Accepter la disruption
Comment assouvir de façon durable le besoin en eau des centres de données ?
Pour répondre à la demande en eau croissante des centres de données, investir dans des solutions durables de refroidissement de l'eau est nécessaire.
Points à retenir
- Face au foisonnement de l’intelligence artificielle (IA), la demande d’eau destinée à éviter une surchauffe du nombre croissant de centres de données à très grande échelle ne cesse de grimper.
- Les centres de données situés dans des régions où l’eau se fait déjà rare doivent veiller à réduire de manière significative leur consommation d’eau.
- Pour satisfaire à la demande en eau croissante des centres de données, des investissements dans des solutions durables de refroidissement de l’eau s’avèrent nécessaires.
Si les flux de données sont au cœur de l’innovation technologique, les flux d’eau font eux aussi tourner le monde, notamment grâce à leur rôle dans le refroidissement des centres de données, qui dégagent de la chaleur et dont le nombre ne cesse de croître à travers le monde. En septembre 2023, on comptait plus de 9 000 installations de traitement de données dans le monde, dont plus de la moitié aux États-Unis.1
Nombre de centres de données dans le monde en 2023, par pays
Source : Statista. Septembre 2023
« [Aux États-Unis], un cinquième de l’empreinte hydrique directe des serveurs de centres de données provient de bassins hydrologiques soumis à un stress hydrique modéré à élevé, tandis que près de la moitié des serveurs sont alimentés totalement ou partiellement par des centrales électriques situées dans des régions soumises à un stress hydrique.4 ”
Cette soif croissante de capacités de calcul, notamment stimulée par l’entraînement d’applications d’intelligence artificielle (importantes), et l’augmentation de notre dépendance aux infrastructures numériques s’accompagnent d’une demande en énergie considérable. En 2020, les centres de données ont représenté environ 1% à 2% des besoins globaux en électricité dans le monde, dont plus de 40% ont été destinés au refroidissement.2
Cette énorme augmentation de la consommation en énergie destinée au refroidissement va de pair avec une hausse de la demande d’eau de refroidissement. Selon des études récentes3 , « le prélèvement d’eau opérationnelle lié à l’IA au niveau mondial pourrait atteindre entre 4,2 et 6,6 milliards de mètres cubes en 2027 », soit « 4 à 6 fois plus que le prélèvement d’eau annuel total du Danemark ou la moitié de celui du Royaume-Uni ».
Si l’on se penche sur différents pays de l’OCDE et sur la composition de la demande en eau de leurs services de données correspondants, on peut observer le rôle crucial de l’eau dans la gestion des flux de données.
Part de la consommation en eau liée à l’énergie dans la consommation totale annuelle d’eau liée aux données (en %)
Source : Javier Farfan, Alena Lohrmann : Gone with the clouds: Estimating the electricity and water footprint of digital data services in Europe (Autant en emportent les nuages : estimation de l’empreinte électrique et hydrique des services de données numériques en Europe). ScienceDirect. Août 2023.
Abondance de données et rareté de l’eau
Les communautés et les régions en proie à des pénuries d’eau font pression sur les opérateurs de centres de données afin qu’ils réduisent considérablement leur consommation et qu’ils mettent en place des solutions visant à garantir une utilisation plus efficace de l’eau pour le refroidissement. Des technologies innovantes et durables de préservation de l’eau sont nécessaires pour résoudre le conflit aigu qui oppose, d’une part, les communautés de régions arides dont les ressources locales en eau sont déjà limitées et, d’autre part, les exploitants d’installations de stockage de données. Ceci est d’autant plus vrai que les centres de données refroidis à l’eau consomment environ 10% d’énergie en moins et rejettent donc environ 10% d’émissions de carbone en moins que de nombreux centres de données refroidis à l’air.5
Comment l’innovation pourrait-elle contribuer à assouvir les besoins en eau des centres de données ?
- Traitement et utilisation d’eau recyclée en vue de réduire la demande d’eau douce
Une société internationale spécialisée dans la fourniture de technologies, de produits et de services pour l’eau de refroidissement et le traitement des eaux usées propose des solutions avancées de traitement de l’eau permettant d’utiliser de l’eau recyclée dans les systèmes de refroidissement des centres de données. L’utilisation d’eau recyclée et/ou hautement traitée comme alternative économiquement efficace et durable à l’eau potable permet de préserver des ressources locales déjà limitées et de réduire de manière significative le prélèvement d’eau douce.
En outre, l’entreprise met au point des technologies membranaires et chimiques sophistiquées qui permettent de débarrasser l’eau potable et recyclée de ses contaminants (peu courants).
Il est essentiel de disposer de ces technologies pour traiter l’eau non évaporée (« eau de purge »), riche en minéraux, qui est rejetée dans les égouts municipaux par les systèmes de refroidissement des centres de données.
- Solutions de refroidissement à eau permettant de réduire la consommation d’énergie et les émissions
Un fournisseur international de produits pour le transfert de chaleur, la séparation et le traitement des fluides propose une solution de refroidissement à eau libre qui combine des sources naturelles d’eau fraîche (rivières, lacs, océans, eau de fonte) et du froid généré par un refroidisseur pour protéger les centres de données d’une surchauffe, ainsi qu’une boucle isolée d’eau réfrigérée visant à protéger les équipements sensibles de la corrosion. Sur le front de la durabilité, ce procédé permet par ailleurs de réduire efficacement le besoin de refroidissement mécanique, d’où une baisse de la consommation d’énergie et des émissions.
- Réduction des risques de fuite grâce au contrôle
Un fabricant et fournisseur international de produits de protection de l’eau propose, entre autres, des solutions connectées et entièrement automatisées de surveillance et d’arrêt de l’eau qui permettent de détecter les fuites et les débordements en temps réel, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Ces solutions permettent aux opérateurs de centres de données d’éviter les arrêts d’exploitation coûteux et les retards dus aux réparations et à la maintenance.
- Baisse de l’humidité relative pour des économies d’eau conséquentes
Parallèlement à la température et aux flux d’air, l’humidité relative (HR) est un élément essentiel au maintien d’un environnement opérationnel idéal pour les centres de données. Dans le cadre d’un projet pilote, un groupe technologique multinational basé en Californie a abaissé l’humidité relative minimale de 20% à 13%, ce qui a permis de réaliser des économies d’eau de l’ordre de 40%6 .
- Économies en eau grâce à l’optimisation de la conception des centres de données
Outre les mesures prises sur site pour abaisser la consommation en eau, il est possible d’optimiser les centres de données dès le stade de la conception afin d’obtenir une consommation d’eau plus durable. Ainsi, les signataires européens du Pacte pour des centres de données climatiquement neutres (CNDCP) se sont engagés à ce que tous les nouveaux centres de données fonctionnant à pleine capacité dans des climats tempérés et utilisant de l’eau potable soient conçus de manière à atteindre une efficacité maximale de la consommation d’eau (WUE) de 0,4 L/kWh dans les régions soumises à un stress hydrique d’ici le 1er janvier 2025. D’ici fin 2040, les centres de données existants qui remplacent un système de refroidissement devront atteindre l’objectif d’efficacité du CNDCP en matière de consommation d’eau, qui est de 0,4 L/kWh7.
L’efficacité de la consommation d’eau (Water Usage Effectiveness, WUE) est une mesure qui permet de mettre en relation la consommation d’eau d’un centre de données et sa consommation d’énergie. La formule permettant de calculer le ratio WUE est la suivante :
WUE = Consommation d’eau d’un centre de données (en litres, L)
Énergie des équipements informatiques (en kilowattheures, kWh)
De manière générale, plus le ratio WUE d’un centre de données est faible, plus sa consommation des ressources en eau est efficace.
Investir dans une optique de durabilité : un « manomètre » pour la promotion de solutions de préservation de l’eau
La croissance fulgurante de la consommation de données reflète des mégatendances structurelles, telles que l’adoption de l’IA et la généralisation de la digitalisation, et il est fort probable que la tendance à la création de nouveaux centres de données ira dans le même sens. Cette évolution va de pair avec la hausse des besoins en énergie pour faire fonctionner les centres de données et en eau pour assurer leur refroidissement. Face à la forte demande mondiale en eau et en énergie et afin de préserver la plus précieuse de nos ressources naturelles, il apparaît opportun d’identifier et d’investir dans des sociétés innovantes qui mettent l’accent sur la préservation de l’or bleu et adoptent des solutions de refroidissement novatrices pour les centres de données.
Les investisseurs peuvent en outre s’engager activement auprès des entreprises et les encourager à divulguer non seulement les chiffres relatifs aux prélèvements d’eau, mais aussi le pourcentage prélevé dans des zones soumises à un stress hydrique, ce qui favorise une plus grande transparence et pousse les sociétés à trouver des solutions afin de réduire leur consommation d’eau.
1 Statista: Number of data centers worldwide in 2023, by country. Stand: Septembre 2023.
2 Waternewseurope.com : European data centres lead on water conservation (Les centres de données européens arrivent en tête dans la préservation des ressources en eau). Mars 2023.
3 Pengfei Li, Jianyi Yang, Mohammad A. Islam, Shaolei Ren : Making AI Less “Thirsty”: Uncovering and Addressing the Secret Water Footprint of AI Models (Rendre l’IA moins « gourmande en eau » : déterminer et gérer l’empreinte en eau secrète des modèles d’IA). arXiv research-sharing platform. Avril 2023.
4 IOP Publishing Ltd : Environmental Research Letters: The environmental footprint of data centers in the United States. (Lettres de recherche sur l’environnement : l’empreinte environnementale des centres de données aux États-Unis). 2021.
5 Blog Google : Our commitment to climate-conscious data center cooling (Notre engagement en faveur d’un refroidissement des centres de données respectueux du climat). Novembre 2022.
6 Meta Sustainability Case Study: Expanding the Operating Envelope (Étude de cas sur la durabilité de Meta : élargir l’enveloppe opérationnelle). 2018
7 Waternewseurope.com : European data centres lead on water conservation (Les centres de données européens arrivent en tête dans la préservation des ressources en eau). Mars 2023.
