Le Cloud computing est-il "green" ? That is the question.

Tandis que le thème du cloud computing envahit les discours de la planète IT, une autre transformation de l'économie high tech est en cours. Avec une évolution vers des activités éco-responsables qui limitent la consommation de ressources naturelles.

Les vertus écologiques du cloud computing repose sur 3 piliers :
  • la virtualisation,
  • la mutualisation,
  • l’optimisation.

1) Virtualisation

On estime que le taux d’utilisation des serveurs déployés traditionnellement en entreprise est de l’ordre de 15%. Or l’usage des technologies de virtualisation permet de faire passer ce taux à 60 voire 80%, et ainsi de réduire d’un facteur 4 le nombre de serveurs physiques nécessaires à puissance de calcul comparable.
La réduction du nombre de serveurs physiques rendu possible par la virtualisation est le premier levier de réduction des émissions de CO² apporté par le cloud computing. En effet, ce sont les phases de construction et de retraitement qui génèrent 70% des émissions de CO² produites au cours du cycle de vie d’un serveur.

2) Mutualisation

Les opérateurs de cloud computing investissent dans la construction de datacenters qui sont des infrastructures techniques partagées sur lesquelles sont déployés les serveurs virtuels de leurs différents clients. Or chaque client possède son propre mode de consommation de ressources IT, et ils sont certes parfois concurrents mais souvent complémentaires entre eux. Par exemple, un e-commerçant pourra consommer beaucoup de ressources IT pendants la période de Noël alors que les clients entreprises seront généralement beaucoup moins actifs en cette période.
Ainsi, la répartition fine des ressources virtualisées sur des infrastructures physiques mutualisées permet d’augmenter le taux d’utilisation de ces dernières, générant par là même des économies d’énergie et des réductions d’émissions de CO².

3) Optimisation

Du fait de son mode de consommation de ressources IT “à la demande”, le cloud computing est un secteur très concurrentiel, car les clients ne sont pas liés par des engagements à long terme et peuvent donc, assez facilement, changer d’opérateur.
Ainsi, pour demeurer attractifs, ces derniers doivent régulièrement, d’une part, améliorer leur offre de service, et d’autre part, maintenir des tarifs compétitifs.
Or, sur ce dernier point, la consommation énergétique des datacenters est un levier primordial puisque l’on estime que 70% du coût de fonctionnement d’un serveur provient de l’énergie nécessaire pour l’alimenter … et le refroidir.
C’est donc en cherchant à réduire la consommation énergétique de leurs datacenters que les opérateurs de cloud computing allient, selon un cercle vertueux, baisse des coûts et réduction d’émission de CO².

 Comment peut-on optimiser la consommation énergétique des datacenters ?

1) Réduire la consommation des composants

  • CPU, mémoire : diminuer la fréquence d’utilisation, augmenter la finesse de gravure, …
  • disques durs : utilisation de la technologie SSD, réduction de la vitesse de rotation des disques magnétiques, …

2) Réduire l’énergie nécessaire au refroidissement des composants

  • améliorer l’efficience des systèmes de climatisation : localisation au plus près des composants, utilisation de fluides au lieu de l’air, …
  • augmenter les limites de température de fonctionnement,
  • utiliser l’air extérieur (free cooling) efficace dès que la température descend sous les 13°

3) Améliorer l’efficacité énergétique globale des datacenters

Il s’agit globalement de minimiser la consommation d’énergie qui de concerne pas directement les composants actifs du datacenter que sont les serveurs, la climatisation, le stockage, …
Cette efficacité est mesurée par l’indicateur PUE (Power Usage Effectiveness) qui est le ratio entre l’énergie consommée par les composants IT et l’énergie globale consommée par le datacenter.
Souvent supérieur à 2 il y a encore trois ans, ce ratio est descendu sous les 1,2 en 2011 pour les datacenters les plus efficients.
Virtualisation, mutualisation, optimisation de la consommation énergétique des datacenters permettent, à ressources IT comparables, de réduire significativement la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre associées. 

Faut-il pour autant en conclure que le cloud computing n’a que des vertus d’un point de vue écologique ?

La situation n’est pas aussi simple et le cloud computing doit faire face à 2 principaux reproches :

  • il favorise la demande de consommation de ressources IT,
  • ses principales sources d’énergies sont non renouvelables et génèrent massivement des émissions de CO2.

 Le cloud computing accroît la demande de consommation de ressources IT

De par les nouveaux usages qu’il permet, de consommation “à la demande” de services numériques, qu’ils soient personnels ou professionnels, le cloud computing tire de manière très importante la consommation de ressources IT à des niveaux que l’on aurait difficilement imaginés quelques années plus tôt. Ainsi, même si unitairement, ces ressources sont plus économes en énergie et donc en émission de CO², d’un point de vue global, la consommation augmente !

Sur ce sujet, l’exemple de Facebook est significatif

Début 2010, par la mise en œuvre de la technologie HipHop, Facebook a pu diviser par deux le nombre de serveurs nécessaires à ses 400 millions d’utilisateurs de l’époque. Mais à fin 2011, le nombre d’utilisateurs de Facebook dépasse les 800 millions et depuis deux ans, de nombreuses fonctionnalités nouvelles comme la vidéo ont accru la consommation de ressources du premier réseau social mondial. Il faut cependant noter que dans certains cas, cette consommation nouvelle de ressources IT peut être bénéfique, par exemple lorsqu’elle permet d’éviter un voyage en voiture ou en avion pour une réunion qui se tient par visio-conférence.
Cela étant dit, il paraît évident que la consommation de ressources IT, porté par la numérisation de notre économie et aidée par le modèle du cloud computing, va continuer de croître dans le futur. Aussi, les mesures de réduction de l’empreinte écologique du cloud computing vont devoir porter sur les sources d’approvisionnement des datacenters.

Les principales sources d’énergie des datacenters sont aujourd’hui non renouvelables

Gros consommateurs d’énergie électrique, les datacenters sont contraints d’adopter les sources d’énergie disponibles dans leur région d’implantation, à savoir des sources carbonées (charbon, gaz, pétrole) majoritaires au niveau mondial (60%) ou nucléaire (15%) contre.

Néanmoins, les opérateurs de cloud computing ne restent pas inactifs sur ce point et les plus avancés en la matière poursuivent deux options, souvent en parallèle :

* la compensation de leurs émissions de CO2 par l’investissement dans des sources d’énergies renouvelables: en envisageant la construction d’une ferme photo-voltaïque de 69 hectares pour compenser l’émission de CO2 de son datacenter de Maiden en Caroline du Nord,
* Un investissement de 100 millions de dollars dans une ferme éolienne en Oregon
* l’utilisation par leurs datacenters de sources d’énergie renouvelables :
construction de son futur datacenter européen (Suède) près d’une centrale hydro-électrique, alimentation de l’un de ses datacenters avec les chutes du Niagara,

 En synthèse, que pouvons-nous conclure du caractère “green” du cloud computing ?

 On peut retenir trois points :

  • le processus “virtualisation, mutualisation, optimisation” est vertueux et permet, dans la durée, de réduire la consommation marginale des ressources IT et les émissions de CO2 associées, pour le bénéfice des consommateurs et de la planète,
  • la numérisation de l’économie permet de remplacer des usages très consommateurs en énergie par des usages numériques plus économes, mais ces derniers rendent inéluctable l’accroissement de la consommation des ressources IT, qui aujourd’hui repose encore trop sur des sources d’énergie non renouvelables,
  • l’effet d’échelle apporté par les datacenters du cloud computing permet d’envisager dans les années à venir de réels progrès vers un cloud plus vert.

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