Vers un futur vert : les data centers en quête vers l’éco-efficacité

Il n’y aurait pas de visioconférences, de ventes en ligne, d’applications mobiles, de streaming ou de banque en ligne sans data centers. Indispensable à l’ère numérique, les centres de données, véritables piliers de notre quotidien numérique, gèrent et stockent une quantité phénoménale de données. S’ils ne sont pas les plus gourmands d’un point de vue énergétique parmi tous les acteurs qui constituent l’écosystème numérique, il est vrai que leur fonctionnement nécessite une consommation d’énergie importante qui n’est pas neutre d’un point de vue environnemental. Heureusement, pour réduire cette empreinte des solutions existent.

Retour aux fondamentaux

Le cloud computing a révolutionné les usages des professionnels et des particuliers en déportant les données, informations et usages sur le web. Or, pour y accéder, il faut que celles-ci soient stockées quelque part. C’est justement le rôle des data centers, ces infrastructures dédiées au stockage, au traitement et à la distribution de grandes quantités de données numériques sur lesquelles on peut retrouver nos films préférés, budgets annuels, photos de famille, échanges d’e-mails et contenus professionnels.

Toutes ces données sont stockées, sécurisées et sauvegardées au sein de ces centres qui sont équipés de serveurs informatiques, de systèmes de refroidissement, de dispositifs de sécurité et de systèmes d’alimentation électrique.

Les facteurs de pollution d’un data center

Comme toute structure industrielle, les data centers consomment de l’énergie et produisent de la chaleur. Les consommations d’électricité sont réparties entre celles directement liées au fonctionnement des équipements informatiques (serveurs, équipements de stockage et équipements réseaux) et celles associées au fonctionnement des équipements de l’environnement technique (climatisation et traitement d’air, distribution et sécurisation de l’électricité).

Une étude de l’association Négawatt soulignait que le numérique consomme 8,5% de l’électricité du pays dont 2% pour les data centers (soit 10 Twh/an). Rendus indispensables par la digitalisation de l’économie et ses nouveaux usages, les data centers constituent à la fois le cœur et le système nerveux du numérique. Par conséquent, leur activité nécessite une alimentation électrique importante et constante dont – toujours selon l’association – les 2/3 servent à faire tourner les machines et 1/3 à éliminer la chaleur dégagée par celles-ci. 

Pour aller plus loin, l’étude ADEME et ARCEP « Evaluation de l’impact environnemental du numérique en France et analyse prospective » montre que si les choix technologiques et modes de consommation restaient sur une tendance équivalente à notre mode de vie actuel, alors la part des centres de données devrait passer d’environ 23% de la consommation électrique du numérique à plus de 42% sur la période 2020-2050.

La construction des bâtiments qui abritent les serveurs est un autre facteur d’impact environnemental à prendre en considération. Comme tous les bâtiments, leur construction nécessite des matériaux, de l’eau et de l’énergie génératrice de gaz à effet de serre. Selon l’endroit où ils se trouvent, ils peuvent aussi impacter l’environnement local, les terres et la biodiversité.

Les solutions pour limiter l’impact environnemental des data centers

Face à ces défis, de nombreuses solutions sont en cours de développement pour réduire l’impact environnemental des data centers. Ces solutions visent à améliorer l’efficacité énergétique des data centers, à réduire leur consommation d’eau, à minimiser les déchets générés par leur fonctionnement et à favoriser l’utilisation de sources d’énergie renouvelables.

·       Mesurer son impact

On ne peut agir que sur ce que l’on mesure. C’est pourquoi, il est important de recueillir les bonnes données pour prendre les bonnes décisions. Le cycle de vie des data centers impose d’intégrer de nombreuses données dans ce calcul, allant jusqu’à l’impact des matériaux utilisés pour la construction des infrastructures techniques et bâtimentaires, ou encore la consommation des énergies fossiles.

L’analyse du cycle de vie dépasse la seule analyse des émissions de gaz à effet de serre. Elle prend en considération 16 mesures d’impact environnementales telles que la consommation d’eau, l’eutrophisation de l’eau ou de la terre, l’épuisement de l’ozone, la consommation de ressources fossiles (pétrole, gaz) ou de minéraux, etc.

·       Utiliser le free cooling pour refroidir

Le fonctionnement d’un data center génère de la chaleur. Pendant longtemps, la solution privilégiée était de climatiser ces grandes salles. Or, cette fausse bonne idée coûte cher et a un impact important sur la consommation énergétique des bâtiments.

Si la climatisation n’a pas totalement disparu des centres de données, son utilisation a été largement rationalisée et d’autres méthodes ont fait leur apparition comme le free cooling. Il s’agit d’une méthode de refroidissement qui utilise l’air extérieur plutôt que des systèmes de refroidissement mécaniques. Cette technique peut réduire considérablement la consommation d’énergie des data centers, ce qui en fait une solution attrayante pour réduire leur impact environnemental. Lorsque la température extérieure est suffisamment basse, l’air est aspiré dans le data center pour refroidir les serveurs. L’air chaud produit par les serveurs est ensuite expulsé à l’extérieur du bâtiment. Ce processus permet de maintenir une température optimale sans avoir besoin de systèmes de refroidissement mécaniques, généralement énergivores.

Cependant, l’efficacité du free cooling dépend largement des conditions climatiques. Dans les régions où les températures sont généralement élevées, ce n’est pas toujours une option à considérer. Mais lorsque c’est le cas, ce système est très intéressant pour limiter l’usage de la climatisation. De plus, l’air chaud peut aussi être réintégré dans des systèmes de récupération pour chauffer des bâtiments comme des immeubles d’habitation, des maisons de retraite ou encore des piscines.

·       Utiliser des sources d’énergies vertes

L’utilisation de sources d’énergies renouvelables est une autre solution prometteuse pour réduire l’empreinte carbone des data centers. Les énergies renouvelables, telles que l’énergie solaire, éolienne ou hydraulique, peuvent fournir une partie ou la totalité de l’électricité nécessaire au fonctionnement des data centers, réduisant ainsi leur dépendance aux combustibles fossiles.

·       Construire des bâtiments écoresponsables

La construction de bâtiments écoresponsables implique l’utilisation de matériaux de construction durables, une conception architecturale qui optimise la gestion de la chaleur, et l’adoption de pratiques de construction respectueuses de l’environnement. Un exemple de cette approche est le projet EcoDataCenter en Suède (conçu par trois compagnies : Falu Energi, Vatten et EcoDC AB), qui se présente comme le premier data center au monde à avoir un impact positif sur le climat. Ce data center est alimenté exclusivement par des sources d’énergies renouvelables et utilise également la chaleur excédentaire générée par ses opérations pour chauffer les bâtiments alentour. En été, lorsque les températures augmentent, la vapeur excédentaire de la centrale électrique locale est utilisée pour faire fonctionner des machines qui maintiennent l’équipement du centre à des températures optimales. De plus, des plantes sont placées sur les toits du data center pour aider à le refroidir.

Les engagements de DATA4 pour réduire les émissions de GES 

Depuis de nombreuses années, Data4 est engagé dans la mise en œuvre de solutions techniques concrètes pour diminuer l’impact environnemental de ses centres de données. Parce qu’il est important de ne pas se contenter des solutions existantes, Data4 investit aussi dans la mise en place de nouvelles études pour aller toujours plus loin. Voici quelques exemples concrets :

• Choix de technologies dites de « free cooling » et de « free chilling » qui utilisent l’air extérieur frais lorsque cela est possible pour refroidir les salles informatiques.
• Optimisation des rendements des équipements en retravaillant l’architecture électrique.
• Installation de panneaux solaires sur certains de nos campus.
• Utilisation de fluides frigorigènes avec un facteur d’émission plus faible.
• Utilisation d’un carburant « bas carbone » (HVO) pour alimenter nos groupes électrogènes
• Utilisation d’un béton ayant un impact environnemental plus faible pour les fondations d’un nouveau centre de données.
• Réduction de l’impact environnemental de nos futurs centres de données, grâce à l’allongement de la durée de vie des batteries avec l’usage de batteries au lithium pour remplacer les anciennes batteries au plomb.

C’est par l’innovation et l’engagement en faveur de la durabilité des infrastructures que les opérateurs de data centers parviendront à réduire leur impact environnemental, en gardant à l’esprit qu’une réduction drastique de cette empreinte ne pourra venir que d’un changement des usages numériques, qu’ils soient personnels ou professionnels, pour tendre vers davantage de sobriété.