En dehors de l’alimentation électrique des serveurs, quel élément consomme le plus d’énergie dans un centre de données ?
Énergivores et indispensables aux nouveaux modes de communication, les besoins énergétiques des data centers doivent être maîtrisés. En dehors de l’alimentation électrique des serveurs, quel élément consomme le plus d’énergie dans un centre de données ? Comment mesurer l’efficacité énergétique d’un data center ? Quelles solutions contribuent aujourd’hui à réduire leurs consommations énergétiques ?
En dehors de l’alimentation électrique des serveurs, quels élément consomme le plus d’énergie dans un centre de données ?
Après les serveurs et les routeurs, ce sont les systèmes de refroidissement qui consomment le plus d’énergie dans un centre de données. Ces systèmes peuvent constituer jusqu’à 40 % de la consommation totale d’énergie d’un data center.
Les systèmes de refroidissement
Dans un centre de données traditionnel, les systèmes de refroidissement représentent le second poste de consommation énergétique le plus important.
En effet, les serveurs génèrent une chaleur considérable lors de leur fonctionnement continu. Pour maintenir une température optimale et assurer leur performance, des solutions de refroidissement efficaces sont indispensables.
Les équipements annexes
Outre les serveurs et les systèmes de refroidissement, d’autres composants contribuent à la consommation énergétique d’un centre de données :
- les systèmes d’alimentation électrique qui sont des infrastructures de distribution d’énergie, y compris les onduleurs (UPS) et les générateurs de secours. Ils sont essentiels pour assurer une alimentation ininterrompue. Bien que nécessaires à la fiabilité opérationnelle, ces équipements ajoutent une charge énergétique supplémentaire ;
- les systèmes de sécurité et les dispositifs de surveillance, tels que les caméras de sécurité et les contrôles d’accès. Ils fonctionnent en permanence pour garantir la protection des données et des équipements. Bien que leur consommation individuelle soit moindre comparée aux serveurs et aux systèmes de refroidissement, leur alimentation continue pèse sur la consommation globale d’énergie ;
- l’éclairage des installations, bien que représentant une fraction plus petite de la consommation totale, est nécessaire pour le fonctionnement et la maintenance des centres de données.
La compréhension détaillée de ces postes de consommation contribue à identifier des opportunités d’optimisation énergétique au sein des centres de données.
Des initiatives, telles que l’amélioration de l’efficacité des systèmes de refroidissement, l’intégration de sources d’énergie renouvelables et l’adoption de pratiques de gestion énergétique innovantes, peuvent aider à réduire l’empreinte carbone des centres de données.
Quel élément consomme le plus d’énergie dans un centre de données ?
Dans un centre de données, les serveurs et les routeurs consomment 50% de l’énergie utilisée. À noter qu’un serveur stocke et fournit des données aux appareils d’un réseau, tandis qu’un routeur connecte plusieurs réseaux entre eux et dirige le trafic de données entre ces réseaux.
Tout comme les réfrigérateurs d’un supermarché, serveurs et routeurs fonctionnent de façon ininterrompue. Ainsi, un serveur peut consommer 200 W/h, soit 144 kW/mois, et un routeur 10 kW/an.
Cette consommation élevée s’explique par la nécessité de maintenir une performance optimale et une disponibilité permanente des services hébergés. De plus, l’augmentation des services numériques et des applications gourmandes en ressources contribue à accroître la demande énergétique des serveurs.
De ce fait, les gestionnaires de centres de données ont la responsabilité de surveiller et d’optimiser l’efficacité énergétique de leurs serveurs afin de réduire leurs coûts opérationnels et l’empreinte carbone de leurs infrastructures.
En outre, ils répondront ainsi aux enjeux réglementaires auxquels ils sont assujettis, comme le décret tertiaire.
Décret tertiaire et data center
Si le décret tertiaire impose une réduction des consommations d’énergie de 40 % à l’horizon 2030, les assujettis qui ont choisi la méthode de calculs en valeurs absolues doivent se référer à l’arrêté « Valeurs absolues III » du 28 novembre 2023.
Si les serveurs sont énergivores, il convient de connaître les autres éléments gourmands en énergie pour optimiser leur fonctionnement et tendre vers des centres de données plus verts.
Pourquoi la consommation d’énergie des data centers est-elle élevée ?
Les data centers sont conçus pour offrir une disponibilité continue, ce qui nécessite une alimentation ininterrompue et des systèmes de refroidissement performants.
Trois facteurs principaux expliquent la forte consommation d’énergie des centres de données :
- la densité de puissance qui correspond à l’augmentation de la chaleur produite lorsqu’une importante concentration d’équipements se trouve dans des espaces réduits ;
- la demande croissante de données qui implique que les services numériques soient obligés d’accroître les capacités des centres de données ;
- la nécessité d’une fiabilité accrue avec des infrastructures redondantes qui doublent parfois la consommation énergétique pour prévenir les pannes.
Si cette tendance risque de s’accentuer dans les prochaines décennies, les gestionnaires de data centers peuvent estimer dès aujourd’hui la performance de leurs centres de données pour les rendre plus économes.
Les chiffres à retenir sur les centres de données
En mars 2024, l’Hexagone compte 315 centres de données, ce qui place le pays au 6e rang mondial des mieux équipés devant l’Australie et les Pays-Bas.
À savoir qu’un centre de données de 1000 m2 peut consommer autant qu’une ville de 50 000 habitants. Pour les gestionnaires, la consommation d’énergie des data centers implique que près de 54 % des frais d’exploitation sont dédiés à la facture d’électricité.
De plus, les centres de données utilisent 1/3 de la consommation d’énergie finale dédié aux usages du numérique, tandis que les terminaux (smartphones, téléviseurs, etc.) sont responsables de 50 % de l’électricité consommée.
Selon l’étude ADEME – Arcep sur l’empreinte environnementale du numérique en 2020, 2030 et 2050 publiée en mars 2023, les centres de données sont responsables de 16 % de l’empreinte carbone du numérique en France.
Cette empreinte carbone pourrait tripler d’ici 2050 si la tendance actuelle se confirme. Cette évolution est liée à l’usage croissant du digital par les entreprises et les particuliers qui implique la multiplication des data centers. Dans ce contexte, à eux seuls, les centres de données pourraient représenter 22 % de l’impact carbone du numérique en 2050.
Rappel sur le rôle d’un data center
Les data centers sont le cœur des infrastructures numériques. Ils hébergent des serveurs qui stockent, traitent et distribuent des données à travers le monde. Indispensables pour le cloud computing, l’hébergement web ou les services en ligne, ces centres fonctionnent 24 h/24 et 7 j/7. Ils exigent une alimentation continue et fiable.
Avec une filière qui prévoit d’investir 12 milliards d’euros sur les dix prochaines années, la question se pose de savoir qu’est-ce qui consomme le plus dans un centre de données et d’investir dans des optimisations énergétiques durables.
Comment mesurer la performance énergétique et environnementale d’un serveur ?
Plusieurs indicateurs clés permettent de mesure l’impact énergétique et environnemental d’un centre de données. Il convient de les mesurer tous pour assurer la transition énergétique et écologique de la filière.
L’efficacité énergétique d’un centre de données
Un indicateur clé est la Power Usage Effectiveness (PUE). Il compare l’énergie totale consommée par le data center à celle utilisée par les équipements IT.
Un PUE idéal est de 1, mais la moyenne actuelle des data centers se situe autour de 1,57 en 2021 selon l’Uptime Institute.
Zoom sur la Data Center infrastructure Efficiency ou DCiE
Cette mesure complémentaire au PUE est exprimée en pourcentage. Elle calcule l’efficacité énergétique d’un data center en divisant la consommation des équipements IT par la consommation totale. Un DCiE élevé, proche de 100 %, reflète une meilleure gestion énergétique.
Les émissions de carbone d’un data center
Les data centers contribuent également aux émissions de gaz à effet de serre lorsqu’ils utilisent des sources d’énergie fossiles.
À titre informatif, les estimations mentionnent que les centres de données sont responsables de 2 % des émissions mondiales, un chiffre comparable à l’industrie aérienne.
L’indicateur CUE (Carbon Usage Effectiveness) évalue les tonnes de carbone émises pour chaque kilowatt-heure d’énergie utilisée pour le fonctionnement du data center.
Les volumes d’eau utilisés
Pour le refroidissement, certains centres de données optent pour des tours d’eau, ce qui peut entraîner une consommation significative d’eau.
La WUE (Water Usage Effectiveness) estime les volumes d’eau utilisés pour le refroidissement par rapport à l’énergie consommée par les équipements informatiques.
Comment réduire la consommation d’énergie des data centers ?
La réduction de la consommation d’énergie des centres de données contribue à diminuer leur impact environnemental et à optimiser leurs coûts de fonctionnement. Voici des stratégies éprouvées pour atteindre cet objectif.
Virtualiser les serveurs
La virtualisation permet d’exécuter plusieurs machines virtuelles sur un seul serveur physique.
De cette façon, l’utilisation des ressources est maximisée tandis que le nombre total de serveurs nécessaires diminue.
Cette consolidation fréquente dans les greens data centers réduit la consommation d’énergie des centres de données et les besoins en refroidissement.
Optimiser les systèmes de refroidissement
Pour diminuer l’énergie consommée par le deuxième poste de consommation d’un data center, deux techniques de refroidissement donnent des résultats efficaces :
- le free-cooling qui utilise l’air extérieur pour refroidir les équipements et réduire la dépendance aux systèmes de climatisation traditionnels. Attention, son efficacité varie selon les conditions climatiques locales ;
- le confinement des allées chaudes et froides en séparant physiquement les flux d’air chaud et froid. Cette méthode améliore l’efficacité du refroidissement et évite le mélange des températures.
Une prime énergie pour un refroidissement économe ?
Oui, avec la fiche d’opération standardisée BAT-TH-153, un système de confinement des allées froides et allées chaudes dans un data center est éligible à une prime énergie du dispositif des CEE. De même, le free-cooling mis en place dans un centre de données peut bénéficier d’une prime énergie grâce à la FOST BAT-TH-156.
Recourir aux énergies renouvelables
Alimenter les centres de données avec des sources d’énergie renouvelable, telles que l’énergie solaire ou éolienne, réduit significativement leur empreinte carbone.
De plus, certaines installations intègrent des panneaux solaires sur site pour une production d’énergie verte et locale. Ainsi, même si la consommation d’énergie du data center ne diminue pas, son impact environnemental est restreint.
Recycler la chaleur résiduelle
La chaleur générée par les serveurs peut être récupérée et utilisée pour chauffer des bâtiments adjacents ou des installations locales.
Ainsi, un sous-produit, la chaleur fatale, se transforme en ressource utile.
Adopter des technologies écoénergétiques
L’investissement dans des serveurs à faible consommation d’énergie et des équipements réseau efficaces contribue à réduire la consommation globale.
Par exemple, les serveurs basse consommation utilisent des technologies issues de l’informatique mobile pour équilibrer performance et efficacité énergétique.
Gérer efficacement l’alimentation électrique
L’implémentation de systèmes de gestion de l’énergie permet de surveiller et d’optimiser la distribution électrique grâce à l’identification des inefficacités et des opportunités d’amélioration.
Néanmoins, des analyses régulières sont requises pour maintenir une performance optimale tout en minimisant le gaspillage énergétique.
Comment Opéra Énergie accompagne la mise en place d’un green data center ?
Grâce à un audit énergétique préalable, Opéra Énergie identifie les leviers d’optimisation énergétique au sein des centres de données et aide les gestionnaires à respecter les valeurs fixées par le décret tertiaire.
En outre, nos experts recherchent le contrat d’énergie qui répond le mieux aux impératifs de la filière numérique pour réduire sans attendre ses consommations et ses coûts de fonctionnement.
