Face au réchauffement climatique et à ses conséquences potentiellement désastreuses, les pays et les organisations cherchent de toute urgence des moyens de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre (GES). L'une des solutions les plus évidentes est l'efficience énergétique. Les secteurs particulièrement énergivores font donc l'objet d'une attention particulière. L'article suivant explique comment l'efficacité du refroidissement peut être améliorée dans les data centers, gros consommateurs d'énergie. Il décrit également les économies considérables et les améliorations des performances environnementales rendues possibles par des mesures exactes.

Contexte

Les délégués à la Conférence sur le climat COP26 qui s'est tenue à Glasgow sont rentrés chez eux avec la nouvelle alarmante que les contributions combinées déterminées au niveau national (CDN) concernant la réduction des émissions de GES ne suffiront pas à limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C au-dessus des niveaux préindustriels. Les pays et les organisations cherchent donc de toute urgence des moyens d'atteindre leurs ambitions zéro net.

Il est estimé que les 18 millions de data centers répartis sur le globe ont consommé 200 à 250 TWh en 2020 (1), ce qui constitue environ 1 % de la consommation mondiale d'électricité. Cet énorme besoin d'énergie des data centers est englouti par l'infrastructure informatique (environ 60 % en moyenne) ainsi que par les systèmes de refroidissement et de climatisation associés (environ 40 % en moyenne). À ce jour, les améliorations de l'efficacité énergétique des data centers ont réussi à dissocier la croissance du trafic de données de la consommation d'énergie. L'efficience de l'équipement informatique va en grandissant, mais les systèmes de refroidissement doivent être aussi surveillés et contrôlés étroitement. Avec la montée en flèche du prix de l'énergie, l'optimisation de l'efficience énergétique des data centers doit répondre à la fois à des facteurs environnementaux et financiers.

Les États-Unis comptent actuellement de loin le plus grand nombre de data centers avec 2 670, suivis de 452 au Royaume-Uni, 443 en Allemagne et un nombre important en Chine, aux Pays-Bas, en Australie, au Canada, en France et au Japon (2).

Les coûts énergétiques des data centers et des autres activités informatiques sont confrontés à des mesures réglementaires plus strictes, pendant que les gouvernements sont à la recherche de sources d'énergie résilientes et progressent vers zéro émission nette. À Singapour par exemple, les data centers sont responsables d'environ 7 % de la consommation d'électricité et un moratoire sur les nouveaux data centers vient à peine d'être levé (3). À l'avenir, les data centers existants et nouveaux devront être plus efficaces. En Irlande, un rapport publié récemment estime que 29 % de la demande totale proviendra des data centers d'ici 2028 (4). Au Royaume-Uni, le cabinet de conseil Carbon3IT estime qu'au moins 12 % de la consommation d'électricité est attribuée aux data centers (5).

Les cryptomonnaies sont particulièrement énergivores. L'extraction de Bitcoins, par exemple, est réalisée de plus en plus par de grands data centers de la dernière génération, dont certains exploitent de l'énergie bon marché provenant de combustibles fossiles. Les effets environnementaux des cryptomonnaies sont désormais mieux compris, ce qui pose des risques et des défis au secteur contraint d'améliorer son efficience énergétique. A titre de comparaison, il a été estimé (6 et 7) que l'extraction de Bitcoin à elle seule consomme plus d'énergie que certains pays, dont la Norvège, l'Argentine, les Pays-Bas et le Pakistan.

Ces dernières années, la croissance de la demande des data centers a entraîné la fermeture d'anciennes installations inefficaces et la construction de nouveaux data centers surdimensionnés plus performants. Ceci a contribué à réduire le taux de croissance de la consommation d'énergie. Cependant, au regard du volume grandissant de données stockées dans le cloud et du développement croissant de ressources basées sur l'informatique comme l'IA, l'apprentissage automatique, les voitures autonomes, etc., il est communément admis que la demande énergétique peut augmenter de manière significative.

L'importance de garder la tête froide 

Comme le refroidissement et la climatisation (A/C) représentent environ 40 % de la consommation d'énergie, il est clair que cette infrastructure non informatique doit être gérée aussi efficacement que possible. Cependant, un contrôle exact de la température et de l'humidité est également vital pour le bon fonctionnement de l'infrastructure informatique. 

« Dans de nombreuses installations modernes, une disponibilité de 99,999 % est attendue, ce qui représente un temps d'arrêt annuel de quelques minutes seulement. Ces niveaux de performances extrêmement élevés sont nécessaires en raison de l'importance et de la valeur des données et des processus gérés par l'infrastructure informatique, » déclare l'expert du secteur industriel chez Vaisala Anu Kätkä.

« Un faible taux d'humidité augmente le risque d'électricité statique et un taux d'humidité élevé peut causer la formation de condensation. Une température incorrecte ou fluctuante peut également endommager les appareils informatiques ou raccourcir leur durée de vie. Il est donc extrêmement important que les systèmes de surveillance et de contrôle soient soutenus par des capteurs stables, exacts et fiables sur le long terme. Les appareils Vaisala sont capables de fournir une exactitude de mesure de la température de ± 0,1 °C et de l'humidité de jusqu'à ± 0,8 % HR, une valeur optimale pour les data centers. “

Soulignant l'importance de capteurs exacts, l'un des clients de Vaisala a estimé qu'1 °C de sur-refroidissement pourrait entraîner une augmentation des coûts annuels d'énergie de refroidissement de jusqu'à 8,5 %. 
« Autrement dit, les coûts énergétiques d'un petit data center s'élèveraient à plus de 0,4 million d'euros sur 10 ans, par rapport à plus de 4 millions d'euros pour un grand data center, » ajoute Anu Kätkä.

En plus de sa gamme complète de capteurs pour data centers, Vaisala est également le premier fabricant mondial d'équipements de surveillance météorologique, ce qui est important car de nombreux data centers exploitent les principes de l'économisation : mesurer l'environnement extérieur pour optimiser les conditions intérieures et augmenter l'efficacité énergétique.

Répondre au besoin croissant de mesures de processus efficaces

Traditionnellement, les data centers recourent à un refroidissement à l'air, mais à mesure que la densité des baies augmente, il existe une demande croissante pour des systèmes de refroidissement plus efficaces. Les solutions de refroidissement liquide deviennent donc populaires car elles sont mieux capables d'évacuer la chaleur. Pour soutenir cette tendance, Vaisala a développé un nouveau capteur de haute qualité qui mesure les températures des liquides de refroidissement/chauffage. 

« Le nouveau transmetteur de température immersible Vaisala TMI110 est fourni avec un certificat d'étalonnage et offre un excellent temps de réponse, avec une exactitude de ± 0,1 °C. Nous sommes heureux d'intégrer ce produit à notre portefeuille car désormais, les clients disposent d'un seul fournisseur pour tous leurs capteurs les plus importants : capteurs de température de l'air, d'humidité et de pression différentielle pour les locaux et les conduits, capteurs météorologiques pour le temps extérieur et désormais capteurs de température immersible pour les systèmes de refroidissement, » conclut Anu Kätkä.

Sommaire

Par rapport aux coûts énergétiques, environnementaux et financiers de l'inefficacité énergétique, les investissements dans des systèmes de mesure exacts et stables sont négligeables. Ainsi, tout comme les missions spatiales qui exploitent la technologie de mesure de Vaisala dans les conditions les plus difficiles, les responsables de data centers choisissent ces solutions pour leurs environnements les plus critiques ici sur Terre.
En contrôlant étroitement les systèmes de ventilation et de refroidissement avec des capteurs exacts et stables, les gestionnaires de data centers peuvent réduire les coûts énergétiques, améliorer leur empreinte carbone et pérenniser leur secteur à mesure que le besoin de rabaisser les émissions de GES s'intensifie.

Références

1. Agence internationale de l'énergie
2. Data centers internationaux
3. Data centers de Singapour
4. Data centers en Irlande
5. Data centers au Royaume-Uni
6. Indice de consommation d'électricité Bitcoin de l'Université de Cambridge
7. US Energy Information Administration