La consommation électrique des centres de données

Les centres de données concentrent les serveurs, les baies de stockage et les équipements réseau qui font fonctionner les services en ligne. Leur consommation électrique est devenue un sujet de politique énergétique, à la fois par son volume et par sa concentration géographique. Les ordres de grandeur publiés varient selon le périmètre retenu, les chiffres incluant ou non les réseaux de télécommunication et les terminaux. Cette page décrit les postes de consommation, les indicateurs employés et les leviers techniques connus.

Les postes de consommation

L'électricité consommée par un centre de données se répartit entre les serveurs eux-mêmes, le stockage, les équipements réseau, le refroidissement et les pertes des chaînes d'alimentation électrique. Le refroidissement représente historiquement le deuxième poste après les serveurs, sa part variant fortement selon le climat du site et la technologie retenue. Les onduleurs et les transformateurs ajoutent des pertes de conversion à chaque étage, et ces pertes se transforment en chaleur qu'il faut évacuer à son tour. Un serveur allumé mais inoccupé consomme par ailleurs une fraction importante de sa puissance maximale, de l'ordre de la moitié sur des générations anciennes, ce qui fait du taux d'utilisation un paramètre central.

L'indicateur d'efficacité énergétique

Le rapport entre l'énergie totale consommée par l'installation et l'énergie délivrée aux équipements informatiques constitue l'indicateur de référence du secteur, désigné par le sigle anglais PUE. Une valeur de 2 signifie qu'un watt consommé par les serveurs en entraîne un autre pour le refroidissement et les pertes électriques, une valeur de 1,2 que les consommations annexes se limitent à 20 pour cent. Les grandes installations récentes annoncent des valeurs comprises entre 1,1 et 1,3, tandis que les salles informatiques d'entreprise, plus petites et moins denses, restent souvent au-delà de 1,8. Cet indicateur ne dit rien de l'utilité du travail effectué : une installation très efficace qui héberge des serveurs inactifs obtient un bon résultat tout en gaspillant de l'énergie.

Le refroidissement et l'eau

Le refroidissement par air avec production de froid mécanique a longtemps constitué la solution par défaut. Les techniques dites de refroidissement libre utilisent l'air extérieur lorsque sa température le permet, ce qui supprime le fonctionnement des groupes frigorifiques pendant une grande partie de l'année dans les climats tempérés. Le refroidissement adiabatique, qui abaisse la température de l'air par évaporation d'eau, réduit la consommation électrique mais consomme de l'eau, parfois en quantité significative à l'échelle locale. Le refroidissement liquide direct au processeur revient au premier plan avec les cartes graphiques destinées à l'apprentissage automatique, dont la puissance dissipée par équipement dépasse ce que l'air parvient à évacuer dans des conditions raisonnables.

La récupération de chaleur

La chaleur évacuée par un centre de données constitue une ressource exploitable, à condition qu'un besoin existe à proximité et que la température disponible corresponde à ce besoin. Le refroidissement par air produit de la chaleur à température basse, difficile à valoriser sans pompe à chaleur intermédiaire, tandis qu'une boucle d'eau à température plus élevée alimente directement un réseau de chaleur urbain, une piscine ou des serres. Plusieurs installations françaises et nord-européennes raccordées à des réseaux de chaleur fonctionnent sur ce principe. La contrainte principale est d'ordre urbanistique : le besoin de chaleur et le centre de données doivent se trouver à faible distance, ce qui suppose une implantation en milieu urbain ou périurbain décidée dès la conception.

Le rôle de l'intelligence artificielle

L'entraînement et l'exploitation des grands modèles de langage ont fait augmenter la demande en calcul et en puissance électrique par baie. Les grappes de calcul destinées à cet usage dépassent des densités de plusieurs dizaines de kilowatts par baie, là où un hébergement classique se situait autour de cinq à dix kilowatts, ce qui impose une refonte des alimentations et du refroidissement. Cette évolution déplace la question de l'efficacité du refroidissement vers celle de l'efficacité du calcul lui-même, mesurée en énergie par opération ou par réponse produite. Les opérateurs annoncent par ailleurs des contrats d'approvisionnement en électricité d'origine renouvelable ou nucléaire, qui modifient l'empreinte carbone sans réduire la consommation.