Conflit autour de l’usage de l’eau

L’expansion frénétique des data centers et la réalité frappante du réchauffement climatique obligent les industriels à repenser leur stratégie de refroidissement.

Les data centers concentrent aujourd’hui 1% de la consommation globale d’électricité et pourraient représenter 3% de cette consommation en 2030. Ils sont également responsables de 0,3% des émissions de dioxyde de carbone.

L’électricité utilisée sert à faire tourner les infrastructures, mais surtout à refroidir les serveurs via la climatisation. Pour limiter leur consommation énergétique, les data centers se tournent de plus en plus vers le water cooling. Ce procédé de refroidissement favorise ainsi l’eau froide à la climatisation. Il entretient cependant une dépendance supplémentaire à cette ressource, qui se rarifie du fait des hausses des températures et de son utilisation excessive dans les différentes industries. Sa rareté devient forcément un facteur de crise. 

Le saviez-vous s’intéresse ici aux évolutions techniques en cours de développement ou déjà mises en œuvre pour réduire la consommation d’eau dans les data centers. En effet, avec les nombreux épisodes de canicule et de sécheresse qu’ont subie la France et l’Europe durant l’été, la question des restrictions d’eau risque de s’imposer pour plusieurs secteurs industriels. La priorité étant donné à la consommation des particuliers et de l’agriculture, les entreprises industrielles seront les premières pénalisées. 

La consommation en eau est ainsi répartie en France : 45% pour l’agriculture, 31% pour le refroidissement des centrales électriques, 21% pour l’eau potable et 4% pour l’usage industriel.  

Pour faire face à ce défi, les opérateurs de centre de données européens se sont réunis pour mettre au point le Climate Neutral Data Centre Pact (CNDCP), s’engageant ainsi à porter davantage d’attention à l’usage de l’eau au sein de leurs installations.  

Dans ce contexte crisogène, les opérateurs des data centers doivent prendre en compte différents éléments : la géographie, la technologie et l’année de construction des data centers. Ces conditions sont essentielles dans la gestion des risques et la planification, lors de la conception et de la maintenance de ces installations.

I – La géographie :

Le choix du lieu d’installation d’un centre de données influence fortement la technologie de water cooling utilisée. Lorsque le data center se situe à proximité d’un point d’eau (mer, réserve aquifère…), le refroidissement est opéré par pompage. Eolas, à Grenoble, utilise la nappe phréatique pour refroidir ses centres et a fait évoluer son indice d’efficacité énergétique à 1,2. Interxion déploie du river cooling depuis 2010 et s’est même lancé en 2016 dans le river cooling à l’eau tiède à Marseille, en puisant l’eau d’une ancienne galerie minière. Cela a permis de réduire le Power usage effectiveness à 1,2 alors que la plupart des data centers ont un taux de 1,7.

A l’inverse, les centres, ne pouvant pas bénéficier d’un apport hydrique externe, fonctionnent à l’aide d’un circuit d’eau fermé. Ce procédé représente toutefois une menace pour l’environnement : certains opérateurs décident de purifier l’eau avec des produits chimiques extrêmement toxiques qui impactent les écosystèmes quand ils sont déversés dans les rivières après usage.

En parallèle de ces catastrophes écologiques, certaines technologies de refroidissement peuvent avoir des conséquences sur la santé des habitants aux alentours. Par exemple, en Amérique du Nord, le refroidissement se fait principalement par voie humide (ces grandes fumées que l’on voit sortir des cheminées des usines). En plus d’une consommation très élevée en eau, cette pratique engendre des épidémies de légionellose, une infection pulmonaire. En 2012, à Édimbourg, les cas de légionelloses, liés à cette méthode de water cooling, ont provoqué le décès de 92 personnes. Par conséquent, plusieurs data centers stratégiques pour les établissements de services financiers écossais ont été fermés.

Les températures inégalées de cet été au Royaume-Uni ont provoqué plusieurs pannes techniques au sein des infrastructures de refroidissement, montrant à nouveau l’impact du réchauffement climatique. Ce phénomène a engendré des taux d’erreur élevés, des latences ou des services indisponibles pour certains clients de Google et d’Oracle, les principales entreprises de données. Ces deux entités ont même décidé de mettre hors tension des serveurs pour éviter tout dommage à long terme pour leurs clients. Cette action a entraîné l’indisponibilité de certaines ressources, services et machines virtuelles, aboutissant à l’arrêt des sites web de certains clients malchanceux.

II – Les technologies de refroidissement :

Comme nous l’avons vu, la géographie influence grandement la technologie que l’entreprise peut adopter. Ainsi, par souci d’économie, certaines entreprises peuvent décider d’utiliser des technologies moins performantes sur le plan énergétique, avec de potentielles retombées sur la santé des habitants.

Un procédé semble cependant remédier aux problèmes de consommations élevées en électricité et en eau ainsi que sur l’impact écologique : le système adiabatique. Cette méthode consiste à recourir à l’évaporation d’une eau préalablement purifiée pour faire baisser la température à l’intérieur de la pièce où s’activent les serveurs.

La technologie adiabatique est l’une des solutions de refroidissement les plus efficaces, qui peut être facilement généralisée. Elle est notamment utilisée par Scaleway, le numéro 2 français du cloud. Depuis 2017, l’entreprise assure alimenter ses data centers à partir d’énergie 100% renouvelable.

Alors qu’en France le Water use efficiency (l’utilisation efficace de l’eau) est en moyenne de 1,8 litres pour 1kWh pour un data center classique, Scaleway indique un taux inférieur à 0,15 litre. Arnaud de Bermingham, fondateur de Scaleway, partage dans un tweet que le système de refroidissement du data center DC5 a réussi à réduire la température de 9 degrés en utilisant seulement 3 grammes d’eau. Ainsi, le centre DC5, l’un des plus grands de France et en service depuis 2018, atteste aujourd’hui d’une empreinte environnementale parmi les plus basses d’Europe. 

Près de 40% d’énergie est économisée par les data centers qui ont recours à cette méthode, en comparaison avec ceux utilisant un système de climatisation.

III – L’âge des data centers et compensation de la consommation :

Par ailleurs, les site accueillant les centres de données sont conçus pour des périodes de 20 à 25 ans. De fait, si un site construit il y a 5 ans n’a pas été conçu pour économiser l’eau, il est impensable de le mettre hors ligne pendant une durée prolongée afin d’améliorer le système de refroidissement. La seule solution pour ces derniers est alors d’avoir recours à une utilisation plus raisonnée de la ressource hydrique : recyclage de l’eau, recours à une eau non potable…

Ailleurs dans le monde, Google a développé différentes techniques pour compenser sa consommation d’eau : collecteurs de pluie à Dublin, élimination de plantes très consommatrices d’eau dans les montagnes de  San Gabriel… Des systèmes d’irrigation de gouttes à gouttes ajustée aux conditions climatiques sont également développés pour rendre les écosystèmes plus résilients face au stress hydrique. L’entreprise souhaite ainsi réapprovisionner 120% de sa consommation d’eau. Cette question de l’utilisation de l’eau est capitale pour le géant Google qui a consommé plus de 12 milliards de litres d’eau rien qu’en 2019.

Les data centers, plus qu’un potentiel économique, sont essentiels pour le fonctionnement de notre économie digitalisée. Alors que stocker nos données relèvent de l’indispensable, les opérateurs ont les cartes en main pour devenir plus vertueux sur long terme.