Les serveurs qui collectent, organisent et conservent nos données requièrent toujours plus d’énergie.
Des entreprises développent des procédés naturels pour faire baisser la température de ces centres auto surchauffés.

Demander à une enceinte connectée de chercher une information, partager des vidéos à des cousins en Australie, échanger sur les réseaux sociaux, sauvegarder des photos, etc. Internet, les algorithmes, le cloud ou les intelligences artificielles utilisés chaque jour entraînent une explosion du nombre de données produites dans le monde. Si les vidéos représentent 80 % du trafic, les entreprises de télécommunication, de transport voire d’agriculture ou de médecine exploitent, par exemple, des informations de météorologie ou de santé à distance. Ces données permettent aux uns d’anticiper de mauvaises conditions climatiques ou aux autres d’adapter un traitement médical sans déplacer le patient.

Or, ces données immatérielles nécessitent des installations complexes pour les traiter. Des entreprises du numérique ont progressivement développé des centres de données : il s’agit de lieux physiques regroupant des serveurs capables de les héberger. Ils fonctionnent 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Leur objectif : assurer la disponibilité permanente des données, tout en garantissant un haut niveau de sécurité. En octobre 2021, la plateforme Cloudscene en répertoriait plus de 8 100 dans le monde. Pour assurer leur mission, ils doivent rester constamment alimentés en électricité.

Le hic de ces installations, ils produisent énormément de chaleur. Il faut non seulement de l’énergie pour les faire fonctionner et surtout pour les refroidir et éviter des surchauffes. Les plus gros centres de données peuvent consommer autant qu’une ville de 50 000 habitants. Des chercheurs estiment que l’ensemble des data centers consomment de 2 à 4 % de l’électricité mondiale. D’après un rapport du Sénat, publié en 2020, les centres de données représentent environ 14 % de l’empreinte environnementale du numérique en France. Les États-Unis, qui rassemblent environ un tier des data centers du monde, enregistrent un léger tassement de cette boulimie énergétique. Partout des entreprises se démènent pour limiter l’emprunte énergétique de ces entrepôts de serveurs.

Diminuer les besoins de refroidissement des data centers

Climatiser un centre de données requiert environ 40 % de sa consommation électrique. La priorité semble donc pour beaucoup d’exploitants de restreindre les besoins en refroidissement. Pour ce faire, l'entreprise Immersion4 émerge ses serveurs dans une huile. L'air reste un très mauvais conducteur thermique et l'Ice Coolant (huile développée pour ces ordinateurs géants) améliore l'efficacité énergétique du refroidissement. Afin que le dispositif fonctionne, Immersion4 retire les ventilateurs internes des serveurs et proscrit les disques durs mécaniques pas totalement étanches.

Google et Microsoft ont également choisi l’immersion, mais en privilégiant l’eau de mer : les premiers ont plongé leur data center dans les eaux finlandaises, les seconds au large de l’Écosse. À environ 36 mètres sous l’eau, les ordinateurs de Microsoft puisent des énergies solaires et éoliennes. L’entreprise américaine a récemment sorti de l’eau ses ordinateurs et fait un bilan positif de cette expérience. Ben Cutler, directeur du projet, affirme que le taux de défaillance est huit fois moins élevé que pour les centres de données traditionnels. La pressurisation de la capsule bannit l’oxygène au profit de l’azote. Ce gaz reste moins corrosif que l’oxygène et protège mieux les éléments électroniques.

La plupart des centres de données préfèrent utiliser du "free-cooling". Il s’agit de se servir de l’air extérieur, plus froid, pour atténuer la diffusion d’une climatisation artificielle. Facebook a ainsi fait installer ses ordinateurs en Suède, près du cercle arctique. L’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air conditioning Engineers) vient d’augmenter la température requise au sein des data centers. Elle préconisait jusqu’ici une température de 24 °C pour éviter la surchauffe, mais indique désormais que les ordinateurs peuvent supporter 27 °C voire, dans certains cas, continuer à traiter les données sous 45 °C.

Finlande : zoom sur les "data centers" ou fermes numériquesSource : JT 20h Semaine

L’adiabatique pour éliminer la climatisation

À Saint-Ouen-l'Aumône dans le Val-d’Oise, Scaleway, filiale d’Iliad, a ouvert en 2018 le premier data center adiabatique de France. Sa particularité : le bâtiment de 17 000 mètres carrés n’exige aucun système de climatisation artificielle pour maintenir une température acceptable par les machines. Du haut panneau constitué de bandelettes de papier, des gouttes d’eau coulent avant de s’évaporer à l’intérieur des salles d’ordinateurs. De grandes galeries d’air occupent un étage sur deux de l’immeuble. Des volets motorisés aspirent l’air extérieur et l’envoient dans ces allées froides. L’air plus froid revient dans la salle des équipements informatiques avant d’être repoussé vers l’extérieur par d’autres ventilateurs. "Les Égyptiens de l’Antiquité utilisaient déjà ce principe chimique tout simple avec du papyrus : l’évaporation de l’eau produit du froid. Nous n’avons besoin que de quelques litres d’eau sans gaz frigorigène", se réjouit Walter Delage, responsable RSE du groupe Iliad. Résultat, Scaleway économise entre 30 et 50 % d’électricité par rapport à un centre de données conventionnel.

Réutiliser la chaleur produite par les data centers

Autre procédé prometteur : se servir de la chaleur produite dans la salle des ordinateurs pour réchauffer un lieu ou de l’eau. La chaleur rejetée par un gros data center de près de 10 000 m² peut atteindre 2,5 kilowatts par m². Cette consommation équivaut environ à celle d’un studio de 30 m² non chauffé. La piscine parisienne de la Butte-aux-Cailles se chauffe de cette manière, à l’instar d’une partie de l’université de Bourgogne ou encore des bureaux d’Air France. Le nouveau quartier de la Chapelle, dans le Nord de Paris, devrait être entièrement chauffé via ce dispositif.

Nous produirons toujours plus de données. Réduire la consommation énergétique des data centers devient dès lors un enjeu pour les chercheurs. D’autres imaginent contourner cette difficulté en conservant ces données directement sur de l’ADN.


Geoffrey LOPES

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