Réduire les consommations d’énergie des data centers

Chaque heure des millions de requêtes internet sont lancées, des milliards de mails sont échangés. Avant d’arriver à leurs destinataires ces données transitent par les data centers (centres de données en bon français) qui concentrent des centaines voire des milliers d’ordinateurs pour stocker et traiter l’information. Toute l’énergie électrique utilisée pour alimenter ces ordinateurs est dissipée sous forme de chaleur. Or une température ambiante trop élevée à l’intérieur des data centers entraine des dysfonctionnements et des dégradations du matériel. C’est pourquoi il est indispensable de refroidir l’air en permanence, à tel point que la climatisation représente souvent près de 40 % de la consommation énergétique globale des data centers !

Afin d’améliorer l’efficacité des data centers plusieurs solutions existent :

1 – les solutions visant à réduire leurs consommations d’énergie

La première question à se poser quand on voit les immenses quantités d’énergie destinées au refroidissement des data centers : est-il possible de réduire les besoins en climatisation ?

La réponse est oui ! Et cela de différentes façons :

L’architecture et l’aménagement du data center est primordiale car un bon aménagement (appelé « urbanisation ») avec alternance des allées froides et chaudes permet de faire baisser de 7 à 8°C la température avant même toute installation de climatisation.

Ensuite, une fois les besoins en froid réduits au maximum, il est possible d’y répondre avec une énergie « gratuite », c’est ce qu’on appelle le « free-cooling ». En effet, les conditions d’exploitation des data centers acceptent aujourd’hui des températures ambiantes allant jusqu’à 27°C, donc dans les zones tempérées comme la majorité des régions de France, la température extérieure est la majeure partie du temps très souvent suffisamment basse pour refroidir les centres de données de façon gratuite. C’est pourquoi aujourd’hui de nombreux géants du numérique installent leurs data centers de plus en plus au nord afin de réduire les consommations d’énergie liées à la climatisation comme par exemple la société Kolos à qui la Norvège a donné l’autorisation de construire un centre de stockage dans le cercle polaire Arctique . Afin d’aider financièrement les gestionnaires de data centers à mettre en place ces systèmes de free-cooling une fiche CEE devrait paraitre prochainement.

De la même façon, comme il n’est pas nécessaire de créer du froid quand celui-ci est disponible gratuitement à l’extérieur, il n’est pas nécessaire d’alimenter les réseaux de climatisation avec de l’eau très refroidie quand une eau tiède peut suffire. En effet, alors qu’on observe encore souvent l’utilisation d’une eau glacée à 7 ou 10°C, une eau à 18/20°C voire 25°C peut suffire et amène des gains énergétiques importants : jusqu’à 40% en climat tempéré.

Pour finir, on obtient un double gain : une réduction des besoins en froid réduit également les frais d’investissement : la taille de des groupes de refroidissement diminue et donc leur prix!

2- les solutions permettant de récupérer l’énergie produite et non utilisée

Comme expliqué dans le paragraphe ci-dessus, les data centers, par leur fonctionnement, génèrent de la chaleur). Pour éviter que cette chaleur fatale ne soit perdue, il est possible de la récupérer que ce soit en usage interne en répondant aux besoins de chaleur du site ou en valorisation externe pour répondre aux besoins de chaleurs d’utilisateurs à proximité.

Plusieurs exemples d’envergure peuvent être cités :
– L’Université de Bourgogne UB utilise depuis 2015 la chaleur issue de son data center centralisé (toutes les infrastructures informatiques auparavant dispersées ont été réunies en un seule espace pour de mutualiser les installations) afin de chauffer ses bâtiments.
– La piscine de la Butte aux Cailles à Paris utilise la chaleur récupérée sur des serveurs situés dans son sous-sol pour chauffer l’eau de ses deux bassins qui doivent afficher une température de 27°C été comme hiver. Le serveur couvre entre 8 et 10 % des besoins de chauffage de la piscine.

A la construction de nouveaux data centers il est très souvent demandé à ce qu’un système de récupération de chaleur soit installé, cependant les conditions de rentabilité économique sont rarement atteintes. En effet, mettre en place une récupération de chaleur exige un surcoût qui doit donc être compensé par la revente de la chaleur ou les économies réalisées en interne sur les consommations de chauffage. Or pour cela il est nécessaire de réunir plusieurs conditions :
– Des besoins de chaleur tout au long de l’année
– Un système de refroidissement compatible avec la solution de récupération (si le free cooling est utilisé, le gisement de chaleur est trop faible pour que le projet soit rentable)
– La mise en place de contrats complexes de revente de chaleur dans le cas d’un réseau de chaleur.

Afin de réduire les investissements et atteindre plus facilement une rentabilité, le Fonds chaleur fatale géré par l’ADEME permet de financer ces projets.

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