Green data center : définition
Le green data center représente une évolution fondamentale dans la conception et l'exploitation des infrastructures informatiques. Face aux défis environnementaux croissants et à la hausse constante de la consommation énergétique data center, ces installations privilégient l'efficacité énergétique en réduisant leur empreinte carbone et la durabilité environnementale. Cette approche "Green" transforme durablement les centres de données en acteurs responsables de la transition écologique, combinant performance technique et respect de l'environnement. Ils luttent ainsi efficacement contre les effets néfastes du réchauffement climatique.
Qu'est-ce qu'un green data center ?
Green data center vs data center traditionnel
La définition du green data center englobe une installation avec des technologies efficientes limitant un impact négatif sur l'environnement. A l'inverse des data centers plus conventionnels, la phase de conception de ces installations économes en énergie intègrent des sources d'énergie renouvelable et des technologies pointues, pour le refroidissement des équipements IT. Selon un rapport américain de Grand View Research, les centres de données Green devrait attendre plus de 200 milliards de dollars d'ici à 2030 aux Etats-Unis, avec un taux de croissance de 19% environ de 2025 à 2030.
La différence principale réside dans l'approche holistique de la durabilité. Les installations traditionnelles privilégient la performance et la disponibilité, fréquemment au détriment de l'efficacité énergétique. Les green data centers ont une vision homogénéisée qui optimise en parallèle ces trois dimensions. Ce tryptique - performance, disponibilité et efficience énergétique - se traduit par des indicateurs essentiels tels que la PUE. Les installations les plus vertes bénéficient ainsi de scores bien inférieurs à ceux observés dans les data centers classiques.
L'évolution technologique facilite cette transition. Les processeurs récents consomment moins d'énergie à performance équivalente, les systèmes de virtualisation permettent de consolider les charges de travail et les technologies de stockage évoluent vers plus d'efficacité. Cette convergence technologique rend les green data centers économiquement viables sans compromis sur les performances requises par les applications critiques.
Green computing, quelle place dans les infrastructures IT
Le green computing des data centers est aligné avec une démarche globale de transformation numérique éco-responsable. Il s'agit de dépasser le seul cadre limitant de la simple optimisation énergétique et englobe l'intégralité du cycle de vie des équipements IT. De la fabrication originelle au recyclage finale d'un équipement tel un serveur, chaque étape permet de minimiser l'empreinte carbone globale. Par exemple, des matériaux écosourcés seront privilégiés dans la mesure du possible. Les hyperscalers et les opérateurs de Edge data centers tels UltraEdge utilisent l'IA pour maximiser l'efficacité des systèmes de refroidissement. Et réduisent la dépense énergétique de l'ordre de 30%.
Le caractère prédictif du green data center anticipe ainsi les besoins thermiques en fonction des pics de charge habituellement observés, une automatisation est effectuée en temps réel sur les paramètres clés du système de refroidissement. Avec l'IoT et l'utilisation de capteurs intelligents, des données en continu sont disponibles sur l'ensemble des composants.
Le green computing occupe ainsi une part de plus en plus centrale dès la conception. Bien avant la planification, les hébergeurs ou data centers intègrent les considérations énergétiques en amont de la planification. A noter que cette évolution résulte d'une prise de conscience collective et de règlementations en France et en Europe. Cette tendance lourde est illustrée par le Climate Neutral Data Centre Pact, qui fixe un objectif ambitieux de neutralité carbone d'ici à 2030.
Technologies durables et innovations
Énergies renouvelables et alimentation verte
Adopter des énergies renouvelables à 100% est l'un des piliers forts de l'engagement environnemental des green data centers. Selon le classement américain "Green Power Partnership National Top 100", Microsoft et Google sont en tête des dépenses en énergies renouvelables, avec 100% d'énergies vertes pour leurs infrastructures hyperscale.
La mise en place de Power Purchase Agreements (PPA) rend beaucoup plus simple la transition écologique tout en sécurisant l'approvisionnement sur le long terme. UltraEdge s'engage à utiliser les énergies renouvelables et à améliorer la réduction de son empreinte carbone pour les années à venir. Ce qui permet une planification tarifaire, et de contribuer à la croissance des énergies vertes.
A noter que les piles à combustible hydrogène sont utilisées comme stockage par certains hébergeurs. Des microgrids intelligents permettent de lisser l'implémentation des sources renouvelables fluctuantes telles que l'énergie solaire et d'optimiser les variations de production attendues. Résilience et réduction de pertes dans l'acheminement de l'énergie sont clés dans l'approche Edge !
Refroidissement économe : free cooling, immersion, etc.
Une transformation radicale de l'efficacité énergétique est observée grâce à l'innovation constante des technologies de refroidissement. Le free cooling utilisé dans les data centers Edge tire parti des conditions climatiques favorables pour refroidir instantanément les équipements les plus demandeurs, sans avoir besoin d'une climatisation mécanique. La technique avancée peut diviser d'environ 50% la dépense énergétiques dans les climats tempérés tels la Scandinavie en Europe.
Le refroidissement par immersion aussi appelé "immersion cooling" permet d'avoir une gestion thermique durable, résiliente et efficace, même lors d'épisodes soudains de charges très denses. L'immersion cooling avec l'application d'un fluide diélectrique peut évacuer très rapidement la chaleur de serveurs avec des températures d'usage trop conséquentes. Cela permet de traiter des densités de puissance, quasiment inatteignables avec la circulation d'air, et réduit en conséquence la consommation totale des circuits de refroidissement.
Enfin, l'application de la géothermie permet de bénéficier de la stabilité thermique des sous-sols et préconditionne l'air utilisé par le refroidissement. Bien que passive, cette approche est considérablement efficace dans la minimisation des besoins liés à la climatisation active. La récupération de chaleur peut aussi compléter ces dispositifs éco-efficients en valorisant l'énergie thermique d'équipements serveur. Dans ce cas, cela peut être utilisé dans un réseau de chauffage urbain ou dans l'installation, voire dans des serres agricoles. Le data center crée ainsi une véritable économie verte dans son sillage.
Initiatives et certifications environnementales
Certifications et initiatives en France et en Europe
La commission européenne a adopté le 14 mars 2024 une règlementation visant à établir un système de notation unifié de la durabilité des data centers. Bien qu'il ne s'agisse pas d’un green data center certification, cela impose néanmoins aux data centers de présenter les KPIs de performance énergétique dans une base européenne centralisée. Cela implique désormais une surveillance rigoureuse et régulière des performances pour une meilleure performance environnementale.
En France, la certification HQE - acronyme signifiant High Environmental Quality - développe des modules spécifiques aux infras numériques, pour répondre aux attentes fortes des organismes d'état. Plus globales, les certifications LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) et BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) répondent aux spécificités des bâtiments utilisés par les data centers et intègrent des critères d'efficacité énergétique, avec par exemple l'utilisation responsable des ressources et qualité environnementales.
A UltraEdge, nous ciblons ces certifications et nous valorisons les innovations technologiques pour une énergie plus verte.
Green data center conferences et partages de bonnes pratiques
Chaque green data center conférence est un moteur dans la diffusion la plus large des innovations écoresponsables grâce à l'apport des retours d'expérience. Ils facilitent des échanges entre les fournisseurs de solutions, les opérateurs de data centers et hébergeurs et les clients finaux. Une conférence intègre systématiquement des sessions liées à la durabilité environnementale. Ce qui reflète l'importance de plus en plus significative de ces enjeux quelle que soit l'industrie.
Ainsi, les initiatives green data centers prennent une ampleur toujours plus conséquente que ce soit en France ou au global. Citons par exemple l'initiative européenne Gaia-X qui implique la création de standards communs, tout en respectant des critères environnementaux stricts.
La recherche de l'innovation enrichit ces initiatives par des programmes et investissement lourds en R&D. Ainsi, le projet d'entreprise commune européenne pour le calcul à haute performance "EuroHPC" permet le développement de supercalculateurs ultra-efficaces et éco-efficients. Sans oublier les nombreux partenariats public et privé qui accélère considérablement l'innovation verte avec une mutualisation des risques et via la création de synergies. Ce qui bénéficie aux nouveaux standards industriels pour les data centers et maximisent la portée de stratégies d'investissement éco-orientées.
Avantages des green data centers
Parmi les avantages clés des green data centers, nous pouvons citer :
● L’efficacité économique
La réduction de la facture énergétique atteindre jusqu'à 40% selon les technologies déployées et les conditions d'implantation. Une économie qui peut rapidement compenser de potentiels coûts d'investissements initiaux plus élevés, avec un retour sur investissement inférieur à cinq années dans la plupart des cas.
● L’attractivité globale
En remplaçant les installations ou équipements les plus demandeurs d'énergie ou en utilisant des énergies renouvelables, la marque devient plus appréciée par un public sensibilisé aux enjeux environnementaux. Ce qui implique une image de marque plus positive et vertueuse et peut faciliter l'accès à des subventions ou financements "verts".
● Les notations financières
Les critères ESG - Environnementaux, Sociaux et de Gouvernance - étant intégrés par défaut au sein des institutions financières. Un data center vert bénéficiera d'une meilleure notation ESF ce qui peut favoriser les décisions d'investissement.
● L’amélioration de l'environnement de travail
La réduction de l'empreinte carbone impacte également les conditions de travail telles que les nuisances sonores ou la qualité de l'air dans les espaces confinés. Ce qui améliore in fine la rétention ainsi que le recrutement des équipes techniques et experts dans les data centers.
Défis techniques et limitations
Coûts d'investissement initiaux et ROI
Un investissement initial dans une technologie verte représentera généralement un surcoût non négligeable par rapport aux solutions les plus classiques. Cette prime à l'innovation écoresponsable peut s'expliquer par une maturité moindre de certaines technologies et ou la difficulté de trouver le prestataire qui remplit l'ensemble des critères. Les volumes de production sont en hausse mais demeurent encore réduits à date. Même si les solutions d’immersion cooling, la géothermie ou le photovoltaïque sont des énergies éprouvées, des investissements substantiels sont nécessaires notamment sur les projets d'hébergement avec un plus petit périmètre.
Un calcul du retour sur investissement au plus proche du réel doit intégrer l'évolutivité des coûts de l'énergie et aussi des contraintes réglementaires. La prospective complexifie une approche financière de prévision standard car cela implique un modèle économique ajusté et sophistiqué. Il peut être difficile d'estimer le "churn" sur les équipements IT en raison de l'évolution rapide des technologies. Le risque d'obsolescence des serveurs ou autres commutateurs peut être mesuré mais une marge d'erreur substantielle existe. Cette problématique est encore plus grande pour les systèmes de refroidissement et les solutions de stockage des énergies renouvelables, telles que le photovoltaïque.
De surcroît, l'accès à ces compétences hautement recherchées représente une opportunité mais un facteur de risque. Les expertises ultrapointues requises par les technologies vertes sont encore peu représentées sur le marché de l'emploi. Cette rareté de la main d'œuvre qualifiée peut donc retarder des déploiements et augmenter les coûts. Alternativement une formation aux équipes existantes est proposée, même si cela peut affecter à court terme la rentabilité des projets écoresponsables pour les hébergeurs et data centers.
Contraintes pour les infrastructures
Intégrer des énergies renouvelables implique un suivi plus complexe liés à des contraintes techniques significatives. La production éolienne ou solaire étant intermittente, par exemple, la variation d'énergie produite par une éolienne à 10 km par heure ne sera pas identique quand le vent est plus fort. Des systèmes de stockage ou des connexions au réseau électrique doivent être alors maintenus afin d'assurer une continuité de l'alimentation électrique pour les data centers.
La redondance complexifie l'architecture des installations et peut augmenter les coûts initiaux d'infrastructure. Dans une région peu ventée et ou peu ensoleillée, des solutions écoresponsables autres que l'éolien ou le solaire devront être identifiées. Pour bénéficier des techniques de refroidissement des équipements IT les plus avancées, des contraintes d'implantation peuvent s'imposer. Par exemple, le free cooling nécessite un climat favorable, ce qui limite son efficacité dans les pays ou régions avec des températures très élevées. La mise en place de la géothermie nécessite des conditions géographiques spécifiques et de recourir à de multiples autorisations administratives.
Ces contraintes locales peuvent influer sur le choix d'implantation d'un data center et entrer en conflit avec des critères variés tels que la proximité de l'utilisateur final ou l'accès réseaux. Des variations de tension ou fréquence peuvent être induites par les sources intermittentes de certaines sources d'énergie. Des systèmes de conditionnement sophistiqués sont nécessaires et la complexité plus élevée impose aux opérateurs de data centers et hébergeurs d'installer un monitoring renforcé. Une orchestration harmonieuse inter-systèmes entre les énergies vertes et les énergies électriques classiques nécessite une expertise plus poussée et une conception initiale très rigoureuse.
Perspectives d'avenir et rôle des green data centers
L'IA transforme durablement la gestion des green data centers. Les algorithmes d’apprentissage permettent une optimisation en temps réel de la consommation énergétique en analysant les modèles statistiques de charge et les conditions environnementales en corrélation avec les énergies vertes. Cette optimisation proactive pourrait réduire significativement la consommation énergétique des centres de données. Une maintenance prédictive est mise en place, ce qui permet d'anticiper les défaillances d'équipements et de renouveler par exemple des devices par des alternatives plus écoresponsables.
Une récupération automatisée de la chaleur produite permettra l'essor de nouveaux modèles économiques avec un champ des possibles élargi dans la ville intelligente avec du chauffage urbain ou encore l'agriculture sous serre. La valorisation de l'énergie renouvelable, qui a augmenté de plus de 56% en 5 ans pour l'éolien et le solaire entre 2019 et 2024 selon le rapport RTE - va bénéficier directement aux Edge data centers, qui seront des hubs énergétiques totalement polyvalents. La poursuite du recyclage des équipements IT va continuer son industrialisation, avec des filières spécialisées pour récupérer des métaux rares. L’Edge computing permettra d'accentuer le phénomène de décentralisation des infrastructures tout en multipliant les besoins des green data centers de petite taille. Rapprocher les sources de calcul des utilisateurs finaux et de réduire les besoins de transport de datas. Les technologies vertes avec une dimension modulaire vont faciliter les déploiements par une standardisation de solutions, tout en minimisant les délais d'intégration.
UltraEdge et sa stratégie environnementale
UltraEdge optimise la durabilité environnementale de ses équipements IT et développe des solutions écoresponsables qui maximisent en simultané la proximité locale et l'efficacité énergétique. Combiner les avantages thermiques de la distribution locale - avec 250 centres de données en France - permet également de réduire les besoins de refroidissement de nos Edge data centers. En parallèle, le free cooling est mis en place en fonction des conditions climatiques et les énergies renouvelables sont intégrées dès que possible.
L'implémentation de microgrids et des sources d'énergie décentralisée est facilitée par l'architecture distribuée de UltraEdge. Une optimisation locale permet un mix énergétique selon les ressources d'énergie renouvelable disponible : éolien dans les zones venteuses ou proches de la mer, solaire dans les régions les plus ensoleillées ou hydraulique, près d'un cours d'eau. Nous nous adaptons afin de proposer des énergies vertes et de réduire les pertes de transport électriques.
Une supervision centralisée de nos Edge data centers optimise les dépenses d'énergie tout en distribuant intelligemment les charges de travail selon les conditions locales. UltraEdge adopte un modèle d'Edge computing au plus près des enjeux environnementaux qui associe la performance technique, la proximité des utilisateurs finaux et le respect des normes environnementales pour une empreinte carbone réduite. Et, cela poursuit notre engagement vers une infrastructure numérique plus durable.