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01 Sep 2021

Récupérer l’énergie perdue des datacenters : mythe ou réalité ?

Jean-Paul Beaudet
Le réseau de chauffage de Val d'Europe raccordé à un centre informatique va distribuer l'eau chaude dans toute la ZAC du Prieuré (c) Dalkia
Les technologies numériques telles que le « cloud », l’Internet des objets (IoT), le big data, l’e-commerce, les plates-formes sociales, nécessitent des infrastructures de traitement et de stockage de plus en plus nombreuses et de plus en plus énergivores. Et comme la plus grande partie de cette énergie est rejetée dans l’atmosphère sous forme de chaleur, il faut bien se poser la question de sa récupération/utilisation. Des réalisations existent et de nouveaux projets et solutions techniques se développent.

Les chiffres parlent d’eux-mêmes : en 2016, 3 % de l’électricité mondiale sont consommés par les datacenters et les estimations prévoient une part de 13 % d’ici à 2030. De plus en plus de datacenters se construisent aux quatre coins de la planète pour traiter, stocker, échanger de plus en plus de données. Selon le cabinet IDC qui étudie le marché des technologies de l’information, ils seront plus de 8 millions dans le monde en 2017, hébergeant plus de 45 millions de serveurs. Des serveurs qu’il faut alimenter en électricité avec des transformateurs, onduleurs, des groupes électrogènes de secours, mais surtout des serveurs qu’il faut refroidir. Et ce refroidissement consomme souvent 30 à 60 % de l’électricité entrant dans le centre suivant son âge et les technologies utilisées pour son refroidissement.

1) De l’utilisation des ressources naturelles pour le refroidissement à la récupération de chaleur

Datacenter de CFI Informatique avec récupération de chaleur issue du free cooling. (c) Schneider Electric

La première étape sera de moins consommer au niveau des applications, cela peut aller de l’utilisation de serveurs plus performants et moins énergivores, mais aussi d’arrêter certains équipements la nuit ou de faire la chasse aux serveurs « comateux » qui utilisent de l’énergie sans apporter de services. Des outils permettent de plus en plus d’identifier ces serveurs non utiles pour arriver à une utilisation efficace des ressources.

La deuxième étape pourra être d’utiliser des équipements et solutions d’alimentation sécurisée, de distribution électrique et de refroidissement plus performants et moins gourmands en énergie : onduleurs et transformateurs avec des rendements élevés sur toute la courbe de charge, équipements modulaires pour suivre la montée en charge du datacenter, et, pour le refroidissement, des solutions comme le free cooling ou l’utilisation d’une nappe phréatique.

Quand toutes ces solutions auront été envisagées ou mises en œuvre, la question pourra se poser de la récupération de la chaleur générée par le fonctionnement du datacenter. On parle alors de chaleur « fatale » rejetée dans l’air ou plus rarement dans l’eau (nappe ou rivière). La récupération/réutilisation de cette chaleur peut conduire à deux axes de valorisation qui peuvent être complémentaires : une valorisation interne pour répondre aux besoins de chaleur du site et/ou une valorisation externe pour répondre aux besoins d’autres entreprises, équipements collectifs (piscine, gymnase), zone industrielle ou commerciale.

Dans le premier cas, cela devra être pris en compte dans la conception du bâtiment ou de sa rénovation alors que pour une valorisation externe le passage par un réseau de chaleur sera probablement nécessaire.

 

2) Des réseaux de chaleur qui retrouvent leur intérêt

Ces réseaux créés pour produire et distribuer de la chaleur pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire à un ensemble de bâtiments s’étaient beaucoup développés dans les grandes agglomérations dans les années 1950 à 1970 avec l’installation de réseaux de chauffage urbains avant d’être concurrencés par des productions locales à partir des énergies fossiles ou d’électricité. Mais ces réseaux retrouvent un intérêt et se développent depuis quelques années avec la production de chaleur renouvelable (biomasse, géothermie, bois) et la récupération de chaleur fatale de process industriels ou numériques. Des solutions qui, avec l’envolée des prix des énergies fossiles et de l’électricité, deviennent compétitives. Et ces réseaux deviennent plus « intelligents » et communicants pour optimiser leur fonctionnement et gérer les fluctuations de la demande et plus verts en s’alimentant à partir de ces productions renouvelables ou en récupérant cette chaleur perdue des process. Des solutions qui vont dans le sens de la « Transition énergétique pour la croissance verte » et des actions engagées dans les territoires pour atteindre ses objectifs. Un fonds chaleur soutient depuis 2015 la récupération de la chaleur fatale : en 2015, 20 installations de récupération de chaleur fatale ont été soutenues par l’ADEME pour un montant de 7 M€ (les chiffres de 2016 ne sont pas connus). Les projets peuvent également être aidés par le dispositif des CEE – Certificats d’économies d’énergie.

Une des premières réalisations sur une grande échelle en France a été celle du Val d’Europe à  Bailly-Romainvilliers (77), près de Disneyland Paris. La chaleur, issue du refroidissement d’un datacenter de 8 000 m2 situé à quelques centaines de mètres d’une centrale d’énergie et d’un réseau de chaleur exploité par Dalkia, est récupérée par deux échangeurs. Ces échangeurs fournissent une eau à 48 °C injectées dans le réseau. Une puissance maximale de 7,8 MW thermique peut être extraite du datacenter, avec au besoin l’apport d’une centrale au gaz naturel. Ce datacenter chauffe ainsi un centre aquatique et les bâtiments d’un parc d’entreprises. Ce centre aquatique a été implanté en face de la centrale d’énergie pour réduire les pertes. Cette récupération est rentable grâce à l’adéquation entre la chaleur récupérable dans le datacenter et la demande thermique de la ZAC

 

3) Des universités chauffées par leurs centres informatiques

En 2015, l’Université de Bourgogne-UB a inauguré un datacenter de 675 m2 centralisant toutes les infrastructures informatiques du campus bourguignon. Anne-Laure Gremaud, responsable marketing de Jerlaure, concepteur du datacenter, explique : « Le besoin maximal de cette université pour chauffer ses bâtiments répartis sur 115 hectares atteint 12 MW. Le centre de données lui fournit toute l’année 0,5 à 0,8 MW. » Le datacenter a été installé près d’une chaufferie au gaz.

Schéma de l’installation de l’Université de Bourgogne à Dijon (c) Jerlaure

« L’ensemble de l’installation a duré une année, précise Anne-Laure Gremaud, et le retour sur investissement pour l’UB est rapide avec un amortissement au bout de 2 ans. »

Un exemple que devrait suivre l’Université de Strasbourg qui a confié à Jerlaure la conception et le suivi de la réalisation de son futur  datacenter qui devrait ouvrir à mi-2018. Ce datacenter de 400 m2 va allier « geocooling » et récupération de chaleur : refroidissement par géothermie sur nappe avec deux puits de pompage et valorisation de la chaleur fatale dans un réseau de chauffage à haute température. Deux types de température sont distribués pour permettre l’utilisation de tous types d’équipements de refroidissement terminaux.

Des réalisations existent aussi à l’étranger telles que le datacenter d’Atos installé à Helsinki et qui, par son raccordement par PAC au réseau de chaleur de la ville, chauffe 4 500 logements. Apple, de son côté, investit dans la construction d’un méga-datacenter au Danemark (un investissement de 950 M$), alimenté intégralement en énergies renouvelables et dont la chaleur fatale sera récupérée pour être injectée dans un réseau de chaleur local.

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