Les technos pour verdir les centres de données – L’Usine Energie – L’Usine Nouvelle

Depuis l’été 2018, le centre de données Natick est immergé sous l’archipel des Orcades en Écosse. Dans une structure cylindrique de 12 mètres conçue par Naval Group, il stocke les serveurs de Microsoft. Et profite des qualités thermiques de l’eau pour se refroidir sans dépenser d’énergie. Pour rester soutenable, le numérique est pris dans une course effrénée contre lui-même : gagner en efficience énergétique pour compenser l’explosion des usages et de la consommation de données.

Usines de la numérisation du monde, les centres de données concentrent les efforts. Avec succès, selon Éric Masanet, chercheur à l’université américaine de Northwestern : entre 2010 et 2018, la puissance de calcul qu’ils hébergent a crû de 550 %, pour une hausse de seulement 6 % de l’énergie consommée.

Derrière la prouesse, une myriade d’innovations. Au premier rang desquelles l’amélioration des mémoires et des processeurs informatiques – dont la capacité de calcul par joule a doublé tous les dix-huit mois entre 1950 et 2008, selon Jonathan Koomey, professeur à Stanford. Même plus efficients, les processeurs chauffent et doivent être refroidis. Le secteur travaille donc son PUE (power usage effectiveness), qui compare la consommation d’électricité totale du bâtiment avec celle de ses seuls serveurs, pour le rapprocher de 1.

Méthode à la mode : le free cooling, qui utilise l’air extérieur pour refroidir les processeurs, évitant au maximum la production de froid mécanique via des compresseurs. Si les dispositifs air/air aspirent simplement l’air extérieur, d’autres comme le système air/eau sont plus complexes. « Comme dans une climatisation traditionnelle, une boucle d’eau capte la chaleur des processeurs avant de perdre ses calories dans une batterie de froid en contact avec l’air extérieur », décrit Damien Giroud, le directeur des ventes France de la division secure power chez Schneider Electric.

À l’heure du refroidissement passif

Attiré par la fraîcheur, Facebook s’est, lui, installé à Luleå, au nord de la Suède. Mais déménager aux pôles n’est pas nécessaire. Depuis plusieurs années, les températures acceptables dans les salles informatiques croissent et le refroidissement à l’air tiède gagne en popularité. C’est le choix d’Interxion, à Marseille (Bouches-du-Rhône) qui prévoit aussi de mobiliser l’eau à 14 °C de l’ancienne mine de Gardanne pour refroidir ses installations. Toujours présents, les compresseurs ne servent qu’en cas de forte chaleur. Et ils s’améliorent : Schneider y intègre des paliers magnétiques (plus efficaces que les compresseurs à vis) et diminue le pouvoir réchauffant de ses fluides frigorigènes.

Certains vont jusqu’à se passer d’air. Atos, par exemple, projette directement de l’eau sur les processeurs de ses supercalculateurs Bull-Sequana. Depuis 2003, OVH refroidit de la même manière ses serveurs. « Les processeurs sont surmontés d’un bloc de deux plaques de cuivre, l’une en contact avec les processeurs, l’autre avec le circuit d’eau, précise François Sterin, le directeur de l’industrie d’OVHcloud. Mettre de l’eau dans un ordinateur était un peu fou, admet-il, cela demande une architecture spéciale, mais aussi de savoir gérer les circuits et la qualité de l’eau. » D’autres, à l’instar de la start-up Immersion 4, vont jusqu’à plonger les serveurs dans l’huile.

Les PUE des gros acteurs sont donc exemplaires. Mais « dans la vraie vie, les bons PUE sont plus proches de 1,6, et la moyenne française se situe vers 2,2″, estime Caroline Vateau, chargée du numérique responsable au sein du cabinet d’ingénierie APL. Une empreinte que les rénovations et des technologies moins lourdes peuvent améliorer. L’urbanisation des salles, la disposition des serveurs notamment, « permet d’optimiser la circulation de l’air, en créant des allées chaudes et froides avec les serveurs et en isolant les composants à refroidir », explique Michaël Cohen, le directeur stratégie d’APL.

Adapter les composants aux usages

À l’intérieur des infrastructures, le travail porte sur les serveurs. Que ce soit pour adapter les composants aux usages – entraîner un algorithme d’apprentissage profond sur un processeur graphique consomme treize fois moins d’énergie que sur un processeur central estime Atos – ou pour retrouver de la proportionnalité énergétique. « L’idée est de faire varier la consommation selon l’usage, décrit Laurent Lefevre, chercheur à l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique. Un serveur allumé qui ne rend pas de services consomme beaucoup d’énergie. Pour éviter cela, nous travaillons sur différents leviers verts et leur automatisation logicielle. » La virtualisation, soit juxtaposer différentes machines virtuelles sur un même serveur physique, permet par exemple « d’utiliser les serveurs à leurs capacités maximales », explique Sophie Proust, directrice de la technologie d’Atos. Sur le plan physique, les mémoires et les serveurs peuvent être mis en veille, ou réduire leur activité lorsqu’ils sont peu utilisés.

Le numérique se veut donc l’acteur de son propre verdissement. Grâce à un algorithme d’apprentissage profond optimisant le refroidissement de ses serveurs en fonction de la météo, Google a réduit de 40 % sa facture. Aux côtés de l’amélioration des équipements, les réseaux comptent sur le numérique pour optimiser en temps réel les trajets des informations et remplacer certains équipements électroniques, virtualisés dans des centres de données. Alors que ses marges d’économies d’énergie semblent s’amoindrir, le numérique se tourne vers son impact climatique. Google a récemment annoncé distribuer la charge de travail de ses datacenters en fonction de la disponibilité en temps réel des énergies renouvelables. D’autres lorgnent du côté de la récupération de chaleur, et proposent d’utiliser les calories qu’ils dégagent pour chauffer bureaux, logements et piscines… et de faire réellement des données le prochain or noir.

La 5G, futur ogre énergétique ?

Dans les réseaux, la fibre optique consomme trois fois moins d’énergie que l’ADSL pour un débit décuplé. La 5G renouvellera-t-elle l’exploit côté mobile ? « L’environnement a été pris en compte dès la conception de la 5G, vante Matthieu Belloir, le directeur RSE du groupe Orange. Les antennes intègrent des modes de veille et des amplificateurs qui ajustent leur puissance en fonction de la demande. » Toutefois, « rien ne garantit que les antennes seront parfois éteintes. La consommation finale dépendra des usages », rétorque Maxime Forest, le directeur adjoint mobile et innovations à l’Arcep, l’Autorité de régulation des communications électroniques et des postes. Sans compter que la rapidité du réseau pourrait favoriser les consommations.

Par ailleurs, les réseaux 5G s’appuieront sur des serveurs pour leur gestion intelligente, d’où un possible déport de leur consommation énergétique, note Guy Pujolle, professeur à Sorbonne Université. Autre inquiétude : les hautes fréquences de la 5G limitent sa propagation. Couvrir tout le territoire nécessiterait donc la fabrication et l’installation de nouvelles antennes… mais aussi de téléphones compatibles avec ce réseau très haut débit.

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