Les data centers consomment entre 2 % et 3 % de l’électricité mondiale, selon l’Agence internationale de l’énergie. En 2023, ces infrastructures ont absorbé environ 350 TWh. Cette consommation progresse sous l’effet de la généralisation du cloud, du streaming vidéo, du commerce en ligne et des applications d’intelligence artificielle. Identifier précisément les postes les plus énergivores permet de comprendre où se situent les marges d’amélioration réelles.
Les postes énergétiques dominants dans un data center
Les serveurs et accélérateurs de calcul
Un serveur standard équipé de 2 processeurs appelle en moyenne une puissance comprise entre 200 W et 500 W, soit 0,2 kWh à 0,5 kWh pour une heure de fonctionnement continu. Dans un rack1 complet, la puissance appelée2 varie généralement entre 5 kW et 15 kW.
Dans les installations dédiées à l’intelligence artificielle, un rack peut dépasser 50 kW. Une seule carte graphique spécialisée pour l’IA peut consommer plus de 300 W. Lorsque plusieurs dizaines de ces cartes sont regroupées dans un rack, la puissance électrique devient comparable à celle d’un immeuble résidentiel.
À l’échelle d’un data center, les serveurs et accélérateurs de calcul représentent environ 50 % de l’électricité totale consommée.
Les systèmes de refroidissement et de gestion thermique
Chaque kilowatt utilisé par les serveurs est transformé en chaleur. Cette chaleur doit être extraite en continu pour maintenir les équipements autour de 20 à 27 oC, plage recommandée par l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). Dans de nombreux data centers construits avant 2015, le refroidissement représente entre 35 % et 40 % de la consommation électrique.
Les installations récentes optimisent la circulation d’air en séparant physiquement l’air chaud de l’air froid. Cette organisation réduit le mélange des flux et diminue la puissance nécessaire aux ventilateurs. Dans les régions au climat froid, l’air extérieur est utilisé directement pendant plusieurs mois par an. Cela peut abaisser la part du refroidissement autour de 20 % à 25 % de la consommation globale d’électricité. Dans les régions chaudes et humides, cette part peut dépasser 45 %, car les circuits de refroidissement fonctionnent presque en continu.
Les équipements réseau et baies de stockage
Les commutateurs réseau à très haut débit consomment entre 2 KW et 5 kW par châssis selon le nombre de ports actifs. Les routeurs centraux dépassent parfois 10 kW. Bien que chaque appareil semble modeste comparé à un rack, leur multiplication augmente rapidement la consommation électrique dans les data centers.
Le stockage constitue également un élément important de la consommation. Une baie contenant plusieurs dizaines de disques durs peut consommer entre 3 KW et 8 kW. Les solutions à mémoire flash consomment moins par unité de capacité, mais leur densité élevée maintient une demande électrique continue.
Au total, les équipements réseau et les systèmes de stockage représentent entre 10 % et 15 % de l’électricité consommée dans un data center.
Les systèmes de secours et les équipements auxiliaires
Les groupes électrogènes ne consomment pas en permanence, mais les batteries associées restent continuellement chargées. Les systèmes au lithium ou au plomb sont maintenus à tension nominale3 afin de prendre le relais automatiquement en cas de coupure. Cette mise sous tension permanente absorbe plusieurs dizaines de kilowatts selon la capacité installée.
Les dispositifs de sécurité, l’éclairage, la surveillance et les systèmes de détection incendie s’ajoutent à cette base énergétique. Individuellement modestes, ces équipements représentent collectivement entre 3 % et 5 % de la consommation totale.
L’ensemble des systèmes de secours et des autres équipements consomme entre 7 % et 10 % de l’électricité d’un data center.
Les leviers techniques de réduction de la consommation énergétique
L’optimisation de la charge informatique
Dans de nombreux environnements traditionnels, les serveurs fonctionnent en moyenne à moins de 40 % de leur capacité réelle. Autrement dit, plus de la moitié de leur puissance de calcul reste inutilisée alors que la machine continue de consommer presque autant d’électricité qu’à pleine charge.
En concentrant plusieurs applications sur un même serveur au lieu de les répartir sur des machines distinctes, il devient possible d’augmenter le niveau d’utilisation de chaque équipement. Cette gestion permet de supprimer des serveurs inutiles et de réduire directement la puissance électrique totale installée.
La modernisation des systèmes de refroidissement
Dans de nombreux centres de données, l’air chaud rejeté par les serveurs se mélange encore partiellement à l’air froid envoyé en façade des baies. Ce mélange oblige les ventilateurs et les équipements de production de froid à travailler davantage pour maintenir une température stable.
Lorsque les allées chaudes et froides sont physiquement séparées et confinées, l’air circule de manière contrôlée. Les ventilateurs tournent moins vite et la puissance électrique nécessaire diminue directement.
L’amélioration du rendement électrique interne
Le remplacement d’anciens systèmes d’alimentation par des modèles ayant un rendement supérieur à 90 % réduit les pertes continues. Sur un site de 30 MW, un gain de 2 points de rendement représente environ 600 kW économisés en permanence.
En simplifiant le trajet de l’électricité et en réduisant le nombre de conversions entre courant alternatif et courant continu, on limite la perte d’énergie sous forme de chaleur. Moins de chaleur générée signifie moins de travail pour les systèmes de refroidissement et une utilisation plus directe de l’électricité pour les serveurs.
La conception architecturale et l’implantation géographique
L’implantation dans des régions où la température moyenne annuelle est inférieure à 10 °C réduit fortement la charge de refroidissement. Les centres construits dans ces zones enregistrent souvent un PUE4 inférieur à 1,3, alors que les sites situés en climat chaud ont fréquemment un PUE supérieur à 1,6.
Le dimensionnement progressif évite de maintenir sous tension des équipements inutilisés. Construire par modules permet d’ajouter de la capacité uniquement lorsque la demande augmente réellement.
Le pilotage énergétique et l’approvisionnement bas carbone
La surveillance en temps réel de la consommation par zone permet d’identifier immédiatement toute variation anormale. Les gestionnaires peuvent ainsi ajuster la répartition des charges ou modifier les paramètres thermiques pour stabiliser l’utilisation d’électricité.
Les contrats d’achat d’électricité issue de sources bas carbone n’agissent pas directement sur la quantité consommée, mais réduisent l’impact environnemental de chaque kilowattheure utilisé. En choisissant des fournisseurs d’énergie verte, les data centers peuvent limiter les émissions de gaz à effet de serre liées à leur fonctionnement, tout en maintenant la continuité et la fiabilité de leurs opérations.
Notes de bas de page
- Rack : armoire permettant de ranger des équipements informatiques tels que des disques durs, des routeurs et des commutateurs. ↩︎
- Puissance appelée : quantité d’électricité utilisée par les appareils électriques fonctionnant à un moment donné dans un data center, une maison ou une entreprise. ↩︎
- Tension nominale : tension électrique permettant à un équipement de fonctionner normalement. ↩︎
- PUE (Power Usage Effectiveness : efficacité de l’utilisation de l’électricité) : indicateur qui mesure l’efficacité énergétique d’un data center. Plus le PUE est proche de 1, plus l’installation est efficace. ↩︎
