L’impact environnemental du data center : une responsabilité partagée

Les entreprises qui donnent la priorité à une stratégie de data center respectueuse de l’environnement seront les vrais gagnants sur le long terme, tant sur le plan commercial que sur celui du développement durable.

S’il est de leur responsabilité d’intégrer la dimension de développement durable à la performance et l’innovation dans leur sélection, les constructeurs doivent tout mettre en œuvre, depuis la conception, les matériaux, la production et le recyclage, et proposer les meilleures options afin de limiter l’impact environnemental de l’utilisation et de la puissance nécessairement croissantes des data.

Alors que la Journée de la Terre vient d’avoir lieu, le constat est clair : les coûts d’électricité croissants et les besoins en calcul figurent parmi les principales préoccupations du marché des data centers. D’après les estimations actuelles, les data centers installés aux États-Unis devraient consommer à eux seuls près de 73 milliards de KWh en 2020. En même temps, l’intelligence artificielle se développe de plus en plus et ces technologies exigent des équipements plus puissants pour absorber d’énormes charges de travail. L’efficacité des data centers et leur performance en matière de développement durable représentent un défi universel qui dépasse à la fois les entreprises, les régions du monde et les charges de travail. Il n’y a pas de solutions simples, mais les responsabilités doivent être partagées.

Alors que les data centers doivent répondre à des besoins de performance qui augmentent de façon exponentielle, leurs budgets d’exploitation restent les mêmes ou sont diminués. Les data centers doivent par conséquent offrir davantage de performance pour un budget énergétique inchangé. Alors que peut-on faire pour optimiser les budgets tout en limitant au maximum l’impact environnemental ?

Être des acheteurs et des producteurs conscients

Les Nations Unies estiment que le monde entier génèrera 50 millions de tonnes de déchets électroniques en 2018. Imaginez tous ces vieux équipements, baies de serveurs, câbles et ventilateurs qui deviennent des déchets. Œuvrer davantage pour l’environnement implique une certaine planification. Les entreprises qui donnent d’emblée la priorité à une stratégie de data center respectueuse de l’environnement seront à n’en pas douter les vrais gagnants sur le long terme – tant sur le plan commercial que celui du développement durable. Des choix judicieux doivent être faits lorsqu’il s’agit de sélectionner les matériaux et de créer les processus de production des systèmes. Tout doit être anticipé pour limiter l’impact environnemental, de la production à la capacité de réparer les produits plutôt que de les remplacer, en passant par le conditionnement.

Les équipes de développement devraient utiliser autant que possible des plastiques recyclés dans la production – pour les conduites d’air utilisées sur les serveurs, par exemple – et disposer également de centres de réparation, de réutilisation et de recyclage afin de réduire l’impact sur l’environnement. Chacun sait que la construction de systèmes complexes implique souvent l’assemblage de technologies de fournisseurs divers. Il est donc tout aussi important de développer une chaîne d’approvisionnement dont tous les acteurs ont les mêmes objectifs environnementaux que l’entreprise elle-même.

Les clients peuvent eux aussi jouer un rôle primordial en choisissant des produits plus respectueux de l’environnement pour leurs data centers. Des outils environnementaux conçus spécialement pour les systèmes d’infrastructure de data center se développent de façon croissante. C’est pourquoi les équipes doivent être vivement encouragées à les utiliser avant de prendre d’importantes décisions technologiques et commerciales. Les évaluations EPEAT (Electronic Product Environmental Assessment Tools), les calculateurs d’empreinte carbone et les calculateurs de coût total de possession (TCO), par exemple, sont d’excellentes ressources. Elles aident le secteur à améliorer sans cesse les caractéristiques environnementales des produits, et elles aident aussi les clients à prendre des décisions éclairées.

Des opérations durables commencent par une conception durable

La chaleur est l’un des grands défis du secteur. Il est par conséquent essentiel d’améliorer l’efficacité du refroidissement pour que la consommation électrique du datacenter évite aux systèmes de chauffer. Plus de performance ne veut pas toujours dire plus d’électricité. C’est ce que montrent les technologies de refroidissement qui offrent des performances plus élevées en consommant moins d’énergie. Le refroidissement par eau, par exemple, peut réduire de 40 % les coûts d’énergie du datacenter. Le refroidissement par eau à contact direct élimine jusqu’à 90 % de la chaleur émise par les racks, ce qui baisse de 20 °C la température des processeurs. Ceci permet à ces derniers de tourner en permanence en mode « turbo » et d’accroître ainsi la performance des systèmes. La demande de charge de travail des data centers existants est en constante augmentation, de même que le besoin de densité. Les coûts de refroidissement sont par conséquent en hausse, d’où l’importance de créer des produits plus denses occupant moins d’espace.

Étant donné que l’informatique va devoir répondre à des attentes de performance accrues, la performance par watt de chaque baie du data center va devoir augmenter. Si la performance des processeurs s’est améliorée de façon spectaculaire, la consommation électrique par connecteur a doublé en dix ans, de même que la consommation électrique des serveurs. Il n’est pas rare aujourd’hui qu’un processeur affiche une puissance de ~150-200 W, alors qu’elle n’était que de ~15 W pour le premier processeur Pentium dans les années 1990.

Les fournisseurs de systèmes doivent optimiser l’agencement et la configuration des systèmes, leur gestion thermique et la ventilation des points chauds à l’intérieur des machines. La charge électrique doit en outre être limitée sur les ventilateurs, ainsi que le niveau sonore. Les environnements informatiques classiques sont conçus pour supporter des baies ayant besoin de ~10-15 kW. Ces baies sont généralement refroidies à l’aide de techniques traditionnelles de refroidissement par air. Or, dans les systèmes de machine learning à traitement de données intensif et le calcul haute performance, les baies ont besoin de ~30 kW (voire plus). Ce niveau de puissance implique souvent un refroidissement à l’aide d’un liquide quelconque.

Beaucoup de fournisseurs d’infrastructures de data center utilisent des échangeurs de chaleur locaux avec de l’eau glacée. Cependant, le refroidissement direct par liquide à l’aide d’eau non glacée est une solution beaucoup plus écologique pour limiter l’empreinte carbone du data center. Des organismes de normalisation tels que l’ASHRAE garantissent que le respect des normes permette un fonctionnement fiable. Et les systèmes fiables bien conçus garantissent, eux, qu’une puissance de calcul accrue n’implique pas des accroissements non linéaires des besoins de refroidissement du data center.

Anticiper les évolutions technologiques

Dans un contexte d’innovation technologique très rapide, l’ensemble du secteur doit penser à l’environnement et au monde dans lequel nous vivons. Si la puissance, le refroidissement et les matériaux ont tendance à être les domaines les plus visés, d’autres solutions peuvent être étudiées, comme le refroidissement par eau chaude.

Plus globalement encore, il faut considérer la totalité de la chaîne d’approvisionnement. Du plus petit composant d’un serveur aux processus utilisés pour la fabrication, en passant par les bâtiments abritant des serveurs et des systèmes de stockage et de réseau, tout doit concourir à la protection de la planète.

Les normes du secteur sont essentielles pour assurer une réussite durable, tout comme l’action des consortiums industriels pour suivre le rythme de l’évolution d’un monde basé sur les données, des appareils connectés de l’IoT et de l’intelligence artificielle. Alors que les normes et les consortiums continueront d’évoluer –  par exemple, ASHRAE, Energy Star, SPEC, EPEAT, Green Grid et LEED –, charge aux acteurs du secteur d’aller encore plus loin dans ce domaine pour préserver nos ressources naturelles.
Et de proposer des nouveautés et des innovations pour réduire l’impact environnemental.

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