Ces dernières années, la demande croissante de puissance de calcul, due à la numérisation, à l’automatisation et à la diffusion de l’intelligence artificielle, a placé les centres de données parmi les infrastructures les plus énergivores au monde puisqu’ils consomment déjà en effet environ 2 % de l’électricité mondiale. Alors que la demande devrait doubler d’ici 2027, les principaux défis sont d’assurer un approvisionnement énergétique continu et fiable tout en limitant les coûts et en réduisant l’impact environnemental pour atteindre les objectifs de durabilité.
Dans ce contexte, la cogénération (CHP) apparaît comme une solution à la fois stratégique et efficace, à même de produire de l’électricité et de la chaleur directement sur place, en utilisant cette dernière pour alimenter les systèmes de refroidissement des centres de données. Cette technologie non seulement réduit la dépendance au réseau électrique, mais elle améliore également la fiabilité énergétique, elle optimise les coûts d’exploitation et elle favorise la durabilité. Dans cet article, nous examinerons les avantages, les défis et les perspectives d’avenir de la cogénération et de la trigénération, technologies clés pour répondre aux besoins croissants en énergie et en durabilité de l’industrie des centres de données.
La consommation d’énergie croissante des centres de données
Les centres de données ont connu une augmentation significative de leur consommation d’énergie ces dernières années, principalement en raison de l’augmentation du trafic de données et de la numérisation croissante des activités. On estime actuellement qu’ils consomment environ 2 % de l’électricité au niveau mondial et que la demande devrait doubler d’ici 2027. La demande d’énergie pour alimenter ces installations devrait encore augmenter et le secteur pourrait atteindre une consommation de 9 % de l’énergie totale aux États-Unis d’ici 2030.
Selon sa taille, un seul centre de données peut consommer jusqu’à 100 MW d’électricité voire plus. Environ 50 % de cette énergie est utilisée pour le refroidissement, indispensable pour maintenir une température stable en deçà de 25 degrés Celsius et pour éviter la surchauffe des serveurs. Les 50 % restants se répartissent entre l’alimentation de l’infrastructure IT, qui consomme 37 % de l’énergie, la conversion d’énergie (10 %) et l’éclairage (3 %), tous essentiels au fonctionnement du site.
Les défis actuels des centres de données
Le secteur des centres de données doit relever des défis de plus en plus complexes liés à l’augmentation des charges électriques. Le développement constant des technologies numériques et l’expansion de nouveaux réseaux génèrent une pression croissante sur la consommation énergétique, avec un impact significatif sur la demande d’espace et de puissance de calcul. Dans ce contexte, plusieurs tendances transforment rapidement le paysage des centres de données, notamment :
Numérisation mondiale : à mesure que la numérisation augmente dans tous les secteurs, chaque entreprise et chaque individu sont de plus en plus connectés et dépendants des services basés sur le cloud, ce qui augmente le trafic de données et le besoin de puissance de calcul. Cela conduit à une croissance continue et rapide de la demande d’espace et de ressources dans les centres de données ;
Automatisation et IoT (Internet des objets) : l’automatisation croissante des processus industriels, commerciaux et quotidiens via des dispositifs connectés crée un flux constant de données que les centres de données doivent traiter en temps réel. L’IoT est l’un des aspects les plus significatifs de cette tendance, avec des milliards de dispositifs connectés nécessitant une capacité de calcul et de stockage.
Intelligence artificielle (IA) : les technologies de l’IA imposent un traitement intensif de données parce qu’elles nécessitent d’énormes ressources de calcul pour la formation des modèles et le traitement en temps réel. Cela implique une charge plus importante pour les centres de données, qui doivent être de plus en plus puissants et efficaces pour supporter ces technologies avancées.
Diffusion de la 5G : l’introduction de la 5G a pour effet d’accélérer plus encore le trafic de données. Les réseaux 5G offrent des vitesses de transfert de données nettement plus rapides que les technologies précédentes, ce qui alimente la croissance des applications à large bande, telles que le streaming vidéo à haute définition et la réalité augmentée et virtuelle. Cela conduit à une augmentation de la demande de calcul et de stockage dans les centres de données.
Expansion du cloud computing et des services à la demande : l’expansion du cloud computing et des services à la demande nécessite que les centres de données soient en mesure de gérer d’énormes volumes de données et de garantir que les informations soient disponibles et instantanément accessibles pour les utilisateurs. Le développement des applications et des services basés sur le cloud exerce une pression supplémentaire sur les infrastructures énergétiques des centres de données.
La cogénération comme solution envisageable
La demande croissante en énergie dans les centres de données, qui comptent au nombre des activités les plus énergivores au monde, exerce une pression sur les fournisseurs d’électricité, qui ont du mal à répondre à cette demande. Pour éviter les retards dans les projets ou les mises à niveau coûteuses du réseau, une solution plus économique et durable consiste à investir dans des systèmes CHP (cogénération chaleur et électricité combinées), qui peuvent fonctionner en parallèle ou indépendamment du réseau. La cogénération répond non seulement à la demande croissante d’électricité, mais elle permet également de récupérer de la chaleur à destiner à des usages thermiques, réduisant ainsi la consommation globale. La trigénération en est une évolution : elle exploite également la chaleur récupérée pour produire de l’énergie destinée au refroidissement grâce à des absorbeurs qui utilisent la chaleur pour générer de l’eau froide. De la sorte, un unique système fournit de manière efficace l’électricité et la chaleur et assure le refroidissement.
Cette technologie améliore la fiabilité opérationnelle et contribue à réduire les coûts d’exploitation en résolvant les problèmes liés au réseau électrique qui, souvent, est dans l’incapacité de satisfaire la puissance requise par un centre de données et de fournir une alimentation électrique sûre et constante. La cogénération offre par conséquent une solution hautement efficace, durable et à long terme pour les centres de données qui doivent répondre à la demande croissante de puissance et au besoin d’optimiser l’utilisation de l’énergie.
L’intérêt pour les systèmes de cogénération dans les centres de données est croissant, grâce à un contexte qui y est de plus en plus favorable. L’augmentation des coûts de l’énergie, l’importance croissante accordée à la durabilité et les incitations normatives rendent ces solutions de plus en plus attrayantes. En outre, les progrès technologiques constants facilitent leur intégration aux infrastructures existantes, ouvrant de nouvelles possibilités en matière d’efficacité énergétique avancée. Enfin, les avantages économiques et environnementaux avérés offerts par la cogénération démontrent comment cette solution peut non seulement réduire considérablement les coûts d’exploitation mais également contribuer à une gestion responsable de l’énergie à long terme.
Les avantages de la cogénération et de la trigénération dans les centres de données
L’adoption de la cogénération et de la trigénération dans les centres de données offre de nombreux avantages qui favorisent la durabilité, l’efficacité énergétique et la fiabilité opérationnelle. Voici les principaux avantages :
Réduction des coûts énergétiques : la mise en œuvre de systèmes de cogénération (CHP) peut réduire les coûts énergétiques de manière significative. En exploitant la chaleur, différemment perdue, pour le refroidissement, la trigénération réduit plus encore la dépendance aux systèmes de refroidissement électriques, ce qui permet de réaliser d’importantes économies d’énergie. Le retour sur investissement (ROI) varie en fonction du coût de l'énergie et des incitations offertes selon les pays : en Italie, par exemple, il peut être atteint en 2 ans environ ; dans d’autres pays, le retour sur investissement peut être atteint en l’espace de quelques années, en fonction des conditions locales.
Fiabilité et sécurité énergétique accrues : les systèmes de cogénération (CHP) permettent d’atteindre un niveau supérieur de sécurité énergétique qui vient s’ajouter aux systèmes d’alimentation de secours traditionnels (UPS et générateurs diesel). En cas de pannes prolongées du réseau, la cogénération permet de maintenir le centre de données en activité, réduisant ainsi la charge supportée par les générateurs diesel tout en économisant du carburant.
Flexibilité et intégration : les systèmes de cogénération (CHP) peuvent être conçus sur mesure pour répondre aux besoins spécifiques de chaque centre de données, à savoir avec une taille et une conception qui répondent aux caractéristiques spécifiques du site, en garantissant ainsi une parfaite intégration aux infrastructures existantes.
Réglementations et incitations en matière d’efficacité énergétique : les réglementations de plus en plus strictes en matière d’efficacité énergétique, parallèlement aux programmes d’incitation mis en place par les gouvernements, tels que le programme NYSERDA à New York, jouent un rôle crucial dans l’accélération de l’adoption des systèmes de cogénération.
L’attention croissante portée à la durabilité
L’adoption de systèmes de cogénération représente une étape importante sur la voie de la durabilité dans les centres de données puisqu’elle contribue à réduire l’impact environnemental et à améliorer l’efficacité énergétique. Les systèmes de cogénération (CHP), grâce à leur haute efficacité qui peut dépasser 90 % sur les systèmes alimentés au gaz naturel, réduisent de manière significative la consommation d’énergie primaire et les émissions de CO2. Cela permet non seulement aux entreprises de réduire leur empreinte carbone mais cela offre également la possibilité de renforcer leur image vertueuse en termes écologiques, atout de visibilité important dans un contexte mondialisé.
Dans ce contexte justement où la durabilité est devenue une priorité stratégique, l’adoption de solutions énergétiques renouvelables et à faible impact environnemental est considérée comme un facteur clé pour attirer les investisseurs et améliorer la réputation d’un entreprise. Les systèmes de cogénération représentent donc une solution stratégique pour les entreprises qui souhaitent améliorer leur efficacité énergétique et réduire leur impact environnemental, en contribuant ainsi concrètement à la lutte contre le réchauffement climatique.
ECOMAX® : la solution de trigénération de AB
Dans ce contexte, AB se distingue comme fournisseur global d’installations modulaires de cogénération spécialement conçues pour les centres de données. Les solutions proposées par AB répondent au besoin croissant de garantir de grandes quantités d’énergie électrique avec des hauts standards de fiabilité, indispensables au fonctionnement continu des centres de données. Les systèmes de cogénération modulaires de AB, conçus pour fonctionner à la fois en parallèle avec le réseau et en toute autonomie, garantissent une continuité opérationnelle et une flexibilité maximale.
La solution ECOMAX® de AB, basée sur la trigénération, permet la production combinée d’électricité, de chaleur et de refroidissement, en utilisant la chaleur, différemment perdue, pour optimiser l’efficacité globale. Cette approche permet de réduire de manière significative les coûts énergétiques, les consommations et l’impact environnemental, contribuant ainsi à une gestion plus durable des infrastructures.
Spécialement conçus pour les centres de données, les installations ECOMAX® CHP et de production sur le site même offrent des solutions optimisées pour une installation et une mise en service rapides. Il s’agit de systèmes standardisés, mais à la fois modulaires, évolutifs et personnalisables, adaptés à tout type de centre de données et disponibles aussi en version intérieure qu’extérieure. À partir d’un profil énergétique annuel de 8 760 heures, correspondant au fonctionnement continu d’un centre de données 24h/24 et 7j/7, AB accompagne ses clients dans la définition et l’optimisation de l’installation, garantissant une efficacité, une fiabilité et une continuité opérationnelle maximales dans le temps.
Conclusion
Dans un contexte où les centres de données jouent un rôle de plus en plus crucial dans l’économie numérique mondiale, l’efficacité énergétique et la durabilité deviennent des facteurs stratégiques incontournables. Les solutions de cogénération et de trigénération proposées par AB constituent une réponse concrète à ces enjeux, en alliant fiabilité opérationnelle, optimisation des consommations et réduction de l’impact environnemental. Dans une optique résolument tournée vers l’avenir, l’adoption de systèmes CHP modulaires tels que ECOMAX® améliore non seulement la résilience énergétique des infrastructures numériques, mais elle contribue également de manière décisive à la réalisation des objectifs de transition écologique et de compétitivité énergétique à long terme.
