[Article Redshift] Comment le refroidissement par eau des Data Centers change le jeu de la durabilité

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Alors que le développement des Data Centers monte en flèche, la consommation de carbone augmente également. Mais le refroidissement par eau de ces bâtiments représente aussi une belle opportunité pour la durabilité et l’efficacité.

Un article de Patrick SissonSource sur le site Redshift en anglais ici.

Refroidissement par eau des Datas Centers

La croissance exponentielle des data centers devrait doubler d’ici une décennie, créant un défi en matière de construction et de ressources. Les conditions de sécheresse actuelle et le changement climatique poussent l’industrie des data centers à être plus consciencieuse et durable.
Le BIM (Building Information Modeling) aide l’innovateur californien de data centers Nautilus à gagner du temps sur la conception et l’analyse.
Le système modulaire dense et refroidi par eau innovant de Nautilus atteint une efficacité et une densité significatives par rapport aux conceptions de data centers standards.
Une conception plus durable de ces derniers peut démultiplier l’accès à une informatique plus efficace et plus rapide pour un plus grand nombre de personnes.

La chaleur générée par Internet ne provient ni de la dernière vidéo en vogue, du sujet tendance ou d’une danse originale sur TikTok. Il provient de près de 8 000 immenses data centers remplis de serveurs connectés au Web, couvrant le monde entier et fournissant le stockage de données nécessaire à la vie numérique de nos sociétés et des habitants de notre planète. Comme les étoiles, ces sites brillent de mille feux, consommant environ 1 % de l’énergie mondiale, soit bien plus que de nombreux petits pays.

Tout comme le monde numérique, les téraoctets de données sans fin qui le sauvegardent augmenteront, tout comme la constellation de data centers, dont le nombre devrait doubler en moins d’une décennie. La solution pour créer plus de ces installations de manière durable repose sur une construction plus verte, une utilisation plus intelligente de l’énergie, de nouvelles méthodes de refroidissement et une conception modulaire pour rendre les systèmes plus efficaces.

Créer des data centers nouvelle génération

La société californienne Nautilus Data Technologies cherche à modifier la conception et le déploiement des installations de données. Ils constituent un élément crucial de l’infrastructure numérique et sont confrontés à des demandes concurrentes de croissance exponentielle et de responsabilité environnementale. Cette société a inventé une nouvelle disposition d’installations modulaire informée par une itération constante via le processus BIM (Building Information Modeling). Ce processus exploite la puissance du refroidissement à base d’eau et un châssis reproductible fabriqué en usine qui raccourcit considérablement les processus de conception et de construction.

« Pouvoir modéliser entièrement le flux de chaleur dans un bâtiment, ainsi que sa consommation électrique, et tout présenter en 3D est vraiment ce qui nous aide à innover », déclare Patrick Quirk, directeur de la technologie chez Nautilus. « Le BIM crée une boucle de rétroaction vertueuse qui réduit le temps consacré à la conception et à l’analyse. »

Il se passe beaucoup de choses derrière les façades extérieures rectangulaires et fades des installations de gestion des données d’aujourd’hui. En règle générale, les racks d’ordinateurs des data centers standard, conçus comme des versions progressivement agrandies et refroidies par air avec des systèmes abritant les ordinateurs centraux de conception ancienne, génèrent jusqu’à 10 kilowatts de chaleur.

La conception du Data Center Nautilus utilise des boucles d’eau froide silencieuses et fermées, qui échangent de la chaleur et transfèrent rapidement la chaleur générée par les racks de serveurs, éliminant ainsi la consommation d’eau et réduisant la consommation d’énergie de 30 %. Il peut gérer des racks de 100 kilowatts, ce qui protège efficacement le système contre des années de mises à niveau technologiques, des serveurs plus puissants et une adoption plus large de l’intelligence artificielle (IA) et de l’apprentissage automatique (machine learning). En supprimant les inefficacités, ce système donne au client le choix entre le refroidissement traditionnel, direct sur puce ou l’immersion dans la salle de données de tous les équipements de refroidissement plus rapidement et plus efficacement.

Le système Nautilus utilise également des conceptions modulaires standardisées fabriquées en usine, qui permettent un déploiement plus rapide, des coûts réduits et des opérations efficaces. Quirk affirme que le système est fabriqué à 70 % en usine, une efficacité qui permet une réplication facile et une conception plus personnalisée sur site. Les modules préfabriqués peuvent facilement être transportés et assemblés sur place, ce qui accélère l’obtention des approbations et la construction de nouvelles installations. Le PDG de Nautilus, Jim Connaughton, est enthousiasmé par l’opportunité offerte de se déployer facilement à proximité des centres habités. Cette approche utilise une disposition plus dense des serveurs et aucune consommation d’eau, ni aucun gaspillage supplémentaires, une ressource de plus en plus importante, en particulier dans le monde des data centers.

data center water cooling
La disposition des installations modulaires Nautilus est optimisée grâce au BIM. Avec l’aimable autorisation de Nautilus.

Les défis du refroidissement par eau

Le défi de refroidir ces installations toujours plus puissantes a poussé de nombreux concepteurs à adopter l’eau, un fluide caloporteur qui refroidit 3 500 fois plus efficacement que les systèmes de climatisation traditionnels. C’est logique : par une chaude journée, il est plus rafraîchissant de sauter dans une piscine que de se tenir près d’un climatiseur. Et avec la croissance rapide des hyperscalers, des utilisateurs comme Amazon et Meta ont besoin de capacités de cloud computing massives, de sorte que l’énergie et les ressources de refroidissement deviennent plus importantes, poussant les principaux développeurs à s’équiper de solutions alternatives.

C’est là que réside un défi environnemental clé, selon Landon Marston, professeur adjoint de génie civil et environnemental à Virginia Tech, qui étudie de près les questions de durabilité dans l’industrie des datas centers. Il a constaté que l’utilisation de l’eau n’est généralement pas prise en compte dans l’emplacement des data centers, et que la sécheresse et les pénuries imminentes dans certaines régions du pays élargissent l’empreinte de ces centres, menaçant même la stabilité de leur fonctionnement.

Les municipalités prennent conscience du coût environnemental réel des data centers, dont la plupart manquent d’une approche de gestion et maintenance véritablement durables. Le système Nautilus, qui ne consomme pas d’eau, représente un changement : c’est un système de refroidissement à base d’eau qui n’épuise pas les ressources locales. « Alors qu’une grande partie de l’ouest des États-Unis connaît actuellement des conditions de sécheresse historiques, certains opérateurs de data centers commencent à réfléchir plus sérieusement aux besoins en eau de leurs data centers et à l’impact sur l’environnement et la population, ainsi qu’à la façon dont les pénuries d’eau présentent un risque pour leurs opérations », déclare Marston.

Les systèmes Nautilus, qui peuvent être utilisés sur terre près de n’importe quel plan d’eau ou, comme le premier data center mis en service à Stockton, en Californie, peuvent flotter au-dessus de l’eau elle-même, et ils illustrent l’adaptabilité du modèle Nautilus. Connaughton affirme que la capacité du data center modulaire à être placé sur une barge permet une expédition facile à travers le monde, en particulier vers les marchés en développement qui ont besoin d’une infrastructure numérique à assemblage rapide.

L’essor des systèmes modulaires

La vision modulaire de Nautilus permet de réduire les coûts et de débloquer une utilisation plus efficace des ressources. L’efficacité de l’utilisation de l’énergie (PUE) est une mesure courante de l’efficacité de ces installations. Un score inférieur représente plus d’efficacité ; cela a tendance à être d’environ 2,5 via les climatiseurs de salle informatique à l’ancienne. Le système Nautilus atteint un PUE encore meilleur ; la société affirme que le chiffre ne dépasse jamais 1,15.

Mais, en fin de compte, il ne s’agit pas seulement de durabilité ou de gain de temps sur le chantier. Connaughton considère que la durabilité est étroitement liée au potentiel de l’industrie : la puissance de calcul libérée peut aider à résoudre d’autres problèmes clés de durabilité. Mais cela ne se produira pas si l’industrie elle-même épuise les ressources et génère des émissions importantes.

« Il est essentiel d’avoir une infrastructure correcte et largement disponible et de le faire d’une manière qui ne cause pas de dommages environnementaux importants pour mener à bien la tâche d’élever la durabilité pour tout le monde partout », a déclaré Connaughton. « Nous sommes à l’avant-garde d’un tsunami d’opportunités autour de l’accès au numérique pour tous. »

Source sur le site Redshift en anglais ici.

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