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Introduction

Les data centers, ces gigantesques cerveaux numériques qui font tourner aussi bien vos vidéos de chats, les applications les plus célèbres, les espaces cloud des entreprises, et même ChatGPT. Malheureusement, plus les data centers travaillent, plus ils génèrent de la chaleur. Si cette chaleur n’est pas correctement évacuée, les équipements risquent de tomber en panne ou d’enclencher un dispositif de sécurité pour s’arrêter grâce à des capteurs thermiques.

La chaleur est une menace à la continuité des services. On entre dans un cercle vicieux : les installations doivent redoubler d’efforts pour rester au frais, et encore plus pendant les périodes de fortes chaleurs. Mais voilà, il y a un hic ! Pour éviter la surchauffe, il faut refroidir en permanence. Et l’action même de refroidir consomme de l’énergie, ce qui, évidemment, émet davantage de gaz à effet de serre et contribue au réchauffement climatique.

Heureusement, des chercheurs travaillent sans relâche pour briser ce cycle infernal. Grâce à des innovations technologiques, des solutions prometteuses voient le jour. On s’est renseigné pour vous sur comment les experts s’attaquent à ce problème brûlant. On vous embarque dans les coulisses des technologies de refroidissement des data centers.

 

Limites des Systèmes de Refroidissement Traditionnels

 

Prenons directement un exemple : imaginez que vous essayez de refroidir votre cocotte-minute en mettant la climatisation de votre cuisine à 19°C. Ça semble un peu exagéré, non ? Pourtant, c’est exactement ce que font de nombreux data centers avec leurs systèmes de refroidissement traditionnels. Ces installations utilisent des méthodes comme la climatisation à grande échelle, les tours de refroidissement et des unités de conditionnement d’air spécifiques aux salles informatiques. Pour faire simple, on refroidit toute la pièce au lieu de se concentrer sur les zones les plus chaudes. Vous voyez le problème ?

C’est efficace, oui, mais pas optimal. Ces méthodes sont extrêmement gourmandes en ressources et peinent à suivre le rythme des besoins actuels. D’ailleurs, elles peuvent consommer jusqu’à 40 % de l’énergie totale d’un centre de données. Imaginez : presque la moitié de l’énergie utilisée ne sert uniquement qu’à refroidir ! Résultat : des coûts opérationnels qui explosent et un impact environnemental non négligeable. On parle d’une grosse facture, et encore plus de CO2 relâché dans l’atmosphère. Bref, pas vraiment idéal pour la planète. Autant dire qu’on peut faire mieux !

 

refroidissement data centers 

Alternatives Durables de Refroidissement des Centres de Données

 

Refroidissement Liquide Indirect : Air et Liquide

Le refroidissement liquide indirect combine le refroidissement à air traditionnel avec la puissance du liquide, sans que ce dernier n’entre en contact direct avec les serveurs. Des échangeurs de chaleur refroidis à l’eau sont installés à l’arrière des racks. L’air chaud expulsé par les serveurs traverse ces échangeurs, où le liquide circulant absorbe la chaleur, avant d’être refroidi. On obtient ainsi un système hybride efficace, capable de mieux gérer la chaleur tout en allégeant la charge des climatiseurs. Ce type de système est particulièrement utile dans des environnements avec des besoins de refroidissement variables, permettant une gestion efficace des charges thermiques. Parfait pour ceux qui aiment avoir le beurre et l’argent du beurre.

 

Refroidissement Liquide Direct aux Puces (Direct-to-Chip) :

Imaginez un panier de pique-nique avec un système de refroidissement uniquement pour la poche des boissons, mais laissant la poche des biscuits à température ambiante ? C’est un peu le même principe ici. Le refroidissement direct aux puces cible les composants les plus chauds des serveurs, en utilisant un fluide de refroidissement spécialement conçu pour absorber la chaleur directement là où elle se forme, au lieu de refroidir toute la pièce. Une plaque froide permet au liquide de circuler et de retirer la chaleur directement des puces, ce qui booste l’efficacité du refroidissement. On arrête de gaspiller de l’énergie à refroidir des zones inutiles, et tout devient plus performant, plus rapidement !

 

Refroidissement par Immersion Liquide : Serveurs, sortez les maillots !

Vous avez déjà pensé à plonger votre ordinateur dans un bain ? Qu’est ce qu’on va encore inventer, on dirait plutôt que c’est la derniere chose à faire si l’on tient à la vie.
Non, ce n’est pas une blague ! Le refroidissement par immersion liquide consiste à submerger les équipements dans un liquide thermiquement conducteur mais électriquement isolant (vous pouvez nous faire confiance, ça ne grille rien). On parle ici de fluides comme l’eau dé-ionisée, l’huile minérale, des fluides à base de fluorocarbure, ou même des fluides synthétiques. Résultat ? Une réduction de la chaleur à grande échelle, tout en utilisant jusqu’à 95 % moins d’énergie. Et oui, les serveurs aussi ont piscine !

 

Innovations Technologiques pour le refroidissement des Centres de Données

 

1. Refroidissement Évaporatif : Quand l’Air Prend un Bain

Le refroidissement évaporatif utilise un principe simple mais efficace : l’évaporation de l’eau pour retirer la chaleur de l’air. Concrètement, l’air chaud passe à travers des panneaux humidifiés. L’eau contenue dans ces panneaux s’évapore, ce qui fait baisser la température de l’air, qui est ensuite renvoyé dans la salle des serveurs. C’est un peu comme se rafraîchir en été avec un brumisateur !
Les centres de données situés dans des climats secs profitent particulièrement de cette technologie, puisqu’elle peut réduire la consommation d’énergie de 60 à 80 % par rapport aux systèmes de climatisation classiques. Cette technologie est déjà utilisée, notamment dans des zones désertiques où l’air est sec et où l’efficacité de l’évaporation est maximale.

 

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2. Stockage d’Énergie Thermique : Garder le Frais pour Plus Tard

Une autre innovation clé est le stockage d’énergie thermique. Cette technologie fonctionne un peu comme une batterie, mais au lieu de stocker de l’électricité, elle stocke le froid. Comment ? En utilisant la fraîcheur de la nuit. Pendant les heures où la demande énergétique est plus basse et les températures plus fraîches, l’énergie thermique est emmagasinée sous forme de glace ou de fluides refroidis.
Cette réserve de “froid” peut ensuite être utilisée en journée. Cela permet de lisser la charge énergétique, d’éviter les pics de consommation. De plus en plus de centres de données adoptent cette approche, en particulier dans les régions où les fluctuations de température jour/nuit sont significatives.

 

3. Récupération de la Chaleur Résiduelle : Ne Rien Gâcher

À l’inverse, on peut également stocker la chaleur pour la réutiliser. Par exemple, cette chaleur peut être utilisée pour chauffer des bâtiments voisins ou être réinjectée dans des réseaux de chauffage urbain.
Certains centres de données en Europe, notamment en Suède et au Danemark, ont déjà commencé à utiliser cette approche. La chaleur captée dans les data centers est redistribuée pour chauffer des logements ou des bureaux, transformant ainsi une “perte” en ressource précieuse. Un excellent moyen de boucler la boucle et de rendre les centres de données non seulement plus efficaces, mais aussi contributeurs à une économie circulaire. Évidemment, cette méthode s’adresse aux zones qui ont des climats plutôt froids.

 

5. Refroidissement Géothermique : L’Énergie de la Terre

Le refroidissement géothermique est une technologie qui exploite la température stable du sous-sol pour refroidir les data centers. La température souterraine reste constante, généralement autour de 10 à 16°C (selon la profondeur et la région). Pour capter cette fraîcheur naturelle, des tubes sont forés profondément dans le sol. Ces tubes contiennent un fluide caloporteur (souvent un mélange d’eau et d’antigel) qui circule en continu.
Le fluide, en contact avec la température stable du sol, se refroidit naturellement. Il est ensuite pompé à travers le data center, où il absorbe la chaleur générée par les équipements. Une fois chaud, le fluide retourne dans le sol pour se refroidir à nouveau et recommencer le cycle. Cette approche est particulièrement intéressante dans des régions où le climat est très chaud en été, car elle offre un refroidissement constant sans dépendre des fluctuations de la température extérieure.

 

6. Refroidissement par Intelligence Artificielle : L’Optimisation en Temps Réel

De plus en plus de centres de données adoptent des systèmes de gestion thermique basés sur l’intelligence artificielle (IA). L’IA peut surveiller en temps réel la température et la consommation d’énergie de l’ensemble des installations, et ajuster dynamiquement le fonctionnement des systèmes de refroidissement en fonction des besoins immédiats.
L’algorithme ajuste la ventilation, la climatisation et le débit des fluides de refroidissement en fonction des conditions internes et externes en temps réel. Les économies d’énergie générées par cette approche se chiffrent en millions de dollars par an. Cette technologie n’en est qu’à ses débuts, mais elle a le potentiel de devenir un standard dans l’industrie.

 

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Conclusion

Les nouvelles technologies de refroidissement sont une véritable révolution pour les centres de données, améliorant non seulement leur efficacité énergétique, mais aussi leur durabilité. À mesure que ces technologies progressent, elles deviennent essentielles pour répondre aux besoins croissants de l’industrie.
De nombreux projets innovants voient le jour, tels que des data centers souterrains qui alimentent le chauffage d’un immeuble, des caissons de data centers immergés en pleine mer ou même flottant sur une rivière. Il est également stratégique d’implanter les data centers dans des villes naturellement plus fraîches, afin de réduire la consommation d’énergie. Mais demain, qui sait, nous enverrons peut-être nos serveurs dans l’espace ?
En attendant, à notre échelle, on peut commencer par réduire notre impact : visionner moins de vidéos de chats et vider régulièrement nos boîtes mail pour ne garder que l’essentiel !

Team WeeeDoIT