pour adapter la fourniture de chaleur aux besoins du réseau de distribution de chaleur et à l’activité du datacenter."

Problème de cette valorisation : augmentation du nombre de datacenter, donc plus de refroidissement à faire.... (risque d’effet rebond)

L’importance de la localisation

Implantation des datacenters sur des sols déjà artificialisés, près des réseaux (fibre), dans les grandes métropoles (ZAN "Zero Artificialisation Nette") ou encore dans des zones froides (antarctique par exemple pour utiliser le free cooling).

Gagner en espace de stockage

Il existe des copies en double voir en triple de nombreuses données, ce qui prend énormément de place de stockage dans les datacenters. Certaines données dupliquées ne sont pas toujours importantes. On pourrait donc enlever certaines de ces réplications non-essentielles. On peut également se questionner et choisir soit un système de stockage SSD soit HDD en conséquence. Pour un usage intensif, le SSD pourrait être la meilleure option car il a une plus faible consommation, mais pour un stockage peu utilisé, la meilleure solution serait le HDD car il a une plus grande capacité de stockage ce qui permettrait d’avoir moins d’appareils, sa fabrication est moins énergivore et son temps de vie est relativement long.

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