Datacenter écologique, ce qui consomme vraiment l'énergie d'une salle serveurs

Le datacenter écologique est devenu un argument commercial récurrent chez les hébergeurs, avec son lot de promesses : énergie verte, refroidissement naturel, neutralité carbone. Pour une direction informatique qui exploite ses propres salles ou qui choisit un prestataire, ces formules ne disent pas grand-chose tant qu’on ne sait pas où part réellement l’électricité. Comprendre la répartition de la consommation d’une salle serveurs permet de distinguer les améliorations qui comptent de celles qui relèvent surtout de la communication, et de poser les bonnes questions à un fournisseur.

Où part l’énergie d’une salle serveurs

L’électricité qui entre dans un centre de données suit trois grands chemins. Une partie alimente les équipements informatiques eux-mêmes : serveurs, baies de stockage, commutateurs réseau. Une autre sert à évacuer la chaleur que ces équipements produisent, puisque presque toute l’énergie consommée par un processeur finit en chaleur. Le reste se perd dans la chaîne d’alimentation électrique, onduleurs, transformateurs, distribution, ainsi que dans l’éclairage et les systèmes auxiliaires.

Le rapport entre l’énergie totale et l’énergie informatique s’exprime par le PUE. Dans une salle ancienne, conçue sans souci particulier d’efficacité, le refroidissement et les pertes électriques peuvent représenter une part très importante de la consommation, parfois proche de celle de l’informatique elle-même. Dans les installations récentes bien conçues, cette part se réduit nettement et l’informatique devient de loin le premier poste. La manière de suivre cet indicateur et ses limites sont détaillées dans notre article sur les KPI environnementaux du système d’information.

Un point mérite d’être souligné : le PUE améliore l’efficacité de l’infrastructure, mais il ne dit rien de l’utilité du calcul réalisé. Une salle très efficace qui héberge des serveurs allumés en permanence et presque inutilisés gaspille de l’énergie. Le premier gisement d’économies se trouve donc souvent dans l’informatique elle-même.

Les serveurs, premier gisement d’économies

Un serveur physique faiblement utilisé consomme une part importante de sa puissance maximale même au repos. Regrouper des charges sur un nombre réduit de machines grâce à la virtualisation ou aux conteneurs augmente le taux d’utilisation et permet d’éteindre du matériel. Les inventaires réguliers font aussi apparaître des serveurs fantômes, toujours alimentés alors que plus aucune application ne les utilise, oubliés après la fin d’un projet.

Le renouvellement du matériel est un arbitrage plus délicat. Un serveur récent effectue davantage de calcul par watt qu’une machine ancienne, mais sa fabrication a elle-même un coût environnemental élevé. Remplacer des serveurs encore fonctionnels uniquement pour gagner quelques points d’efficacité énergétique n’est pas toujours favorable sur le bilan global : tout dépend du taux d’utilisation, de l’intensité carbone de l’électricité et de la durée de vie restante.

Le stockage suit la même logique. Les volumes de données progressent souvent plus vite que les besoins réels, faute de politique d’archivage et de suppression. Déplacer les données rarement consultées vers des supports moins énergivores et supprimer celles qui n’ont plus d’utilité réduit à la fois la consommation et les besoins d’investissement.

Le refroidissement : free cooling et confinement

Le refroidissement a longtemps été le poste le plus mal maîtrisé. Les salles traditionnelles soufflaient de l’air très froid dans tout le volume, avec un mélange important entre air froid et air chaud, et des groupes frigorifiques fonctionnant toute l’année.

Le confinement des allées

La première mesure, peu coûteuse, consiste à séparer physiquement l’air froid destiné à l’entrée des serveurs et l’air chaud qui en sort. Le confinement des allées froides ou chaudes, l’obturation des emplacements vides dans les baies et la suppression des passages de câbles non étanches évitent que l’air refroidi se mélange inutilement. Ces aménagements améliorent souvent nettement l’efficacité d’une salle existante sans changer d’équipement.

Des températures plus élevées

Les recommandations professionnelles sur les conditions d’exploitation des équipements informatiques admettent des températures d’entrée d’air plus élevées qu’autrefois. Relever la consigne de quelques degrés réduit le travail des groupes de froid et allonge les périodes pendant lesquelles un refroidissement naturel suffit. Cette évolution doit se faire progressivement, en vérifiant les spécifications des matériels installés.

Le free cooling

Le free cooling utilise l’air extérieur, ou de l’eau froide, lorsque leur température est suffisamment basse pour refroidir la salle sans faire tourner de compresseurs. Il peut être direct, l’air extérieur filtré entrant dans la salle, ou indirect, un échangeur séparant les deux circuits. Son efficacité dépend du climat : il fonctionne une grande partie de l’année dans les régions tempérées et doit être complété par un refroidissement mécanique lors des épisodes de chaleur.

Les systèmes adiabatiques, qui refroidissent l’air par évaporation d’eau, sont très économes en électricité mais consomment de l’eau. Dans les territoires exposés aux sécheresses, cet arbitrage entre énergie et eau devient un sujet de discussion avec les autorités locales. Le refroidissement liquide, au plus près des composants, se développe pour les serveurs à très forte densité, notamment ceux utilisés pour l’intelligence artificielle, dont la puissance par baie dépasse ce que l’air peut évacuer facilement.

L’alimentation électrique et la récupération de chaleur

La chaîne d’alimentation électrique génère des pertes à chaque conversion. Les onduleurs modernes atteignent des rendements élevés, surtout lorsqu’ils fonctionnent à un taux de charge adapté ; une installation surdimensionnée par prudence fonctionne souvent dans une zone de rendement médiocre. Le niveau de redondance mérite aussi d’être interrogé : doubler systématiquement toute la chaîne pour des applications qui n’en ont pas besoin a un coût énergétique réel.

La chaleur évacuée par un centre de données est une ressource. Elle peut chauffer des bureaux, des logements, des piscines ou alimenter un réseau de chaleur urbain. La directive européenne sur l’efficacité énergétique révisée en 2023 pousse dans cette direction pour les installations de forte puissance, en demandant d’étudier ou de mettre en œuvre la valorisation de la chaleur fatale lorsque c’est techniquement et économiquement réalisable. La difficulté tient à la température de cette chaleur, relativement basse, qui nécessite souvent des pompes à chaleur pour être utilisable, et à la proximité d’un consommateur régulier tout au long de l’année.

L’origine de l’électricité complète le tableau. En France, le mix électrique est faiblement carboné par rapport à la moyenne européenne, ce qui limite l’empreinte carbone de l’usage, mais ne supprime ni la consommation d’énergie ni l’impact de la fabrication des équipements. Les contrats d’achat d’électricité renouvelable et les garanties d’origine n’ont pas tous la même valeur : un contrat qui finance une nouvelle capacité de production n’équivaut pas à l’achat de certificats sans lien avec l’électricité réellement consommée.

Mesurer avant d’investir dans la salle

Avant de lancer des travaux, la direction informatique a intérêt à instrumenter sa salle. Des compteurs par départ électrique, des sondes de température à l’entrée et à la sortie des baies et un relevé du taux d’utilisation des serveurs suffisent souvent à révéler les priorités. Une campagne de mesure sur plusieurs semaines, couvrant des périodes chaudes et froides, évite d’investir dans un nouveau groupe de froid quand le problème vient d’un simple mélange d’air dans les allées.

Cette démarche s’accompagne d’une cartographie des charges : quelles applications tournent sur quels serveurs, avec quel niveau de criticité et quelle exigence de disponibilité. Elle permet de distinguer ce qui doit rester dans la salle, ce qui peut être consolidé, ce qui peut être éteint la nuit et ce qui gagnerait à être confié à un hébergeur plus efficace. Une salle d’entreprise de petite taille atteint rarement l’efficacité d’un centre de données moderne de grande capacité, et l’externalisation de certaines charges peut constituer le levier le plus efficace, à condition de vérifier les indicateurs réels du prestataire plutôt que ses brochures.

Datacenter écologique : les limites des promesses de neutralité

Les annonces de neutralité carbone reposent souvent sur la compensation : l’opérateur finance des projets censés absorber ou éviter des émissions équivalentes à celles qu’il produit. Cette approche est fragile. La qualité des crédits carbone est très variable, la permanence des absorptions est incertaine, et la compensation ne réduit en rien les émissions réelles de l’installation.

Le législateur a encadré ces pratiques. En France, la loi Climat et résilience de 2021 a soumis l’allégation de neutralité carbone dans la publicité à des conditions strictes de transparence, et un texte européen adopté en 2024 restreint les allégations environnementales fondées sur la compensation à destination des consommateurs. Pour une DSI, ces évolutions confirment qu’une promesse de neutralité ne remplace pas des données mesurées.

Face à un hébergeur, quelques questions permettent de dépasser le discours : quel est le PUE annuel mesuré du site concerné, et pas seulement celui du meilleur site du groupe ? Quelle est la consommation d’eau ? Quelle part de l’électricité provient de contrats liés à une production réelle ? La chaleur est-elle valorisée, et à quel volume ? Quelle est la durée de vie moyenne des serveurs ? Ces critères se combinent avec ceux de sécurité et de contrôle juridique présentés dans notre article sur le cloud souverain, et la plupart des hébergeurs sérieux savent y répondre.

Un datacenter écologique n’est donc pas un label mais une somme de choix mesurables : des serveurs réellement utilisés, un refroidissement adapté au climat, une alimentation dimensionnée au juste besoin, une chaleur valorisée quand c’est possible et une électricité dont l’origine est documentée. La sobriété commence souvent avant la salle elle-même, dans la conception des services. Dans l’industrie, la multiplication des capteurs et des flux de données en temps réel pose la même question de dimensionnement, comme le montre notre article sur l’IoT et la 5G à l’usine.