Quelle est la consommation d’énergie des centres de données ?
L’industrie des centres de données représente aujourd’hui environ 4% de la consommation mondiale d’électricité(1) et 1% des émissions mondiales de gaz à effet de serre(2). Sur le plan Européen et selon une récente étude commandée par Bruxelles, la consommation d’énergie des data centers devrait exploser de près de 30 % d’ici 10 ans.
Concernant l’hexagone, en août 2020, le Gouvernement a mandaté l’ADEME et l’Arcep pour mener une étude visant à mesurer l’impact environnemental du numérique sur notre territoire. Publiée le 19 janvier 2022, elle confirme que les terminaux (et en particulier les écrans et téléviseurs) génèrent l’essentiel des impacts environnementaux (de 65 à 92%), suivi des centres de données (de 4 à 20%) puis des réseaux (de 4 à 13%). Une étude qui met en évidence que le numérique est responsable de près de 17 millions de tonnes de CO2, soit 2,5% de l’empreinte carbone de la France et 10% de sa consommation électrique soit 48 TWh. “Un ensemble qui comporte aussi bien les data centers que les réseaux ou les terminaux“, souligne Jean-Marc Menaud, professeur à l’école d’ingénieurs IMT Atlantique à Nantes.
Avec 264 centres de données répertoriés sur son territoire (Selon Statista), la France se classe quant à elle au 8ème rang mondial, derrière les Pays-Bas (281) et devant le Japon (207). Des data centers qui consommeraient environ 2 % de l’électricité dans le pays selon BFMTV.
Pourquoi les centres de données consomment-ils autant d’énergie ?
Le big data explose et de nouveaux data centers sont sans cesse construits pour accompagner ces nouvelles pratiques. Leur pollution provient essentiellement de leur besoin continu en électricité pour fonctionner et de leurs systèmes de refroidissement car ils fonctionnent h24 et 7j/7. Par effet ricochet, ils accentuent les besoins en énergie et les émissions de CO2.
Les installations d’un centre de données produisent effectivement de grosses quantités de chaleur, faisant de la climatisation un élément fondamental pour éviter la surchauffe et garantir une température permettant aux appareils de fonctionner. Ce sont les serveurs et les systèmes de refroidissement qui consomment le plus d’énergie dans un Data Center. Au sein d’un centre de données on retrouve des centaines de serveurs qui exécutent des calculs et qui occasionnent une forte consommation d’énergie car ils tournent en permanence. Les serveurs et les systèmes de refroidissement sont donc les deux éléments qui consomment le plus d’énergie dans un centre de données. Ensuite, viennent les périphériques et les disques de stockage qui consomment une part moins importante d’énergie.
Comment l’énergie est-elle consommée ?
L’énergie est consommée dans un centre de données de plusieurs façons. L’une d’elles est l’utilisation des serveurs, qui consomment de l’électricité pour alimenter leurs processeurs, leur mémoire et d’autres composants. Les autres sources de consommation d’énergie dans un centre de données sont les systèmes de refroidissement, qui utilisent de l’énergie pour faire circuler l’air et maintenir l’installation à une température adéquate, les systèmes d’éclairage, qui utilisent de l’énergie pour éclairer l’espace, et les équipements de réseau, tels que les commutateurs et les routeurs, qui utilisent de l’énergie pour transmettre les données. En plus de ces sources directes de consommation d’énergie, les centres de données disposent souvent de systèmes d’alimentation de secours, tels que des générateurs, qui utilisent de l’énergie pour alimenter l’installation en cas de panne.
Les serveurs
Il sont passés de 11 millions en 2006 à environ 18 millions en 2020 dans les nombreux data centers du monde entier. L’efficacité énergétique des serveurs est proportionnellement liée à leur utilisation. A titre d’exemple, avec une proportionnalité de la puissance au plus juste, un serveur à 75 % d’utilisation consommera 75 % de sa puissance maximale. Une efficacité pouvant varier selon le matériel utilisé, les propriétés du réseau, les configurations du serveur mais aussi par les solutions fournissant des données clés pour augmenter l’efficacité des serveurs.
L’infrastructure elle-même
Le bâtiment du centre de données comprend des matériaux de construction, l’infrastructure indispensable pour supporter les serveurs, des disques, des équipements de réseau, la distribution d’énergie, les générateurs de secours, l’éclairage… Les frais généraux de l’infrastructure sont mesurés à l’aide de l’efficacité de l’utilisation de l’énergie. C’est le rapport entre l’énergie consommée par les composants de l’infrastructure et l’énergie fournie aux serveurs, aux disques et aux équipements de réseau (PUE).
Un PUE est un indicateur mis au point par le Green Grid pour mesurer l’efficacité énergétique d’un datacenter. Il se calcule en divisant le total de l’énergie consommée par le datacenter par le total de l’énergie utilisée par les équipements informatiques. Il varie en fonction du datacenter, de son design, de son taux d’occupation, de sa température extérieure… Par exemple, un data centers utilisant 50 000 kWh d’énergie, dont 40 000 kWh sont utilisés pour les équipements informatiques, aura un PUE de 1,25. Selon l’Uptime Institute, la valeur moyenne du PUE était de 1,57 en 2021 contre 1,59 en 2020. Dans un monde idéal, un PUE de 1,0 signifierait que 100 % de l’énergie consommée par les centres de données va à l’équipement informatique. Sans être un indicateur suffisant pour déterminer l’efficience d’un datacenter, il n’en demeure pas moins mondialement reconnu.
CO2 Scope®
Mesurer, Analyser et Réduire les émissions de CO2 et la consommation électrique des services informatiques.Télécharger maintenant !Combien d’énergie les serveurs consomment-ils ?
Le nombre de serveurs est passé d’environ 11 millions en 2006 à environ 18 millions en 2020 dans les data centers du monde entier. La puissance consommée est fonction du nombre de prises de l’unité centrale de traitement. Elle est de l’ordre de 118W pour les serveurs à une seule prise et 365W pour les serveurs à deux prises.
La quantité d’énergie consommée par les serveurs peut varier considérablement en fonction d’un certain nombre de facteurs, notamment la taille et le type de serveur, ainsi que la charge de travail qu’il doit supporter. En moyenne, un serveur peut consommer entre quelques centaines de watts et plusieurs milliers de watts d’électricité. Cependant, les serveurs les plus récents sont généralement plus économes en énergie que les anciens, et certains serveurs sont spécifiquement conçus pour être plus économes en énergie afin de réduire leur impact environnemental et leurs coûts d’exploitation. D’une manière générale, il est important que les exploitants de centres de données examinent attentivement la consommation d’énergie de leurs serveurs et utilisent, dans la mesure du possible, des serveurs à haut rendement énergétique afin de réduire les coûts énergétiques et de minimiser leur impact environnemental.
Mais qu’est-ce qu’un serveur précisément ?
Un serveur est un ordinateur spécialement conçu pour traiter les demandes et fournir des données à d’autres ordinateurs sur un réseau. Il existe de nombreux types de serveurs, notamment les serveurs Web, les serveurs de messagerie et les serveurs de fichiers, qui sont utilisés pour prendre en charge une variété de fonctions différentes. Les serveurs Web, par exemple, sont utilisés pour héberger des sites Web et fournir du contenu Web aux utilisateurs, tandis que les serveurs de messagerie sont utilisés pour transmettre et stocker des messages électroniques. Les serveurs de fichiers sont utilisés pour stocker et partager des fichiers au sein d’une organisation. Les serveurs sont généralement plus puissants que les ordinateurs de bureau ordinaires et sont conçus pour fonctionner en continu sans interruption. Ils constituent un élément essentiel de nombreux réseaux informatiques et sont utilisés pour prendre en charge un large éventail d’applications et de services.
Le composant le plus consommateur d’énergie dans un serveur est généralement l’unité centrale de traitement (CPU). L’unité centrale de traitement est le principal “cerveau” du serveur, et elle est responsable de l’exécution des instructions et des calculs. C’est également le composant qui génère le plus de chaleur, ce qui signifie qu’il nécessite le plus de refroidissement. Parmi les autres composants à forte consommation d’énergie d’un serveur, on peut citer le bloc d’alimentation, qui convertit le courant alternatif du mur en courant continu utilisé par les composants du serveur, la mémoire (RAM) et les unités de stockage (disques durs ou disques SSD). Ces composants peuvent également contribuer de manière significative à la consommation d’énergie d’un serveur, en fonction de leur taille et de la charge de travail du serveur.
Et qu’est-ce qu’une machine virtuelle ?
Une machine virtuelle (VM) est un logiciel qui simule le matériel d’un ordinateur physique. Elle permet à une seule machine physique d’exécuter plusieurs systèmes d’exploitation et applications indépendamment les uns des autres, comme si chacun était exécuté sur sa propre machine physique distincte. Cela peut être utile à de nombreuses fins, par exemple pour permettre à plusieurs utilisateurs de partager une seule machine physique, pour exécuter plusieurs applications différentes dont les exigences matérielles ou logicielles sont incompatibles, et pour tester des logiciels dans différents environnements d’exploitation. Les VMs sont créées et gérées à l’aide d’un logiciel appelé hyperviseur, qui est chargé d’allouer des ressources matérielles aux VMs et de leur permettre de communiquer entre elles et avec la machine hôte.
Comment les machines virtuelles consomment-elles alors de l’électricité ?
Les machines virtuelles consomment de l’électricité de la même manière que les ordinateurs physiques : en utilisant de l’énergie pour alimenter le matériel sur lequel elles fonctionnent. Lorsqu’une machine virtuelle est exécutée sur une machine physique, elle consomme une partie des ressources matérielles de cette machine, comme l’unité centrale, la mémoire et le stockage. Ces ressources matérielles utilisent de l’électricité pour fonctionner, et la quantité d’électricité consommée par une VM dépend de la charge de travail de la VM et des ressources matérielles qu’elle utilise.
En général, les machines virtuelles sont plus efficaces sur le plan énergétique que les machines physiques, car elles permettent d’exécuter plusieurs systèmes d’exploitation et applications sur une seule machine physique, ce qui permet de mieux utiliser les ressources matérielles et de réduire la consommation énergétique globale du système. Cependant, il est toujours important de prendre en compte la consommation d’énergie des machines virtuelles et d’utiliser du matériel à haut rendement énergétique chaque fois que cela est possible afin de minimiser leur consommation d’énergie.
(1) Source : Wavestone
(2) Source : lebigdata.fr