Ce qu'il faut savoir sur la consommation des data center


De nombreux spécialistes estiment que la consommation de l'ensemble des data centers situés sur le territoire français représente environ 3,5 TWh par an, ce qui correspond à la consommation d'une ville de plusieurs centaines de milliers d'habitants.

Pour un data center, la consommation électrique se caractérise par l'utilisation de circuit de refroidissement pour s'assurer que les systèmes ne surchauffent pas sous l'effet de la sollicitation des internautes et des employés d'entreprise. Qualifiés d'ogres numériques, les data centers sont constamment adaptés pour supporter les pics de charge, ce qui nécessite de nouveaux équipements et, par la même occasion, une augmentation de consommation de l'énergie.

Bien que les terminaux soient encore plus énergivores pris dans leur ensemble (téléphones portables, ordinateurs, consoles de salon, utilisation de la technologie Wi-Fi ou 4G...), de nombreux experts se sont penchés sur la consommation des data centers et tentent de trouver la parade pour réduire l'empreinte énergétique.

Dans un data center, 50% de la consommation provient de la climatisation. Des acteurs de premier plan tentent de trouver la parade pour répondre aux défis de demain.

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Les principales caractéristiques des data centers

Les data centers sont composés de différents équipements nécessitant une source d'énergie pour fonctionner. D'une petite salle à un entrepôt de grand volume, on retrouve différentes catégories de data center en fonction des besoins et du périmètre couvert.

Ce qui compose un data center de nos jours

Un data center dont la consommation peut varier en fonction de la dimension ou de sa sollicitation est composé de nombreux éléments, comme :

  • Des serveurs ou supercalculateurs, généralement des ordinateurs surdimensionnés énergivores avec de nombreux processeurs, une mémoire vive importante et une grande capacité de stockage
  • Des systèmes de stockage annexes comme des baies SAN ou autres, afin notamment de faciliter la sauvegarde des données
  • Des commutateurs réseaux (switches, routeurs...)
  • Des firewalls matériels
  • Des climatisations pour refroidir la salle
  • Des onduleurs.

Tous ces équipements nécessitent une consommation plus ou moins importante d'énergie, la climatisation et les supercalculateurs étant les principaux consommateurs.

Les éléments énergivores des data centers

Comme indiqué précédemment, dans un data center la consommation électrique provient principalement de la climatisation et des ordinateurs branchés en grappes pour établir de véritables supercalculateurs.

Des analyses ont également montré que plus la capacité de stockage est importante, plus la consommation électrique augmente, sachant également que la procédure de backup sera encore plus longue et complexe.

Plusieurs organismes tentent ainsi de sensibiliser les utilisateurs et les internautes en les incitant à trier leurs données et supprimer celles qui sont devenues obsolètes. A noter que l'envoi d'email est également très énergivore, une certaine rigueur pour éviter d'envoyer des emails inutiles est également la bienvenue pour réduire la facture énergétique. On estime aujourd'hui que plus de 12 milliards de mails sont expédiés chaque heure dans le monde, représentant au total une consommation approximative de 50 Gigawatt-heure. Cela représente environ 20 centrales nucléaires de capacité moyenne !

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Les progrès en termes d'économie d'énergie sur les data centers

Avec les progrès de la technologie, on arrive petit à petit à réduire la consommation électrique des composants électroniques. Nous ne sommes pas encore à l'ère des supraconducteurs, mais des progrès notables ont été réalisés notamment avec la miniaturisation des microprocesseurs, ce qui induit une diminution des déperditions de chaleur et de la consommation inhérente.

Les efforts réalisés pour réduire la facture d'électricité

Outre la miniaturisation des composants électroniques, certaines sociétés notamment du GAFA (Google, Amazon, Facebook, Apple) tentent de s'appuyer sur les énergies naturelles ou renouvelables pour refroidir leurs data centers. Au niveau de la consommation de data centers en France, l'effort est donné sur la ventilation des pièces et la possibilité d'utiliser des technologies moins consommatrices en énergies, notamment l'emploi de microprocesseurs qui chauffent bien moins que ceux de la technologie Intel.

La miniaturisation et la diminution du refroidissement des composants

Il s'agit ici d'une piste sérieuse où de nombreux constructeurs ou fabricants ont commencé à investir considérablement dans la recherche et le développement. Le leader Intel a annoncé il y a quelques mois la mise au point des processeurs Amber Lake-Y basse consommation, et a sorti 6 nouveaux processeurs version mobile basse consommation de 8ème génération.

AMD a quant à elle sortit son processeur basse consommation Ryzen, et ARM, spécialiste des microprocesseurs pour l'embarqué, ne cesse de proposer des modèles de plus en plus puissants tout en gardant une consommation électrique plus faible.

Qui dit moins de consommation électrique dit moins de perte en effet joule, et donc moins de besoin en dispositif de refroidissement comme la climatisation.

La tendance de la consommation en énergie des data centers

Aujourd'hui, si la consommation en énergie augmente considérablement du fait de la hausse de la demande en streaming et autres opérations qui nécessitent un calcul important, des efforts sont réalisés pour abaisser cette consommation électrique.

Les certifications et les normes en vigueur

S'il n'existe pas réellement de certification ou de norme écologique pour les data centers, des acteurs importants comme Facebook, Google ou Apple ont commencé à alimenter leurs principaux sites avec des énergies renouvelables à 100 %.

Facebook a également délocalisé une partie de ses data centers dans les pays nordiques pour utiliser l'air frais naturel pour refroidir ses ordinateurs, et ainsi limiter l'utilisation de la climatisation.

Enfin, des collectivités misent sur l'utilisation de la chaleur produite par les data centers pour chauffer l'air ou l'eau et ainsi réutiliser cette énergie pour certains équipements. C'est le cas par exemple d'une commune dans le département de la Seine-et-Marne qui s'appuie sur cette chaleur pour chauffer en partie un centre nautique et une pépinière d'entreprises.

Les acteurs pionniers dans la diminution de la consommation d'énergie des data centers

Comme on l'a vu précédemment, quelques idées de réduction de la consommation des data centers comme chez Google s'appuient sur le free cooling, ou refroidissement naturel. D'autres utilisent la chaleur dépensée par les data centers pour du chauffage urbain, avec la possibilité d'obtenir de l'air ou de l'eau à une température de 50°C dans les circuits.

Outre les GAFA, différents acteurs du numérique se sont engagés à réduire la facture en électricité, comme l'entreprise Lilo ou encore Ecogine, qui participent au financement de projets sociaux et environnementaux afin de compenser l'empreinte énergétique des data centers.

Avec la raréfaction des énergies fossiles et l'abandon progressif du nucléaire, la diminution de la consommation d'énergie des data centers fait partie des enjeux de demain. Il y a fort à parier que les différents gouvernements feront pressions sur les principaux consommateurs pour trouver des solutions pérennes sans pénaliser les internautes et les entreprises.

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