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L’efficacité énergétique : le défi des data centers

De nombreux débats ont déjà été consacrés à l’efficacité énergétique des data centers, depuis son évaluation jusqu’à son amélioration au niveau de deux éléments clés : l’alimentation énergétique et le système de refroidissement utilisé. Découvrons ensemble ce qu’il en est aujourd’hui de l’efficacité énergique des data centers, et ce qu’il pourrait en être demain.

La température d’un datacenter doit constamment être comprise entre 20°C et 22°C. A ce titre, le refroidissement des serveurs 24/24 heures, 7 jours sur 7 tout au long de l’année est une nécessité.

 

Le Free Cooling : un système de refroidissement efficace ?

Le Free Cooling, est un système dont tout le monde parle pour des raisons essentiellement économiques, mais que vaut vraiment cette solution ?

Le Free Cooling est un procédé qui consiste à utiliser l’air extérieur lorsque celui-ci est suffisamment frais (en moyenne 14°) pour refroidir les serveurs d’un datacenter. Dans les zones tempérées, ce système est efficace environ 180 jours par an du fait des températures peu élevées. Un refroidissement utilisant cette technologie a l’avantage de ne consommer que peu d’énergie et d’avoir ainsi une certaine autonomie énergétique.

Lorsque la température de l'air extérieur passe en dessous d’une température donnée, une vanne modulante dévie la totalité, ou une partie, de l'eau de refroidissement. Cette dernière ne passe alors plus dans le refroidisseur existant mais dans le système de Free Cooling lequel la refroidit naturellement grâce à la basse température de l’air extérieur. Lorsque cela est nécessaire (lorsque la température extérieure est supérieure à 30°C par exemple), une pompe à chaleur peut prendra le relais, selon les recommandations de l’ASHRAE, L’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.

Utiliser l’air frais lorsque celui-ci est inférieur à ces températures permet un gain sur la facture électrique de l’ordre de 30 à 50% !
Notez qu’avec le Free Cooling, il est important de contrôler la qualité de l’air (poussières) ainsi que son taux d’humidité pour que le système reste efficace.

schema du refroidissement d'un datacenter en Free Cooling à air direct

 

Efficacité énergétique des data centers : que mesure vraiment le PUE ?

« Le PUE est un indicateur imparfait mais il a le mérite d’exister. », Mark Monroe, ex directeur exécutif du Green Grid

calcul du PUE, Power Usage Effectiveness

Le PUE (Power Usage Effectiveness) consiste à mesurer l’efficacité d’utilisation de l’énergie qui alimente le data center. Il s’agit d’évaluer sur un an la quantité d’énergie totale consommée par le site, par rapport à la quantité d’énergie nécessaire au fonctionnement des équipements informatiques.

Le PUE est l’indicateur utilisé pour comparer les performances énergétiques des datacenters entre eux. Plus le PUE est proche du chiffre 1, moins le data center consomme d’énergie, et plus il est considéré comme « éco-responsable », un critère devenu incontournable pour les décideurs informatiques.

A titre d’exemple, il y a 5 ans, un data center standard affichait un PUE de l’ordre de 2 à 3 alors que les data centers les plus efficaces aujourd’hui affichent entre 1,3 à 1,5. Le gain économique est donc très important. Malheureusement, le PUE est imparfait car son calcul n’intègre pas 3 données essentielles :

  1. L’emplacement géographique du site : la température extérieure est essentielle pour l’efficience énergétique d’un data center, qui n’aura pas le même PUE selon sa localisation géographique. Un data center situé en Finlande n’aura pas les mêmes besoins en refroidissement qu’un data center au Maroc.
  2. Le taux de disponibilité : les éléments redondants augmentent fortement les pertes énergétiques.
  3. Le taux de charge du data center : ce taux est important. Avec 20% de sa charge nominale, un data center aura un PUE plus mauvais que s’il était chargé à 80%, même s’il consomme moins d’énergie.

 

Le PUE : un indicateur qui se professionnalise pour devenir une référence

Lors de la conférence Data centre Europe 2014 à Monaco, de très nombreuses conférences ont traité de ce sujet indiquant le besoin de clarifier et aussi de normaliser le PUE. A titre d’exemple, Google a présenté un système d’intelligence artificielle permettant à l’ensemble des serveurs de réagir toutes les 30 secondes pour prendre des décisions en fonction des changements climatiques du data center, et de les historiser afin d’obtenir un PUE réactualisé en permanence. On note que le PUE devient un critère de sélection. La Commission Européenne en a fait un indice de référence dans son « Code of Conduct on Data Centres Energy Efficiency ». Le Green Grid a quant à lui annoncé le passage du PUE en une norme ISO.

 

Green Revolution Cooling : l’avenir du refroidissement des data centers ?

La société Green Revolution Cooling a mis en place une solution innovante dans le refroidissement des serveurs, en procédant à l'immersion des serveurs dans l’huile.

Comment fonctionne le Green Revolution Cooling ?
L’huile est un meilleur conducteur de chaleur que l’air. Partant de ce constat, l’huile permet ainsi d’évacuer plus facilement la chaleur et surtout de faire de la haute densité avec un ratio au m² impossible dans un environnement traditionnel refroidit à air : une densité supérieure à 100 kW IT pour un simple container de 42 U de large. L’huile utilisée est non toxique, sans odeur et ne dégrade pas les composants électroniques selon la société GRC.
Le seul prérequis pour pouvoir immerger un serveur est de retirer préalablement les ventilateurs, et de mettre les disques à l’extérieur ou de les protéger avec un boitier étanche.

Innovation à suivre donc …

 

 

Pascal Rehm
Responsable Infrastructures