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La consommation d'énergie dans un Data Center tend à augmenter constamment. Refroidissement, acheminement des données, serveurs, etc. tout le système consomme une grande quantité d'énergie, en plus d'émettre du CO2. Réduire cette consommation figure dans les défis du futur, mais comment ?
Consommation dans un Data Center : on parle ici de la quantité énorme d'énergie consommée par ces centres de données. Le monde tourne autour du digital, le cloud, les réseaux sociaux, les IoT nous comblent en matière de développement numérique. Seulement, il y a un revers dans tout cela, la consommation d'énergie. Le présent dossier se focalise sur la consommation d'énergie de ces centres de données. Quelle quantité dépensée pour un seul Data Center ? Quelle partie du centre consomme le plus d'énergie ? Des solutions ?
Comment fonctionne un Data Center ?
Internet est devenu le centre du monde. On y voit tout, enfin presque. Il peut répondre à la majorité de nos questions et nous sert de tuteur lorsqu'on veut apprendre à faire une tâche quelconque. Tout cela, grâce aux nombreux centres de données implantés un peu partout.
En effet, les Data Center ont pour fonction de stocker, de traiter et de publier les informations par le biais des services d'informations auxquels on s'appuie quotidiennement. Particuliers, entreprises, et même les gouvernements se fient toujours aux centres de données pour communiquer ou rechercher ce dont ils ont besoin. Pour répondre à cette myriade de demandes, il faut des Data Center.
Les calculs effectués, les algorithmes et les lectures d'images et de vidéos, toutes ces tâches effectuées par le serveur nécessitent l'utilisation de périphériques réseau. Ces périphériques, quant à eux, doivent être connectés à Internet pour pouvoir fonctionner.
La consommation d'énergie dans un Data Center
Tous les équipements au sein d'un Data Center sont alimentés à l'électricité. L'utilisation de cette énergie fait naître de l'énergie calorifique. Et celle-ci doit être éliminée de l'ensemble de la structure (du bâtiment) au moyen du refroidissement, nécessitant aussi de l'énergie électrique.
Par ailleurs, le nombre d'utilisateurs d'Internet n'a cessé d'augmenter au fil du temps. Ce qui suscite l'accroissement de la demande de services des Data Center. Force est alors de constater que la consommation d'énergie des Data Center augmente en parallèle.
Selon Manaset et al. (2020), en seulement 8 ans (2010 à 2018), la capacité de stockage mondiale de Data Center a augmenté de plus de 25 fois. Ce qui traduit forcément l'accroissement du trafic IP mondial. Même constat pour les serveurs des quatre coins du globe qui ont effectué plus que 6 fois le nombre d'instances de calcul réalisés durant la même période.
Le développement de nouvelles technologies telles que l'intelligence artificielle et la technologie blockchain sur laquelle reposent les cryptomonnaies n'a fait qu'accélérer la tendance. La consommation énergétique des Data Center est alors devenue un sujet de discussion. La totalité de l'énergie consommée est estimée à 1% de la consommation mondiale d'électricité.
Qu'est-ce qui consomme le plus dans un Data Center ?
D'après les statistiques, ce sont les serveurs et les systèmes de refroidissement qui consomment le plus d'énergie dans un Data Center. En moyenne, la quasi-totalité de l'énergie dépensée l'est par l'ensemble des serveurs. Notons que ce sont les serveurs qui exécutent les calculs et répondent aux demandes des internautes. Et c'est cette série de calculs qui occasionne la forte consommation d'énergie.
L'énergie ainsi utilisée se transforme en chaleur. D'où la nécessité du système de refroidissement. Cependant, le système de refroidissement implique une nouvelle consommation d'énergie, et une grande quantité. Les études ont montré qu'un seul centre de données nécessite parfois jusqu'à plus de 100 mégawatts. Aux Etats-Unis, cette quantité peut alimenter 80 000 ménages (DOE 2020).
A eux seuls, les serveurs et le système de refroidissement englobent plus de 80% de la quantité totale d'électricité consommée par le Data Center. Les lecteurs de stockage et les périphériques réseau ne consomment qu'une infime quantité d'électricité.
Quels sont les impacts d'une telle consommation de masse ?
La quantité d'énergie consommée par un Data Center peut alimenter des dizaines de milliers de ménages. Cette tendance n'est toutefois pas prête de changer. En effet, les investisseurs se focalisent de plus en plus sur la construction de nouvelles enceintes pour servir de centre de données. Par conséquent, la consommation d'électricité augmente sans nul doute.
Cette forte consommation au niveau des Data Center se répercute indéniablement sur la population environnante du fait de sa mal-répartition. Mais également, elle entraine la hausse de l'émission de CO2 dans l'air, ce qui est plutôt alarmant.
Quelles sont les méfaits d'une telle situation ?
Une forte émission de CO2
La consommation à grande échelle d'électricité par les Data Center entraîne aussi la hausse de l'émission de CO2 dans l'air. Une situation alarmante, notamment à cause du manque d'informations à propos du taux d'émission de CO2 par les firmes du secteur. Aujourd'hui, seuls Meta (anciennement Facebook), Apple, Google et Switch ont publié les données à ce propos.
Néanmoins, ce niveau d'émission de CO2 n'est pas plus élevé par rapport à certains secteurs, l'aviation en l'occurrence. L'industrie mondiale de l'aviation a émis aux alentours de 900 milliards de kilogrammes de CO2 en 2020. Ce qui est largement inférieur à celui de la totalité des centres de données enregistrés. Ces derniers n'ont pas pu dépasser un tel niveau étant donné que certains d'entre eux ne fonctionnent pas au charbon.
Cependant, avec l'accroissement effréné des flux d'informations, il est clair que les centres de données vont se multiplier encore et encore. La crainte des analystes repose ainsi sur la tendance future qui, avec une forte consommation d'énergie, entraîne aussi une hausse de l'émission de dioxyde de carbone.
L'accaparement de l'énergie fossile
L'énergie fossile englobe le pétrole, le charbon et le gaz naturel. Ce sont des sources d'énergie non renouvelable que l'on ne peut utiliser qu'une seule fois. Ces sources tendent à disparaître au fur et à mesure qu'on les utilise. La consommation d'un tel type d'énergie par les Data Center contribue à l'épuisement de telles ressources naturelles.
Aujourd'hui encore, les combustibles fossiles représentent la grande partie des énergies consommées. Leur taux d'utilisation augmente d'année en année. Par exemple, en 2002, le pétrole représentait 35% de la consommation totale, contre 37%, cinq ans plus tard. Les Data Center contribuent activement à cette hausse de la consommation du pétrole, tout comme celle du charbon.
Ce niveau plutôt élevé de consommation d'électricité par les centres de données accapare la majeure partie de l'énergie fossile. Bien que cela ne représente qu'une infime partie de la consommation totale mondiale, il faut quand même chercher une alternative. En effet, d'ici quelques temps, la réserve d'énergie fossile peut se tarir.
Comment envisage-t-on le futur ?
Actuellement, beaucoup d'opérateurs du secteur se tournent de plus en plus vers l'énergie renouvelable. Lorsqu'on parle d'énergie renouvelable, on fait appel à l'éolienne, le photovoltaïque, hydraulique. En plus de cela, il faut aussi adopter quelques bonnes pratiques telles que l'utilisation de serveurs virtuels ou la consolidation des serveurs.
Opter pour l'énergie renouvelable
L'énergie renouvelable est une bonne alternative pour éviter notamment de gaspiller l'énergie fossile. Il s'agit d'utiliser de l'énergie éolienne, hydraulique ou photovoltaïque. Ces dernières années, nombreux sont ceux qui ont adopté cette méthode pour alimenter les Data Center.
Seulement, l'énergie renouvelable dépend aussi du climat. En d'autres termes, l'énergie solaire peut s'avérer bénéfique pour une région en majorité ensoleillée, contrairement aux zones plus froides. En revanche, les régions dont le vent souffle moins ne peuvent pas utiliser l'éolienne. Il en est de même pour la source d'énergie hydraulique.
De surcroît, le climat n'est pas inchangé tout au long de l'année. Ainsi, la quantité d'énergie obtenue peut varier selon les saisons. C'est pour cela qu'il faut utiliser un système de stockage d'énergie afin de lisser les variations.
Des mesures visant à réduire la consommation d'électricité des Data Center
Diverses mesures peuvent être adoptées pour réduire la consommation d'électricité au sein des centres de données.
Au niveau des serveurs
Il faut commencer par la consolidation des serveurs peu utilisés. Certains serveurs ne fonctionnent pas à leur capacité optimale. Ce qui entraîne un gaspillage d'énergie. Du coup, il est préférable de les consolider afin d'économiser plus d'énergie.
Par ailleurs, la réduction de la quantité de données stockées aide beaucoup à réduire les dépenses énergétiques. Il s'agit d'utiliser les outils adéquats tels que les logiciels de déduplication. L'utilisation de serveurs virtuels permet aussi de minimiser les dépenses énergétiques à ce niveau.
Sinon, on rencontre actuellement des serveurs munis de nouvelles fonctionnalités qui permettent une économie d'énergie. Les processeurs de serveur ont, par exemple, la capacité de diminuer la consommation d'électricité lorsqu'ils ne sont pas en utilisation optimale. Il faut toutefois noter que celles-ci ne fonctionnent qu'après activation.
En termes de réduction des pertes d'énergie
L'adoption des DPU intelligents qui permettent de minimiser les pertes d'énergie et aussi importante que l'utilisation d'UPS économes. L'utilisation d'enceintes de confinement aide également à baisser la quantité d'énergie dépensée. Vous pouvez aussi combiner les techniques avec celles de la construction d'un data center.
Le gaspillage d'énergie peut aussi être évité au niveau du système de refroidissement. En général, un Data Center utilise un refroidisseur mécanique pour avoir de l'eau réfrigérée. A la place, il faut utiliser une tour de refroidissement. L'utilisation de l'air extérieur dans le système de refroidissement du Data Center permet également d'économiser l'énergie.
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