Le livre blanc publié par Grundfos, leader mondial des systèmes de pompage de l’eau dont le siège est au Danemark, s’intéresse à l’efficience énergétique des datacentres. Dans un contexte où l’Europe veut et doit demeurer compétitive et souveraine par rapport aux autres blocs qui sont lancés dans une course à l’IA et aux datacentres, l’initiative France Datacenters en est la preuve. L’Europe peut se montrer agile et intelligente dans la conception puis la construction de ses datacentres. Il en va de son intérêt, si elle veut que ce développement suive la demande exponentielle que l’IA a déjà commencé à générer.

Synthèse du livre blanc sur l’efficience énergétique des datacenters en Europe

Pour Grundfos, le développement de datacenters en Europe est certes une question de souveraineté technologique, mais il est aussi directement lié à la sécurité énergétique, à la résilience hydrique, à la politique industrielle que les pouvoirs publics mettront en place, tout en tenant compte des contraintes urbanistiques.

Mais l’exposition de l’Europe aux risques géopolitiques, à la perturbation des chaînes d’approvisionnement et à la dépendance vis-à-vis des ressources étrangères et des infrastructures numériques n’est pas le seul facteur qui peut entraver cette politique de développement.

Bien gérés, l’emplacement des datacentres, leur conception, leur mode d’alimentation en énergie et leur efficacité opérationnelle influencent aussi cette compétitivité – et peuvent même devenir des éléments différenciant et de supériorité technologique.

La question-clé est celle-ci : Comment tirer profit des avantages économiques des infrastructures numériques tout en gérant les pressions qu’elles exercent sur les systèmes énergétiques, les ressources en eau et les collectivités locales ?

Le défi de l’Europe n’est pas seulement d’accroître sa capacité de calcul, mais de pouvoir aussi renforcer sa résilience à long terme en protégeant les ressources publiques, tout en garantissant que le développement des infrastructures soit acceptable socialement. (La demande mondiale en énergie des datacentres va passer de 415 TWh actuellement à plus 945+ TWh en 2030…)

Grundfos plaide dans son livre blanc pour une optimisation des performances du système de fonctionnement des datacentres afin de réduire sensiblement la consommation d’électricité et d’eau, tout en favorisant une intégration plus poussée entre l’infrastructure numérique et les systèmes énergétiques européens. Cela passe notamment par des architectures de refroidissement avancées, l’optimisation hydronique, la réutilisation intelligente de l’eau et de la chaleur excédentaire dégagée par les serveurs et les installations.

A titre d'exemple, un datacentre typique consomme 11.000 à 19.000 mètres cube d'eau par jour, soit la consommation de 75.000 à 155.000 foyers de l'UE.

Or on peut analyser l’interdépendance entre la consommation d’électricité et d’eau des datacenters grâce à leurs systèmes de refroidissement (le « lien eau-énergie »). Certains systèmes de refroidissement vont réduire la demande en électricité mais augmenter la consommation d’eau, et inversement pour d’autres. La difficulté consiste à trouver le juste équilibre entre les deux.

En Europe, la diversité des zones climatiques, des réseaux électriques et des ressources en eau implique des stratégies de refroidissement et une conception des infrastructures adaptées aux conditions et aux environnement locaux.

La disponibilité des ressources en eau n’est pas le moindre des problèmes.

Pour avancer vite, plusieurs voies s’ouvrent à ceux chargés de définir les politiques publiques comme aux développeurs de datacentres :

• le rétrofit, avec des systèmes plus efficients ;
• puis l’installation de systèmes optimisés ;
• le refroidissement par flux d’air apparaît aujourd’hui dépassé car très énergivore. Le refroidissement par immersion des serveurs dans des fluides diélectriques semble désormais la solution la plus prometteuse ;
• celle-ci peut être couplée à la recirculation de l’eau et à l’utilisation d’eaux non-potables ;
• l’installation de pompes intelligentes qui vont envoyer la quantité d’eau requise pour dissiper une quantité de chaleur donnée à un instant T ;
• et la mise en place de systèmes hydroniques et d’échangeurs de chaleur.

Dans un système hydronique, l’eau est propulsée par une pompe dans des tuyaux qui desservent différentes zones. En prenant la chaleur, elle se réchauffe avant de revenir vers sa source pour être refroidie. Le cycle recommence. Le système fonctionne en boucle.

Enfin, il est possible de récupérer la chaleur dégagée pour chauffer des bâtiments publics ou privés ainsi que des habitations individuelles. Les résultats de projets pilotes dans plusieurs villes européennes ont montré qu’on peut facilement dépasser les 100 GWh/an de chaleur récupérée par datacenter.

Cette étude Grundfos – Alfa Laval conduite avec IEE montre que l’exploitation de sources gratuites, comme l’eau de mer, et le déploiement accru de systèmes à  refroidissement liquide efficients, pourraient réduire la consommation d’énergie de refroidissement jusqu’à 30 % par rapport aux systèmes traditionnels à air, tout en maintenant des valeurs d’efficacité énergétique de refroidissement (WUE) proches de zéro grâce à un fonctionnement en boucle fermée.

Il sera ainsi également possible de prendre en charge des densités de racks beaucoup plus élevées sans augmenter la demande d’énergie pour les refroidir, tout en limitant l’empreinte carbone et la pression sur les ressources en eau et celles nécessaires à la production d’électricité.

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