Selon le rapport annuel de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) sur l’électricité, la consommation d’énergie des centres de données devrait augmenter et, d’ici 2026, les centres de données auront consommé plus de 1 000 TWh d’électricité dans le monde. En 2022, les centres de données ont consommé 460 TWh d’électricité.

Le développement du matériel informatique moderne capable de fournir une capacité de calcul accrue, ainsi que l’adoption généralisée de technologies avancées d’analyse de données, d’intelligence artificielle et d’apprentissage automatique, sont les principaux moteurs de cette expansion graduelle.

L’utilisation de la technique de refroidissement par liquide constitue une solution viable à ce problème, offrant des approches modernes pour refroidir les infrastructures des centres de données de manière plus efficace et durable. Les fournisseurs de centres de données peuvent réduire leurs coûts d’exploitation globaux et permettre aux infrastructures de fonctionner à des températures plus élevées avec des densités de puissance supérieures en utilisant la méthode de refroidissement par liquide.

Technologie de refroidissement par liquide

L’utilisation de différents agencements de liquide pour maintenir des niveaux de température appropriés dans les centres de données est connue sous le nom de technologie de refroidissement par liquide. Ce type de refroidissement est plus efficace que l’approche traditionnelle par air. Cette méthode produit des résultats de refroidissement plus efficaces dans l’ensemble puisque les liquides transportent la chaleur plus efficacement que l’air.

De multiples types de méthodes de refroidissement par liquide sont utilisés. Quelques-unes d’entre elles sont :

Refroidissement direct par liquide : Cette méthode fait circuler le liquide vers le CPU ou le GPU, utilise un échangeur thermique pour retirer la chaleur du liquide chauffé, puis renvoie le liquide vers l’équipement.

Refroidissement par immersion : L’équipement informatique est immergé dans un liquide non conducteur (pas de l’eau) pour retirer la chaleur et dissiper la chaleur dans un environnement fonctionnant à 50°C ; ensuite, le liquide est refroidi en passant par l’échangeur thermique.

Refroidissement par immersion à deux phases : Dans cette méthode, la chaleur est transférée de l’équipement informatique au liquide circulant, qui change alors d’état pour devenir un gaz et, dès que le gaz s’élève au-dessus de la piscine de liquide, le condenseur transforme de nouveau son état en liquide.

Refroidissement évaporatif à deux étages : Cette méthode est également connue sous les noms de refroidissement direct / indirect. Il y a des coussinets dans lesquels l’eau peut être fournie et lorsque cette eau s’évapore, la température de l’air ambiant diminue également et cet air est envoyé pour abaisser la température du centre de données. L’eau qui s’égoutte des coussinets est collectée au fond du refroidisseur et renvoyée aux coussinets. Cette technologie est particulièrement efficace dans les climats secs.

Refroidissement rapproché : Dans cette méthode, le rack de l’équipement et le système de refroidissement sont placés très près l’un de l’autre afin de réduire la consommation globale d’énergie, offrant ainsi des résultats plus efficaces que les autres techniques de refroidissement en réduisant l’espace entre l’infrastructure et les systèmes de refroidissement.

Avantages de la technologie de refroidissement par liquide

1. Réduction des contraintes d’espace : En mettant en œuvre des techniques de refroidissement par liquide, les exploitants de centres de données peuvent regrouper des équipements à forte performance ou à puissance élevée, ce qui peut réduire les besoins globaux en espace, ce qui n’était pas réalisable dans les centres de données traditionnels. Par exemple, dans les centres de données traditionnels, il y a une limitation de la puissance fournie dans les racks d’équipement et une grande quantité d’espace demeure inutilisée ; cependant, dans les centres de données alimentés par le refroidissement par liquide, ces racks d’équipement peuvent fonctionner à pleine capacité et répondre à la densité de puissance requise.
2. Rentabilité : Grâce à la mise en œuvre du refroidissement par liquide, le coût énergétique global du centre de données peut être considérablement réduit puisque les liquides ont une conductivité thermique supérieure à celle de l’air, ce qui nécessite moins d’énergie pour le refroidissement et réduit le coût énergétique associé. Cette technique offre des avantages économiques à long terme, même si les investissements initiaux dans les installations peuvent être plus élevés que ceux des systèmes traditionnels.
3. Soutenir la durabilité : Les systèmes de refroidissement par liquide consomment moins d’énergie opérationnelle et augmentent l’efficacité globale de l’infrastructure, ce qui permet d’obtenir des opérations plus durables et de réduire les émissions de carbone. Cela est très important dans le contexte actuel où la demande de puissance de calcul augmente avec l’adoption de l’IA / l’apprentissage automatique, le calcul haute performance, les analyses de données avancées, etc.
4.  Réduction du bruit : Les systèmes de refroidissement par liquide sont plus silencieux que les systèmes de refroidissement par air traditionnels qui utilisent des ventilateurs produisant un bruit continu, bien que dans certains systèmes de refroidissement par liquide, des ventilateurs fonctionnant à basse vitesse soient utilisés pour refroidir les radiateurs.
5. Contrôle opérationnel : Le système de refroidissement par liquide peut être dirigé vers des zones spécifiques en besoin de refroidissement et vers une infrastructure particulière en utilisation, réduisant ainsi la consommation d’énergie globale.

6. Amélioration des performances de l’infrastructure : Dans un système de refroidissement par liquide, il n’y a pas de limitation pour l’équipement fonctionnant selon la température car ce système évacue la chaleur de manière plus efficace, ce qui permet aux équipements de fonctionner à leur niveau maximal, augmentant ainsi l’efficacité globale des opérations et offrant de meilleures performances.

   Les systèmes de refroidissement par liquide remplaceront les systèmes de refroidissement traditionnels puisqu’ils offrent des solutions de refroidissement plus efficaces et réduisent l’efficacité d’utilisation de l’énergie (PUE) et l’efficacité d’utilisation totale (TUE) des installations de centre de données, en consommant moins d’énergie opérationnelle et en favorisant des méthodes de refroidissement plus durables pour l’ensemble de l’installation.

Comment le refroidissement par liquide peut-il compléter les objectifs de durabilité des exploitants de centres de données ?

1. Efficacité énergétique : En général, les solutions de refroidissement par liquide consomment moins d’énergie que les techniques traditionnelles de refroidissement par air. Grâce à l’évacuation efficace de la chaleur des serveurs et autres équipements, le refroidissement par liquide peut réduire la consommation d’énergie globale d’un centre de données et contribuer à atteindre des objectifs de durabilité en réduisant les coûts d’énergie et les émissions de carbone.
2. Récupération de chaleur : Certains systèmes de refroidissement par liquide récupèrent et réutilisent la chaleur excédentaire produite par les serveurs à des fins telles que la distribution d’eau chaude ou le chauffage des espaces. En réduisant la dépendance du centre de données aux sources de chauffage traditionnelles et en augmentant son efficacité énergétique, cette technologie de récupération de chaleur peut soutenir les objectifs de durabilité.
3. Optimisation de l’espace : Les technologies de refroidissement par liquide permettent souvent des architectures de calcul à plus haute densité, ce qui aide les centres de données à optimiser leur surface et à accueillir plus d’équipement dans le même espace au sol. Grâce à sa capacité à réduire l’impact environnemental, cette optimisation de l’espace peut se traduire par une réduction de l’utilisation des terres et des matériaux de construction, en conformité avec les normes de durabilité.
4. Efficacité hydrique : Même si les systèmes de refroidissement par liquide utilisent de l’eau comme refroidissant, ils peuvent être conçus pour fonctionner de la manière la plus efficiente possible, en utilisant moins d’eau globalement. Des techniques de refroidissement par liquide de pointe, telles que le recyclage de l’eau et les systèmes en boucle fermée, peuvent réduire l’empreinte hydrique des centres de données et minimiser leur impact sur les ressources en eau locales.
5. Intégration des énergies renouvelables : Les centres de données qui utilisent le refroidissement par liquide sont idéaux pour intégrer des sources d’énergie renouvelables comme l’énergie solaire ou éolienne. Les fournisseurs de centres de données peuvent ainsi améliorer encore leur bilan environnemental en s’éloignant des combustibles fossiles et en se tournant vers des sources d’énergie plus durables en combinant le refroidissement par liquide avec la production d’énergie renouvelable.
6. Durabilité du cycle de vie : Grâce à un refroidissement et une gestion thermique efficaces, les solutions de refroidissement par liquide peuvent prolonger la durée de vie des composants matériels, contribuant ainsi à la durabilité globale du cycle de vie des centres de données. Avec le temps, les systèmes de refroidissement par liquide peuvent aider à réduire les déchets électroniques et la consommation de ressources en diminuant la fréquence des mises à niveau et des remplacements d’équipements.

Dans l’ensemble, les exploitants de centres de données peuvent accroître la durabilité de leurs opérations en utilisant les technologies de refroidissement par liquide pour optimiser l’utilisation de l’espace, réduire la consommation d’eau, augmenter l’efficacité énergétique et s’intégrer aux énergies renouvelables. Les fournisseurs de centres de données peuvent démontrer leur engagement envers la responsabilité environnementale à l’ère numérique et s’aligner sur les initiatives de durabilité en intégrant le refroidissement par liquide dans leurs stratégies d’infrastructure.

Pour en savoir plus, vous pouvez nous écrire à l’adresse suivante : HCBU-PMG@hcl.com.

Référence : Electricity 2024 – Analyse - AIE ( Rapport AIE 2024)