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Qu’est-ce qui consomme le plus d’énergie dans un data center ?

Les data centers ont révolutionné notre usage du numérique. En permettant aux entreprises d’externaliser leur processus de stockage et de traitement des données, ils jouent un rôle majeur dans l’économie mondiale. 

Concrètement, il faut s’imaginer un bâtiment géant rempli d’ordinateurs qui stockent des informations et traitent de la donnée 24h/24 et 7 jours/7. Le problème majeur de cette technologie est évidemment sa consommation d’énergie très importante

Dans cet article, nous vous expliquons comment calculer la consommation d’énergie d’un data center.

Quelques chiffres sur les data centers

L’usage des data centers s’est démocratisé ces dernières années, et presque toutes les entreprises y ont aujourd’hui recours pour gérer leurs données numériques

Il existe deux grands types de data center 

  • Certaines entreprises disposent de leurs propres data centers et stockent ainsi leur données localement.
  • D’autres ont recours au cloud computing et externalisent leur processus de stockage de données (ou d’hébergement de site web par exemple) à des entreprises spécialisées. 

La dématérialisation croissante de la data et l’accroissement général du trafic internet ont fait grandir en nombre et en taille les data centers, qui représentent aujourd’hui 4 % à 5 % de la consommation d’énergie mondiale et 1 à 2 % des émissions de CO2. 

Ces émissions proviennent environ pour moitié de la fabrication des serveurs (qui nécessitent l’extraction de métaux rares) et pour autre moitié de la consommation d’énergie durant leur utilisation.

Les data centers consomment-ils beaucoup d’énergie ?

Si ce chiffre peut paraître énorme, il faut néanmoins souligner que l’usage des data centers, via le cloud computing, permet aux entreprises d’économiser de l’énergie par rapport à l’utilisation de systèmes on-site individuels. 

En effet, les grandes entreprises de stockage de données (Google, Amazon, OVH, etc.) utilisent les mêmes serveurs pour plusieurs utilisateurs et optimisent ainsi leur capacité de stockage. Les entreprises mutualisent donc leur consommation d’énergie liée aux données ou à l’hébergement de plateformes.

De plus, comme on le voit sur ce graphique, il est intéressant de constater que la consommation d’énergie mondiale des data centers n’a que peu augmenté depuis 2010, alors que le volume global de données traitées par ces mêmes centres a presque été multiplié par 8 dans le même temps. La consommation d’énergie d’un data center n’est pas proportionnelle à sa charge de travail. 

D’où vient alors la consommation d’énergie des data centers ?

La consommation d’énergie des data centers n’est pas négligeable pour autant. Il existe en fait deux principales sources de consommation d’énergie pour un data center : le fonctionnement des serveurs informatiques et l’utilisation des systèmes de refroidissement.

L’utilisation des serveurs des data centers

Un data center est un immense entrepôt rempli de serveurs connectés au réseau internet via une solution haut débit. Ces serveurs informatiques utilisent de l’électricité pour stocker la donnée,héberger les sites web, réaliser des calculs complexes, de la même manière que votre ordinateur personnel. Il s’agit de la source principale de la consommation d’électricité des data centers. Cependant, ce n’est pas la seule.

Le refroidissement des data centers

La deuxième source majeure de consommation d’énergie des data centers est le refroidissement des machines

Vous avez déjà dû constater que votre ordinateur, quand vous l’utilisez trop longtemps (ou pour des tâches intenses, comme les jeux vidéo), a tendance à chauffer. Il se passe la même chose dans les data centers, car les serveurs tournent en permanence et dégagent beaucoup d’énergie qui se transforme en chaleur. 

Pour éviter de griller les serveurs et de les rendre inutilisables, les data centers disposent en fait de systèmes de refroidissement qui permettent de garder les serveurs au frais. La salle des machines d’un data center doit en effet avoir une température située entre 18 °C et 27 °C selon les recommandations scientifiques.

Quels sont les différents moyens utilisés pour refroidir un data center ?

Il existe différents types de systèmes de refroidissement.

Les systèmes de refroidissement à air

Si les conditions d’implantation du data center le permettent, on peut utiliser l’air extérieur pour refroidir les salles d’un data center. L’air filtré est ainsi distribué dans les salles des ordinateurs à l’aide de machines et de ventilateurs.

Les systèmes de refroidissement adiabatiques

Ces systèmes refroidissent de l’air chaud en le faisant passer à travers de l’eau (qui s’évapore). L’air qui entre est ainsi frais et fait naturellement baisser la température au sein du data center.

Les systèmes de refroidisseurs hybrides 

Les techniques de refroidissement dites « hybrides » combinent les deux systèmes ci-dessus (adiabatique et refroidissement à air).

Les systèmes par refroidissement liquide

Cette technologie est la plus avancée et permet d’améliorer considérablement l’efficacité énergétique d’un data center. Elle consiste à refroidir les processeurs en immergeant directement dans un liquide non conducteur les parties chauffantes des serveurs.

Les méthodes choisies seront plus ou moins efficaces et donc, plus ou moins consommatrices d’électricité.

Comment est mesurée l’efficacité énergétique d’un data center ?

L’efficacité énergétique d’un data center est mesurée à l’aide d’un index, le Power Usage Efficiency (ou PUE). Le PUE est calculé en comparant la proportion d’énergie utilisée pour faire fonctionner les serveurs par rapport à celle utilisée pour tout le fonctionnement du data center (refroidissement, éclairage, sécurité, etc.).

Par exemple, un data center consommant 100 000 kWh pour ses serveurs et 70 000 kWh pour le reste aura un PUE de 1,7. Plus le PUE se rapproche de 1, plus le data center est efficient d’un point de vue énergétique.

La part du refroidissement dans la consommation d’énergie d’un data center dépend du type de système utilisé pour refroidir les serveurs

Dans les data centers de type « hyperscale », c’est-à-dire les data centers appartenant aux grandes entreprises de données et dont c’est le cœur de métier, le refroidissement est très optimisé : leur PUE est proche de 15, ce qui signifie que le refroidissement représente 13 % de la consommation d’électricité totale du data center.

Les plus gros groupes ont en effet un intérêt économique à améliorer leur PUE, car les économies d’énergie faites sur le refroidissement sont autant de coûts financiers en moins.

Dans les data centers d’entreprise classique (comme dans les banques par exemple), le PUE est souvent plus proche de 1,7. Le refroidissement y est moins optimisé et pèse ainsi presque 40 % de la consommation d’électricité totale du data center.

Comment mesurer ses émissions carbone liées à l’usage d’un data center ?

Si le nombre de kWh consommés par un data center est capital pour la facture de l’entreprise en fin de mois, il ne s’agit pas d’un indicateur très parlant d’un point de vue carbone. En effet, d’autres facteurs entrent en jeu pour mesurer les émissions de CO2 d’un data center.

La localisation géographique du data center

Selon son implantation, un data center ne sera pas responsable de la même quantité d’émissions de gaz à effets de serre. Il faut en effet prendre en compte l’intensité carbone du mix énergétique de la zone où votre data center est implanté

Les data centers fonctionnent traditionnellement en étant connectés au réseau d’électricité local ; il faut considérer les émissions de la production de ce réseau électrique pour calculer les émissions réellement émises par le data center.

Les méthodes utilisées pour pallier les coupures d’électricité

Il est important que les serveurs fonctionnent en permanence : un data center ne peut pas être affecté par des coupures d’électricité du réseau national, même brèves. Ainsi, les entreprises ayant des data centers disposent de systèmes pour faire face aux coupures d’électricité générales via un réseau d’électricité local. Une méthode employée peut être l’utilisation de groupes électrogènes ; cette technique est particulièrement émettrice de CO2. Il faut donc prendre en compte les moyens alternatifs d’alimentation en électricité pour  bien prendre en compte toutes les émissions carbone dégagées par un data center.

Conclusion

Nous l’avons vu, ce sont donc les serveurs qui consomment le plus d’énergie dans un data center, suivi de près par les systèmes de refroidissement. Les data centers englobent donc  de nombreuses sources d’émissions carbone

Même si les géants de la tech et du stockage de données ont pris de nombreux engagements pour améliorer et réduire cet impact, il est important de le prendre en compte à l’échelle de son entreprise quand on réalise son bilan carbone.

La nouvelle législation destinée aux entreprises concernant les reportings des GES (gaz à effet de serre) oblige en effet les entreprises à inclure les émissions Scope 3 dans leur calcul. 

Ainsi, les entreprises qui utilisent des data centers décentralisés doivent maintenant les intégrer dans leurs calculs. carbometrix peut vous proposer des solutions pour facilement calculer l’impact de vos données dans votre bilan carbone.