Cette astuce pourrait réduire de 56 % la consommation d’énergie liée au refroidissement des parcs de serveurs

Au lieu de chercher de nouveaux moyens de refroidir les centres de données, une nouvelle étude a permis de réaliser des économies d’énergie considérables en modifiant la conception des serveurs pour qu’ils fonctionnent à des températures plus élevées.

Par Sarah DeWeerdt (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)

Les parcs de serveurs jouent un rôle de plus en plus important dans le fonctionnement de la société moderne; or, ils consomment une énorme quantité d’énergie (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre). La consommation d’énergie par mètre carré des centres de données peut être jusqu’à 100 fois supérieure à celle d’un immeuble de bureaux classique. Selon une nouvelle étude, l’exploitation des centres de données à une température plus élevée pourrait permettre d’économiser jusqu’à 56 % de l’énergie de refroidissement dans le monde.

Le refroidissement représente plus d’un tiers de la consommation d’énergie (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) des centres de données. De nombreuses recherches ont été menées afin de trouver des moyens de rendre le refroidissement plus écoénergétique. Cette nouvelle étude bouleverse la donne et propose de repenser la conception des serveurs de sorte qu’ils nécessitent moins de refroidissement actif.

Les premiers serveurs surchauffaient facilement, et les centres de données étaient maintenus à une température si froide que le personnel technique devait porter des parkas. De cet héritage découle l’idée que les centres de données doivent préférablement être maintenus à une température froide. Les progrès technologiques ont permis de produire des serveurs beaucoup plus robustes, capables de fonctionner à plus de 30 °C (86 °F), mais la plupart des centres de données fonctionnent actuellement à une température se situant entre 20 et 25°C (de 68 à 77 °F).

Pour maintenir les centres de données au frais, on fait passer l’air réchauffé par le fonctionnement des serveurs à travers des serpentins d’eau afin de le refroidir. L’eau des serpentins est maintenue à basse température soit à l’aide de refroidisseurs, soit en utilisant l’air froid de l’extérieur. De nombreux centres de données sont aujourd’hui construits dans des climats froids pour permettre ce procédé, connu sous le nom de refroidissement naturel, qui consomme beaucoup moins d’énergie que les refroidisseurs.

Dans cette nouvelle étude, l’équipe de recherche a voulu savoir comment exploiter au maximum le processus de refroidissement naturel. Ils ont utilisé les données météorologiques de 57 villes afin de modéliser le fonctionnement et la consommation d’énergie des systèmes de refroidissement des centres de données dans 19 zones climatiques du monde entier.

Avec une température de fonctionnement de 41 °C, les centres de données du monde entier pourraient compter presque entièrement sur le refroidissement naturel tout au long de l’année, indique l’équipe dans la revue Cell Reports Physical Science. Celle-ci désigne cette température comme étant la « température universelle de refroidissement naturel ».

Les centres de données maintenus à des températures de 41 °C pourraient consommer de 13 à 56 % d’énergie de refroidissement en moins par rapport à des centres de données maintenus à 22 °C, en fonction de la zone climatique. Or, le refroidissement naturel étant déjà largement utilisé dans les parcs de serveurs situés dans des régions froides, le potentiel d’économie énergétique y est limité.

La température nécessaire pour permettre à un centre de données de faire un usage optimal du refroidissement naturel dépend de la température et de l’humidité d’un lieu donné. Par exemple, les températures locales idéales en fait de refroidissement naturel sont de 39 °C (102,2 °F) pour Pékin, de 38 °C (100,4 °F) pour Kunming et de 40 °C (104 °F) pour Hong Kong.

Pour que les centres de données puissent fonctionner à 41 °C, les ingénieurs devront mettre au point des serveurs fiables, dont l’efficacité computationnelle (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) ne sera pas diminuée et dont la consommation d’énergie n’augmentera pas en raison de l’activation de ventilateurs de refroidissement intégrés à cette température.

Certains des serveurs les plus perfectionnés actuellement disponibles peuvent déjà fonctionner à des températures maximales de 40 °C ou 45 °C. Toutefois, ces machines coûtent particulièrement cher et leur utilisation n’est pas très répandue.

Selon les chercheurs, ces résultats fournissent aux ingénieurs responsables des serveurs et aux concepteurs de centres de données un objectif concret à atteindre dans la préparation des prochaines générations de serveurs et de centres de données.

Source : Zhang Y. et coll., « The global energy impact of raising the space temperature for high-temperature data centers  (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)», Cell Reports Physical Science, 2023.

Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2023/10/this-one-trick-could-slash-cooling-energy-use-on-server-farms-by-up-to-56-percent/ (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)

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Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), la Durabilité à l’Ère Numérique (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) et le pôle canadien de Future Earth (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre).