Face au défi de réduire l'empreinte énergétique et hydrique, de nombreuses organisations ne voient que des obstacles. Chez Ecolab, nous ne voyons que des opportunités.

Suite à la révolution de l’IA, la demande en énergie et en refroidissement enregistre une augmentation sans précédent. Cela entraîne une migration des architectures de refroidissement des centres de données afin d’atténuer la chaleur générée par les applications et les puces informatiques avancées modernes. 

Pour mettre la demande en perspective, une requête ordinaire à laquelle répond un système d’IA générative de pointe nécessite 2,9 wattheures (Wh) d’électricité, soit environ 10 fois la quantité d’électricité consommée pour une requête standard d'un moteur de recherche¹. Multipliée par des millions de requêtes chaque jour, cette consommation augmente considérablement. Selon les prévisions actuelles, l’infrastructure informatique dédiée aux grands modèles de langage pourrait, d’ici 2030, nécessiter 327 gigawatts (GW) d’électricité² pour répondre à la demande. Cela représente environ 70 % de l’électricité totale consommée aux États-Unis en 2024³.

Pour rester compétitifs aujourd’hui et à l’avenir, les fournisseurs de centres de données doivent investir dans des infrastructures de refroidissement de pointe et dans un suivi numérique qui leur permet de préserver les ressources, d’optimiser les performances et de s’adapter rapidement à l'évolution de la demande.

L’énergie nécessite de l’eau

Aujourd’hui, l’électricité est la principale ressource limitant la croissance des centres de données. En fonction de l'emplacement géographique et de la demande informatique, l’augmentation des besoins en eau peut également exercer une pression sur les bassins versants locaux. Conserver l’électricité et l’eau est essentiel pour que les centres de données puissent atteindre un avantage concurrentiel et améliorer leur efficacité opérationnelle.

Dans le but de réduire leur empreinte hydrique, certaines organisations ont adopté des méthodes de refroidissement sans eau. Sans une analyse complète, les méthodes de refroidissement sans eau peuvent négliger deux éléments fondamentaux susceptibles en réalité d'augmenter l’empreinte hydroélectrique du centre de données : 1) l’eau est un moyen de refroidissement beaucoup plus efficace que l’air et nécessite moins d’énergie ; et 2) la production d’énergie nécessite elle-même d'utiliser de l’eau.

Par exemple, il faut compter entre 570 et 1 100 litres d’eau⁴ pour générer 1 mégawattheure (MWh) d’électricité par combustion de gaz naturel, ce qui crée une empreinte hydrique importante dès le départ. En fonction du climat local et de la conception du système refroidi par liquide, les centres de données refroidis à l’eau consomment généralement 10 à 30 % d’énergie en moins⁵ que les applications avec refroidissement par air. Cela est dû à la thermodynamique de l’eau en soi : l’eau étant plus dense que l’air, elle a une capacité de transport thermique près de 3 500 fois supérieure à celle de l’air et un transfert thermique 23,5 fois plus rapide⁶.

Même si l'eau a une efficacité de refroidissement supérieure à celle de l’air, les organisations peuvent s’assurer que l’utilisation de l’eau dans leurs systèmes est stratégique, en utilisant l’eau là où cela a du sens et seulement dans la mesure nécessaire.

Infrastructure et surveillance numérique

Le processus commence par la sélection du site : en évaluant le climat, la disponibilité de l’eau, la source de l’énergie et l'impact sur le bassin versant local, car ces facteurs influencent considérablement les choix en matière de refroidissement durable. Pour répondre aux besoins de refroidissement de l’infrastructure numérique, la topologie de refroidissement des centres de données doit être conçue dans un souci de polyvalence et de flexibilité, non seulement pour aujourd’hui, mais aussi pour l’avenir. Cette planification repose sur une approche globale faisant appel à une combinaison de méthodes de refroidissement, du site complet jusqu'au niveau de la puce. Lorsqu’un refroidissement direct sur puce est en place, par exemple, cela peut alléger la pression exercée sur les systèmes de refroidissement des installations (p. ex. tours de refroidissement et refroidisseurs), ce qui aide les centres de données à réduire leur consommation d’eau et d’électricité. 

Une fois que la topologie du système est en place, elle doit être surveillée et gérée en permanence pour garantir que chaque système dynamique de l’infrastructure de refroidissement fonctionne au niveau rigoureux pour lequel il a été conçu.

Sachez qu’en moyenne, la consommation d’eau optimisée d’un centre de données de taille moyenne (100 MW) est inférieure à la consommation d’eau annuelle d’un parcours de golf de 18 trous⁷. 

En utilisant la même analogie, la demande de capacités informatique et les besoins en refroidissement peuvent varier de la même manière que les conditions météorologiques peuvent affecter la quantité d’eau nécessaire à l’entretien d’un parcours de golf. Cependant, la consommation d’eau des centres de données peut fluctuer d’une heure à l’autre, quelles que soient les conditions météorologiques, en fonction de facteurs tels que la charge de refroidissement, la qualité de l’eau, l’efficacité des équipements, la température ambiante et l’humidité. S’adapter aux fluctuations de la demande est la clé pour optimiser l’efficacité du système.

À l'heure actuelle, le rythme de développement des centres de données dépasse la capacité de tout développeur à envisager chaque décision relative au système de refroidissement, de la conception à l’exploitation en passant par la maintenance. Pour rester compétitifs, les centres de données peuvent faire appel à un fournisseur qui planifie et gère le refroidissement de A à Z, en exploitant les données de performance pour identifier les domaines à améliorer et limiter les risques et les défis. Cela permet non seulement de réduire la pression exercée sur chaque site, mais aussi d’avoir des avantages concrets pour l’environnement et le chiffre d'affaires.

Approche stratégique de l’utilisation de l’eau dans les centres de données

Les systèmes de refroidissement les plus efficaces nécessitent une approche de conception globale axée sur l'avenir qui contextualise la communauté locale, le réseau électrique et le bassin versant afin d’éclairer les décisions et d’optimiser l’efficacité et la durabilité des ressources.

Ce type d'approche commence bien avant la construction d’un centre de données. La sélection d’un site est essentielle pour optimiser le refroidissement naturel et trouver des sources d’eau fiables. Lors de la phase de conception des installations, des systèmes de refroidissement efficaces (y compris le refroidissement liquide adiabatique et direct sur puce) peuvent alléger la demande en électricité d’un centre de données.

Une fois qu’un centre de données est opérationnel, des projets de réutilisation et de recyclage de l’eau peuvent être mis en œuvre pour réduire le besoin en eau potable. La surveillance numérique peut également soutenir les opportunités de réduction de la consommation d’eau en aidant les opérateurs à détecter et à traiter les perturbations du système de refroidissement avant leur développement en problèmes importants, et en permettant à ces systèmes de s’adapter aux fluctuations de la demande.