Introduction
La croissance rapide de la transformation numérique dans divers secteurs, associée à l’application généralisée de nouvelles technologies telles que la 5G, l’intelligence artificielle et l’Internet des objets, a généré beaucoup plus de données dans la société. Les centres de données, qui servent de base numérique au fonctionnement des systèmes d'information dans différents secteurs, sont devenus des infrastructures critiques indispensables dans le paysage économique et social, jouant un rôle crucial dans le développement de l'économie numérique. Cependant, les centres de données consomment beaucoup d’énergie et génèrent beaucoup d’émissions. Pour y remédier, nous avons besoin de bonnes mesures pour réduire les émissions et voir dans quelle mesure elles sont durables. C’est là qu’intervient la mesure de l’efficacité de l’utilisation du carbone (CUE).
Définir "CUE" (efficacité de l'utilisation du carbone)
La grille vertea introduit la mesure Carbon Usage Effectiveness (CUE) en 2010 pour déterminer les émissions de gaz à effet de serre (GES) par unité de consommation d'énergie informatique dans les centres de données. Il fait désormais partie de l'ISO/IEC 30134-8 pour évaluer la durabilité des centres de données en termes d'émissions de carbone. Le CUE est analogue à l'intensité carbone, en considérant à la fois les émissions de scope 1 et de scope 2, mais divisé par la charge informatique, similaire à l'efficacité de l'utilisation de l'énergie (PUE). Cette métrique constitue un moyen efficace de mesurer l'empreinte carbone des centres de données et d'évaluer leur durabilité en matière d'émissions de carbone.
Pour calculer le CUE lors de l’utilisation de l’électricité du réseau, les émissions de carbone peuvent être basées sur les données gouvernementales publiées pour cette région. Lors de l’utilisation de l’énergie produite sur site, il convient idéalement d’utiliser les données d’émission réelles des compteurs locaux. Cependant, il est également possible d'utiliser les données sur les émissions et la source de carburant du fabricant du générateur pour les calculs.
La formule du CUE
Pour calculer le CUE, la formule est la suivante.
Un ratio CUE inférieur signifie une empreinte carbone plus faible, ce qui indique une plus grande efficacité d'utilisation du carbone dans les centres de données. La valeur CUE idéale est {{0}}.0, ce qui indique l'absence d'émissions de carbone pendant les opérations du centre de données.
Il est essentiel de noter que le CUE varie considérablement en fonction des sources d'énergie sur lesquelles reposent les centres de données. Les centres de données alimentés par des sources d'énergie renouvelables ont généralement un CUE inférieur, même avec le même PUE, par rapport à ceux qui dépendent de l'énergie fossile.
Quelle contribution la Chine apporte-t-elle à l’amélioration de son CUE ?
En 2021, la Chine a introduit les concepts de « pic carbone » et de « neutralité carbone » dans son rapport d’activité gouvernemental. Le pic carbone vise à atteindre un plateau dans les émissions de dioxyde de carbone d’ici 2030, puis à diminuer progressivement après avoir atteint son pic. La neutralité carbone implique de compenser le dioxyde de carbone produit au cours du processus de production par des mesures telles que le boisement et la conservation de l'énergie, pour atteindre « zéro émission » de dioxyde de carbone. En phase avec les efforts mondiaux de lutte contre le changement climatique et la stratégie chinoise du « double carbone », le secteur des centres de données améliore continuellement ses niveaux d'efficacité énergétique, augmente l'utilisation des énergies renouvelables et s'efforce d'atteindre la neutralité carbone au plus tôt.
À mesure que les technologies de refroidissement liquide évoluent, diverses méthodes de refroidissement liquide telles que le refroidissement par immersion, le refroidissement liquide par plaque froide et le refroidissement liquide par pulvérisation sont de plus en plus appliquées dans les centres de données. Au-delà du refroidissement liquide, les méthodes de refroidissement des centres de données se sont diversifiées ces dernières années. Les méthodes de refroidissement émergentes telles que le refroidissement par évaporation indirecte et les refroidisseurs à sustentation magnétique offrent de nouvelles options. La combinaison de plusieurs méthodes de refroidissement est devenue courante dans les centres de données.
L'efficacité des alimentations sans interruption (UPS) est également devenue un marché important pour les fournisseurs de distribution d'énergie pour centres de données. L'onduleur à haut rendement, avec un rendement supérieur à 97 %, est considéré comme standard. L'onduleur modulaire à faible taux de charge a dépassé l'alimentation en courant continu haute tension en termes d'efficacité des centres de données, ce qui indique que l'onduleur haute fréquence a le potentiel de devenir l'une des solutions optimales en matière d'efficacité énergétique dans la distribution électrique des centres de données.
Dans le même temps, avec le développement continu de la technologie, l'alimentation sans interruption (UPS) est également devenue un marché important sur lequel les fournisseurs de distribution d'énergie des centres de données sont en concurrence. Les principaux acteurs nationaux et internationaux du secteur de la distribution d'énergie, tels que Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, disposent de gammes de produits correspondantes dans ce domaine. Atteindre une efficacité supérieure à 97 % est désormais considéré comme une « opération de base » dans le secteur des onduleurs haut de gamme. Il convient de noter qu'à faible taux de charge, l'efficacité des centres de données utilisant des onduleurs modulaires a dépassé celle d'une alimentation en courant continu haute tension. De l'avis de l'auteur, compte tenu des tendances du développement technologique, les UPS haute fréquence sont susceptibles de devenir l'une des solutions optimales pour réduire la consommation d'énergie et augmenter l'efficacité de la distribution électrique des centres de données.
Lors du fonctionnement des centres de données, les équipements informatiques génèrent une quantité importante de chaleur excessive. L’utilisation de la technologie des pompes à chaleur pour récupérer et réutiliser cet excès de chaleur a trouvé de nombreuses applications dans les centres de données, avec un avenir prometteur. Des estimations approximatives indiquent que la chaleur excédentaire totale récupérable dans les centres de données de la région nord de la Chine est d'environ 10 GW, ce qui permet théoriquement de chauffer environ 300 millions de mètres carrés de bâtiments. De nombreux centres de données en Chine, notamment le centre de données Qindao Lake d'Alibaba, le centre de données Tianjin de Tencent, la base de cloud computing de Chongqing de China Telecom, le centre de données 3 de Pékin de Wanguo Data et le centre de cloud computing Wulanchabu de UCloud, ont déjà mis en œuvre une technologie de récupération de chaleur, fournissant du chauffage aux deux systèmes. les zones internes et environnantes des centres de données.
Comme mentionné précédemment, le refroidissement des centres de données représente plus de 20 % de la consommation énergétique globale. Le déploiement de centres de données sous l'eau, en utilisant la température de l'eau de mer pour dissiper la chaleur générée par le centre de données, pourrait réduire considérablement la consommation d'énergie, contribuant ainsi à l'optimisation de divers indicateurs dans les opérations des centres de données.
En Chine, HIGHLANDER a été le premier à introduire le concept de centres de données sous-marins (UDC) et a identifié trois avantages majeurs des centres de données sous-marins :
Premièrement, l'UDC, étant situé sous l'eau et rempli de gaz inerte, élimine le risque d'incendie.
Deuxièmement, l’UDC reste discret dans sa localisation sous-marine, rendant impossible une localisation externe précise.
Troisièmement, la surveillance continue de l'UDC pendant 24- heures permet de prévenir efficacement les dommages potentiels et l'infiltration du centre de données.
Les centres de données sous-marins présentent des avantages uniques en termes d'économie d'énergie et de sécurité. Cependant, ils sont fortement influencés par des facteurs géographiques, exigeant la proximité de la mer pour la construction. Dans l'état actuel de l'infrastructure réseau, l'auteur estime que les centres de données sous-marins conviennent principalement au calcul des données chaudes, au stockage des données chaudes-froides et au service des utilisateurs ayant des exigences de faible latence, tels que ceux engagés dans l'apprentissage automatique et le rendu vidéo, en particulier dans les villes côtières.
Conclusion
En résumé, pour réduire l’impact des centres de données sur l’environnement, un plan diversifié est nécessaire. L’utilisation d’équipements économes en énergie, de sources d’énergie renouvelables et l’amélioration de la façon dont les ressources sont utilisées sont des stratégies cruciales. En appliquant ces solutions, les centres de données peuvent réduire considérablement leur consommation d'énergie, améliorer leur fonctionnement et montrer qu'ils se consacrent au développement durable. À mesure que l'attention se porte de plus en plus sur la responsabilité environnementale et que les dépenses énergétiques augmentent, la réduction de l'impact environnemental des centres de données n'est plus un choix mais une nécessité. En adoptant une approche globale de la durabilité, les centres de données peuvent bénéficier d’avantages économiques et environnementaux, servant ainsi de modèle à d’autres secteurs.