Les datacenters consomment 1,4 fois plus d’énergie que le Royaume-Uni

Par Paul-Emile Defaix, étudiant ESTA Belfort, 05/2020

Mots-clés: #Datacenter #Big Data #Centre de données #Hyperscale

Tout savoir sur les centres de données

Voyez ici un schéma de fonctionnement d’un datacenter (Gonguet J, 2015). L’énergie reçue est nécessaire au fonctionnement des serveurs, qui vont dégager beaucoup de chaleur en fonctionnant, et seront refroidis par des climatisations. Il est estimé que les climatisations à elles seules représentent 30 à 40% de la consommation énergétique totale d’un datacenter (Dsouza L, 2017).

La création des premiers centres de données dans le monde n’est pas si récente qu’on pourrait le penser, puisqu’ils sont apparus en même temps qu’internet, début des années 1990. Ils permettaient alors d’accéder à de nombreuses ressources depuis un ordinateur connecté à internet.

Ce n’est qu’en 2008 que des datacenters pouvant parfois atteindre la taille de plusieurs terrains de football et disposant de milliers de serveurs apparaissent, ce sont les « Hyperscale ». Il en existe aujourd’hui plus de 500 dans le monde ! Ils se prétendent Hyperscale lorsqu’ils sont dotés d’au moins plusieurs milliers de serveurs. Ces datacenters Hyperscale ont été créés afin de répondre premièrement aux besoins des géants Google, Amazon et Facebook avec leur quantités de données énormes dues au Big Data.

Quelle est la capacité de stockage d’un centre de données ?

Il est très difficile d’obtenir des informations sur les capacités de stockage de plus gros datacenters dans le monde. Ces chiffres sont le plus souvent tenus secrets et ils dépendent du nombre de serveurs dont ils disposent, ainsi que des capacités de chaque serveur.

A titre d’exemple, la ville de Paris s’est équipée de son propre data center en 2019, au sein du 18ème arrondissement, lui permettant ainsi une internalisation des données des citoyens parisiens, auparavant stockées par des sociétés de stockage de données.

Ce centre de données dispose d’une capacité de stockage de 2,5 pétaoctets, soit 2,5 millions de Go ! Et ce chiffre augmentera avec le temps et le nombre croissant de données à stocker (Gonguet J, 2015).

A quoi servent-ils ?

Bien qu’on en entende parler très régulièrement, il peut paraitre légitime de se demander quelles sont leurs utilités. Les centres de données sont utilisés pour stocker des grandes quantités d’informations numériques, détenues par des entreprises ou bien des particuliers. Stocker ces données dans un datacenter permet d’en garantir leur sécurité, intégrité, conservation et de ne pas se soucier de leur encombrement, puisqu’elles sont stockées loin de nous. Cela permet également d’y avoir accès depuis n’importe où dans le monde, à condition d’avoir une connexion internet.

Les centres de données sont essentiels au fonctionnement de bon nombre d’applications que nous utilisons tous les jours, telles que nos mails, réseaux sociaux, messageries instantanées mais aussi les nombreuses transactions E- commerce ou bien les jeux en ligne, sur. En bref, dès lors que vous vous rendez sur une internet pour effectuer quelconque action, il y a de fortes chances que vous accédiez à des données stockées dans un datacenters. Ce sont des «hub » de données, auxquels nous accédons quotidiennement depuis différents supports pour nos usages.

Quelle est la tendance ? Les entreprises délaissent leur serveurs privés qu’elles utilisaient auparavant pour adopter ces solutions permettant une gestion optimisée des données par des spécialistes du cloud ainsi que la possibilité d’adopter des structures Agiles.

Le graphique suivant issu d’une étude du Laboratoire National de l’Université de Berkeley sur «La consommation d’énergie des centres de calcul aux USA» (Neurones-IT, 2019) nous montre à quel point les entreprises délaisseront leur serveurs classiques pour des serveurs dits « Hyperscale », et donc externaliser leurs données.

I. La controverse autour des pollutions engendrées

Le cas de l’Irlande (VoxPop Arte, 2020)

Il est évident que le développement exponentiel des datacenters ne fait pas l’unanimité : un bon nombre de personnes les considèrent comme une menace pour l’environnement et l’économie.
Prenons l’exemple d’Amazon, ils ont obtenu une autorisation il y a 2 ans (2018) pour construire un datacenter d’un milliard d’euros près de Dublin. Cette nouvelle à fait réagir le peuple Irlandais, et notamment Patrick Bresnihan (chercheur en géographie). Il explique que si ce centre de données est construit à sa capacité maximale (26 hectares), il consommera 4,4% de l’électricité Irlandaise, et ne fournira que 30 emplois permanents. Il pose donc logiquement la question, dans quelle mesure les datacenters nous sont-ils bénéfiques ? Ils ne créent que peu d’emplois, utilisent beaucoup d’électricité, et dégagent beaucoup d’émissions carbones.

Cette construction d’un nouveau datacenter va nécessiter un agrandissement du réseau électrique Irlandais, qui coutera aux alentours d’un milliard d’euros. Or cet investissement lourd proviendra des consommateurs en bout de chaine, autrement dit des citoyens irlandais via les factures d’électricité. Cette infrastructure au profit d’Amazon sera donc financée à moitié par les Irlandais.

Le risque pour l’Irlande est qu’elle n’arrivera probablement pas à atteindre ses objectifs en pourcentage d’énergies renouvelables tant les demandes énergétiques des datacenters sont importantes.

Le numérique au centre des émissions carbone

La conscience écologique est plus que jamais au centre des discussions actuellement, les Hommes prenant peu à peu conscience des dégâts écologiques de la vie humaine sur Terre. La logique voudrait que nous devenions plus responsables et raisonnables au niveau de nos consommations et émissions carbone.

Cependant, nous ne cessons d’augmenter notre consommation énergétique avec l’arrivée des nouvelles technologies telles que la 5g ou les nouveaux objets connectés. Les usages du numérique représentaient déjà près de 12% de notre consommation totale d’énergie en France en 2015, et cela ne va cesser d’augmenter, +25% d’ici 2030 selon Decrypterlenergie (2020). Les datacenters sont évidemment au cœur du fonctionnement de ces technologies numériques.

Des exemples de pollutions numériques

Le Big Data : Après avoir effectué une demande d’accès aux données que Facebook détient sur moi (dans le cadre du RGPD, toute entreprise se doit de donner un droit d’accès, modification ou suppression aux données qu’elles détient sur ses utilisateurs). Plusieurs jours suivant ma demande, je reçois un dossier de… 4,5 Go, comportant les archives de toutes mes discussions privées, photos envoyées ou reçues, amis etc.

Le calcul n’est pas rassurant si on imagine la taille totale des données que détient Facebook sur ses 2,5 milliards d’utilisateurs.. Et tout cela a bien sur un impact écologique puisque ces données sont toutes stockées dans des datacenters géants, dont le fonctionnement est particulièrement énergivore.

Les mails : Cette technologie ayant presque totalement remplacé les lettres nous rend bien service dans la vie de tous les jours, mais quel est son impact écologique ?
Un mail envoyé à un destinataire représente environ 10g d’émissions CO2 (Cleanfox, 2019)
Un mail stocké un an dans une boite mail représente 20g d’émissions de CO2 (Welcometothejungle, 2019)

Une lettre de format classique envoyée de Nancy à Paris émet quant à elle environ 30g de CO2 via son transport (Laposte), sauf que nous envoyons aujourd’hui beaucoup plus de mails que nous n’envoyions de lettres auparavant.

Ces deux exemples montrent que la pollution numérique est omniprésente, de la part des entreprises en majorité, notamment à cause du stockage de données de ses clients, le « Big Data », mais aussi des particuliers via les usages numériques classiques. Et une fois de plus, ces services ne seraient possibles sans l’existence des datacenters, qui servent d’intermédiaire et permettent l’archivage de ces données.

Freiner le développement des datacenters signifierai également freiner le développement de ces pratiques très polluantes.

II. L’avenir des datacenters

Malgré de nombreuses polémiques dues à l’essor des datacenter, la crainte que ces systèmes nuisent à notre environnement et ne soient finalement que des sources de consommation énergétique ne profitant qu’aux grosses entreprises à nos dépends, des initiatives sont prises afin d’intégrer au mieux les datacenters dans nos sociétés.

En effet, depuis quelques années, les entreprises ayant conscience de l’impact écologique qu’ont les datacenters, mettent en places des actions, plus ou moins acclamées, visant à réduire les effets néfastes de ces serveurs géants, ou du moins optimiser leur exploitation :

Démarches sincères ou green-washing ?

En Irlande, le géant Amazon a investi dans la construction de deux parcs éoliens, le but étant de compenser l’impact de la construction de leur datacenters dans le pays. Le chercheur en Géographie Patrick Bresnihan (Voxpop Arte, 2020) doute de la sincérité du geste, qui n’est pour lui que du « Green Washing » et n’est absolument pas proportionnel à l’impact de leurs centres de données.

Implantation dans des pays froids…

Sachant que 30 à 40% de la consommation énergétique d’un centre de données est engloutie par les systèmes de refroidissement essentiels au bon fonctionnement des serveurs (Adeline M, 2018), les plus grandes entreprises mondiales installent depuis quelques années leurs nouveaux datacenters dans des pays froids (Jean-Pierre Montanay, 2020) . Cela permet d’éviter une bonne partie de cette consommation énergétique. De plus, ce refroidissement est gratuit ! C’est pourquoi certains datacenters de Google par exemple ont été installé en Finlande, Facebook en a fait de même en Suède.

Exemple à l’appui, la température moyenne annuelle en Californie (siège social de Google) est de 16°C contre 5 petits degrés en Finlande (Climate-Data), de quoi limiter grandement les dépenses en refroidissement.

…Ou exploitation de la chaleur

Dans un autre registre, plutôt que d’essayer de réduire le besoin énergétique des datacenters, certains ont trouvé un moyen d’exploiter la quantité chaleur dégagée par ces derniers. Lors de la rénovation de la piscine de Buttes-aux- Cailles à Paris, la ville a choisi une solution inédite comme moyen de chauffage de l’eau : des datacenters !
Répartis sous le bassin, ils permettent de le maintenir à 27°C en permanence. Ce système permet une économie de 45 tonnes de CO2 par an. (Anger C, 2017)

Autre exemple, à Stockholm, 30 datacenters fournissent 2% du chauffage de la ville. Leur objectif est même d’augmenter ce chiffre à 10% d’ici 2035 ! (VoxPop Arte, 2020)

L’émergence de « Green datacenters »

En addition à ces exemples, de plus en plus de « Green Datacenters » voient le jour, c’est-à-dire qu’ils sont conçus et exploités de façon à réduire leur empreinte carbone. Les plus grands n’hésitent pas à montrer l’exemple, tel que Apple, Google, Facebook, Ebay, Microsoft et bien d’autres encore. Certains de leurs datacenters fonctionnent partiellement ou totalement grâce à des énergies 100% renouvelables. Leur empreinte carbone est donc considérablement moindre. De bonnes initiatives qui nous l’espérons sont vouées à se généraliser. (Vigliarolo B, 2019)

III. Que devons-nous faire ?

On ne se rend pas forcément compte qu’aujourd’hui nos modes de vie polluent énormément, même en restant chez nous, à cause du fonctionnement intensif de tous nos outils numériques, et ce dont ils ont besoin pour fonctionner : les infrastructures de réseau, les appareils terminaux ou bien les datacenters.

La conscience environnementale se développe de plus en plus depuis quelques années, mais malheureusement pas à tous les niveaux : en effet, la plupart des citoyens savent qu’il est préférable de consommer des produits locaux plutôt que ceux provenant de pays lointains, mais peu ont conscience de l’impact écologique d’un mail, une visioconférence, le visionnage de vidéos en ligne, les jeux en ligne ou bien le téléchargement de documents par exemple, qui sont des pratiques quotidienne de la majorité de la population, que cela soit dans un cadre professionnel ou privé, nécessitant toutes le fonctionnement de datacenters à plein régime.

De plus, nous savons que le numérique représentait en 2015 près de 12% de la consommation d’énergie totale en France, dont 2% pour les datacenters (Ministère de la transition écologique et solidaire, 2018), or il n’existe que peu de sensibilisation de ces postes de consommation. Les datacenters étant la clé de voute du fonctionnement de tous nos systèmes numériques connectés, faut-il limiter leur utilisation ?

Il serait judicieux de réaliser une sensibilisation à la pollution numérique, à l’aide d’exemples concrets, montrant l’ampleur de cette consommation énergétique au quotidien. Cette sensibilisation pourrait également passer par plusieurs recommandations aux entreprises et particuliers :
-Freiner les entreprises aux courses à la collecte de données sur leurs clients ou campagnes de mailing très fréquentes par exemple, qui nécessitent ensuite beaucoup de place dans les datacenters pour être stockées. -Pourquoi pas limiter le temps d’utilisation quotidien de nos nombreux outils numériques au profit d’autres activités, ou bien limiter le nombre d’interactions numériques (envoi/réception de mails, visio-conférences etc) à l’essentiel, faire du tri dans nos données sur les réseaux ou dans nos boites mails afin de limiter le stockage de données inutiles dans les datacenters.

Une chose est certaine, les datacenters sont à l’heure actuelle en pleine expansion, leur consommation énergétique ne cesse de croitre et représente actuellement plus de 1% de l’énergie totale consommée dans le monde (Sverdlik Y, 2020).
Une prise de conscience est nécessaire afin de comprendre pourquoi les datacenters sont essentiels à nos modes de vie actuels, mais surtout de s’interroger sur nos habitudes de consommation, notamment dans le numérique, qui polluent énormément et dont nous nous soucions peu. Un retour à un usage limité et plus responsable du numérique semble essentiel afin de limiter notre empreinte écologique et aspirer à un avenir plus sain.

Références

Anger C. (2017). “Un datacenter chauffe l’eau d’une piscine de Paris à 27°C”, 20 Minutes [en ligne], [Vu le 10/04/20], disponible sur : https://www.20minutes.fr/paris/2068527-20170516-data-center-chauffe-eau-piscine-paris-27

Cleanfox. (2019), « Pollution des mails et émissions de CO2 » [en ligne], Cleanfox, [vu le 17/04/20], disponible sur : https://cleanfox.io/blog/impact-carbone/pollution-des-mails-et-emissions-de-co2/

Climate data. « Climat Helsinki » [en ligne], Climate-data, [Vu le 18/04/20], disponible sur : https://fr.climate- data.org/europe/finlande/helsinki/helsinki-5971/

Décrypterlenergie. (2020), « La révolution numérique fera-t-elle exploser nos consommations d’énergie ? » [en ligne], Decrypterlenergie, [vu le 10/04/20], disponible sur : https://decrypterlenergie.org/la-revolution-numerique- fera-t-elle-exploser-nos-consommations-denergie

Dsouza L. (2017), « La tendance du free cooling pour les datacenters », blog.schneider-electric [en ligne], [Vu le 15/04/2020], disponible sur : https://blog.se.com/fr/datacenters/2017/08/25/tendance-free-cooling-data-centers/

Gonguet J. (2015), « Peut-on gérer la croissance effrénée des data-centers du Grand Paris » [en ligne], Latribune, [Vu le 18/04/20], disponible sur : https://www.latribune.fr/economie/france/peut-on-gerer-la-croissance-effrenee-des- data-centers-du-grand-paris-474994.html

La Poste. « Mon calcul CO2 », [vu le 17/04/20], disponible sur : http://objectifzeroco2.laposte.fr/

Marashi A. (2020), « How to improve data center power consumption & energy efficiency ? » [en ligne], Vxchnge, [Vu le 28/04/20], disponible sur : https://www.vxchnge.com/blog/power-hungry-the-growing-energy-demands-of-data- centers

Ministère de la transition écologique et solidaire. (2018), Bilan énergétique de la France en 2018, [Rapport], Statistiques.developpement-durable, [Vu le 10/04/20], disponible sur : https://www.statistiques.developpement- durable.gouv.fr/sites/default/files/2019-04/datalab-essentiel-173-bilan-energetique-provisoire-2018-avril2019.pdf

Ministère de la transition écologique et solidaire. ”numérique et consommation énergétique” [en ligne], [Vu le 10/04/20], disponible sur : https://ree.developpement-durable.gouv.fr/themes/pressions-exercees-par-les-modes-de-production-et-de-consommation/prelevements-de-ressources-naturelles/energie/article/numerique-et-consommation-energetique

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