Numérique : zoom sur la consommation énergétique d’un data center

Rédigé par Antoine
Mis à jour le 21 nov. 2022
Temps de lecture : 7 min
consommation d'énergie d'un data center

Le secteur du numérique génère 4 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre — un chiffre qui risque de doubler d’ici 2025 (selon le guide l’Ademe « La face cachée du numérique »). Les data centers, ou centres de données, n’y sont pas étrangers. Ils en payent le prix fort, alors que les coûts de l’énergie dans l’Union européenne atteignent des niveaux records. Et pour cause : ces infrastructures, aujourd’hui incontournables dans nos sociétés connectées, sont particulièrement gourmandes en énergie. Elles consomment beaucoup d’électricité pour fonctionner, et pour assurer le refroidissement des équipements informatiques qu’elles hébergent.

Quel est leur impact environnemental ? Comment les rendre plus écologiques ? Hellio se penche sur la consommation d’énergie d’un data center, les solutions pour l’optimiser, et les mécanismes de soutien financier associés.


Dites stop au gaspillage d’énergie avec Hellio


Crise énergétique, neutralité carbone : un contexte favorable au changement ?

Picto_Courbe_Graphique_HaussePlus personne ne l’ignore : les coûts de l’énergie atteignent des sommets, propulsés par la reprise économique et industrielle post-Covid19, et la guerre en Ukraine. Ce contexte d’inflation généralisée crée une tension palpable au sein de la filière des centres de stockage de données. Malgré les difficultés engendrées, la hausse des prix énergétiques pourrait bien faire office d’électrochoc, et pousser les entreprises à se tourner vers des data centers responsables et durables pour réduire leurs dépenses. Et par la même occasion, s’aligner avec les objectifs climatiques européens et nationaux.

Les opérateurs de data centers sous pression à cause du prix de l’électricité

Les data centers sont des sites énergo-intensifs : ils consomment énormément d’énergie, notamment de l’électricité. Sans surprise, la flambée des coûts énergétiques les frappe de plein fouet, et met en péril leur rentabilité.

En effet, le prix de l’électricité aura été multiplié par dix en l’espace d’un an et demi seulement :

  • Début 2021, le mégawattheure s’établissait à 50 euros,
  • Début 2022, il est passé à 200 euros,
  • En 2023, il devrait atteindre 500 euros.

L’impact financier est considérable pour les entreprises. À titre d’exemple, Data4 — le plus gros opérateur français de data centers — indique qu’actuellement, 30 % de ses coûts d’exploitation sont imputables à la consommation d’électricité. Cette part devrait bondir à 50 % en 2023.

« Peu d’industries peuvent supporter un tel choc », rapporte Olivier Micheli, président de Data4.

Des objectifs environnementaux ambitieux pour lutter contre le dérèglement climatique

Accord de Paris, Pacte vert pour l’Europe, loi Climat et résilience… l’ensemble de ces mesures pointent vers un objectif d’efficacité énergétique et de neutralité carbone. À l’échelle nationale, les textes se multiplient pour accélérer la transition énergétique. La filière numérique doit faire sa part, à l’instar du secteur résidentiel ou du transport.

picto astuce HellioL’ASTUCE HELLIO :

La mise en conformité des data centers avec le dispositif Éco Énergie tertiaire implique des mesures fortes. Spécialistes du sujet, Hellio et son bureau d’études intégré aident les assujettis dans leur transition énergétique, grâce à un accompagnement stratégique et opérationnel complet.

Ainsi, en plus d’une facture d’électricité exponentielle, les opérateurs de centres de données doivent jongler avec les nouvelles réglementations. Ils doivent entre autres se plier au décret tertiaire, qui impose une baisse de leurs consommations énergétiques de 60 % à l’horizon 2050. Deux paliers intermédiaires sont fixés : une diminution de 40 % d’ici 2030, puis 50 % d’ici 2040.

D’un point de vue fiscal, les data centers sont désormais soumis à des critères d’éco-conditionnalité. Cela signifie qu’ils sont tenus de répondre à des exigences environnementales — détaillées plus loin dans l’article — pour continuer à bénéficier du taux réduit de la TICFE (taxe intérieure sur la consommation finale d’électricité).

Force est de constater que l’évolution de la réglementation, combinée à l’augmentation du prix de l’électricité, constitue un puissant levier pour le verdissement des data centers.


Économies d’énergie et décret tertiaire : Hellio vous guide pas à pas !


Les centres de données à l’heure de la sobriété énergétique : quelle définition, quels enjeux ?

La France concentre 264 data centers au sein de ses frontières, ce qui la place en 8e position à l’international, loin derrière les États-Unis, qui en recensent environ 2 700. 43 % des infrastructures se situent en Île-de-France.

Au fil des ans, de plus en plus de centres informatiques devraient fleurir dans le pays, en corrélation avec l’intensification des usages, et la volonté de relocaliser ce secteur stratégique. Le Parlement estime à 21 % la croissance annuelle de la demande auprès des data centers classiques jusqu’en 2040. Cette hausse devrait atteindre 35 % pour les installations géantes, ou hyperscale data centers.

Picto_Courbe_Graphique_BaisseSi les centres informatiques constituent aujourd’hui le socle de l’économie numérique, ils n’en demeurent pas moins des gouffres énergétiques. L’enjeu est donc de taille : diminuer au maximum leur consommation électrique, tout en garantissant un fonctionnement optimal.

Comment fonctionne un data center ?

Pour rappel, un data center est une infrastructure qui regroupe l’ensemble des installations du système d’information d’une ou plusieurs organisations. Concrètement, il s’agit d’un lieu physique sécurisé où sont entreposés de nombreux équipements électroniques et informatiques.

Les data centers sont indispensables au bon fonctionnement des entreprises et services publics, qui s’en servent pour organiser, héberger et traiter leurs données : échange de mails, partage de fichiers professionnels, logiciel de gestion de la relation client…

Un data center se compose de différents éléments, notamment :

  • Des serveurs,
  • Des racks et baies de stockage,
  • Des commutateurs de réseau,
  • Des routeurs,
  • Du câblage,
  • Un pare-feu,
  • Une connexion internet à très haut débit,
  • Une arrivée électrique pour l’alimentation,
  • Un système de ventilation et de refroidissement,
  • Un groupe électrogène de secours.

Les centres de stockage de données peuvent être détenus et gérés en interne par les entreprises, ou administrés par un prestataire de services managés. Il est également possible de louer un espace dans un data center partagé, ou d’opter pour une solution de cloud computing.

La consommation énergétique des data centers : les chiffres clés

Gaz-effe-serre-PlanèteC’est un fait, le numérique pollue. L’Agence de transition écologique (Ademe) et l’Autorité de régulation des communications électroniques, des postes et de la distribution de la presse (Arcep) ont publié une étude en janvier 2022 portant sur l’impact environnemental de ce secteur. L’enquête révèle que la filière du numérique représente 2,5 % de l’empreinte carbone de la France.

Les centres de données, en particulier, sont très énergivores : selon l’Ademe, ils génèrent 25 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre liées au numérique. Dans l’Hexagone, ils étaient à l’origine de 14 % des rejets de CO2 causés par le secteur en 2019 selon le Sénat.

Les centres de données sont alimentés jour et nuit en électricité pour faire tourner les machines informatiques. Leur fonctionnement représente ainsi près de la moitié des besoins énergétiques. Autre conséquence : les équipements dégagent énormément de chaleur, et doivent donc être continuellement refroidis pour éviter la surchauffe. Mais les systèmes de climatisation et de ventilation sont gourmands en électricité, et pèsent lourd dans la facture énergétique (30 % à 40 %).

electricite-energieEn tout, le poste énergétique constitue 54 % des dépenses d’un data center. En moyenne, en France, les centres de données consomment 5,15 MWh d’électricité par m2 et par an. À titre de comparaison, la consommation d’un site de 10 000 m2 équivaut à celle d’une ville de 50 000 habitants !

À noter : les data centers affichent aussi une consommation d’eau colossale, à hauteur de 600 000 mètres cubes d’eau par an, soit une quantité quotidienne égale à 6,5 piscines olympiques.

picto chiffre HellioLE CHIFFRE HELLIO : 1,36

Le PUE (Power Usage Effectiveness) renseigne sur l’efficacité énergétique d’un data center. Il représente le ratio entre l’énergie consommée par l’installation dans son ensemble, et celle utilisée uniquement par les équipements informatiques. En France, les data centers ont un PUE moyen de 1,36, selon Cloudscene. Plus cet indicateur est faible, plus l’impact sur l’environnement est restreint.


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Quelles solutions pour diminuer la consommation d’énergie des data centers ?

La transition écologique et énergétique ne peut pas s’accomplir sans transformation numérique. C’est un paramètre crucial, et certains opérateurs l’ont d’ores et déjà compris. En effet, près de 45 associations et professionnels se sont engagés pour la planète avec le Climate neutral data centre parc. Lancée en 2021, cette initiative s’inscrit dans le Pacte vert pour l’Europe. Elle vise à garantir la neutralité climatique des centres de données à l’horizon 2030, grâce à un plan d’autorégulation. OVHcloud, Google ou encore Atos font partie des signataires.

Plusieurs pistes existent pour optimiser la consommation énergétique d’un data center. Ces solutions peuvent offrir des avantages fiscaux, ou donner lieu au versement de subventions.

Refroidir les centres de données

L’un des enjeux principaux pour les data centers concerne la régulation de la température en leur sein. Hellio était présent à ce sujet au salon interprofessionnel du froid et de ses applications (SIFA) qui s’est tenu en novembre 2022 à Eurexpo Lyon.

picto-flocon-neige-froidDifférentes actions peuvent contribuer à réduire les coûts liés au rafraîchissement du local. Par exemple, la méthode du freecooling par eau de refroidissement permet de limiter le recours au groupe de froid pour la climatisation. L’air extérieur, une ressource renouvelable, est directement exploité pour refroidir le bâtiment.

Parmi les autres gisements d’économies d’énergie, on retrouve :

  • L’installation d’un système de régulation sur un groupe de production de froid afin d’obtenir une haute pression flottante,
  • La mise en place d’un système de variation électronique de vitesse sur un moteur asynchrone,
  • L’utilisation d’un système de récupération de chaleur sur un groupe de production de froid.

Ces opérations standardisées donnent droit au versement d’une prime énergie dans le cadre du dispositif des certificats d’économies d’énergie (CEE).

Confiner les data centers

Séparer les flux d’air chaud des flux d’air froid est un moyen efficace de les canaliser et d’améliorer leur gestion. Le confinement des allées froides et des allées chaudes consiste notamment à poser des parois rigides et étanches. Il assure ainsi une circulation de l’air optimale, sans aucun mélange de flux.

Ces travaux sont également éligibles à la prime CEE.

Valoriser la chaleur fatale

picto info HellioL’INFO HELLIO :

La fiscalité énergétique des data centers a évolué au 1er janvier 2022, et englobe désormais de nouveaux critères environnementaux. Pour profiter d’une exonération de la TICFE, les centres de données doivent notamment : mettre en place un système de management de l’énergie, et valoriser leur chaleur fatale ou adhérer à un programme de bonnes pratiques de gestion énergétique.

La récupération de la chaleur fatale, c’est-à-dire de l’énergie thermique indirectement produite par les data centers, constitue une piste complémentaire pour s’engager dans une démarche écologique vertueuse.

Cette énergie peut ainsi être valorisée grâce au réseau de chaleur, un système de chauffage urbain à l’échelle d’une ville ou d’un quartier. Elle peut être utilisée en interne pour chauffer le bâtiment et assurer le confort des équipes, ou distribuée aux immeubles voisins pour répondre à leurs besoins de chaleur.

Notez que le raccordement à un réseau de chaleur vertueux — alimenté au moins en moitié par des énergies renouvelables ou de récupération — peut être financé jusqu’à 60 % par le Fonds Chaleur de l’Ademe.

Par ailleurs, l’exploitation de l’énergie fatale est l’une des conditions à remplir pour bénéficier d’un abattement sur la contribution au service public de l’électricité (TICFE), dont sont redevables les data centers.

Maîtriser ses coûts énergétiques

picto-montant-aideEnfin, rien ne vaut une bonne gestion des achats d’énergie pour tenter d’absorber l’impact du prix de l’électricité. À cet effet, Hellio, expert en maîtrise de l’énergie, a développé une offre exhaustive pour vous accompagner : suivi des contrats, négociation des tarifs, vérification des factures…


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