Grin to Green #22

Bonjour à toutes et à tous et bienvenue,

Ici, on parle de start-ups à impact, de développement durable et de l'engagement des acteurs du rugby dans la lutte contre le réchauffement climatique.

Grin to Green, du sourire de ma passion à l’impact de ma vocation.

🕵️‍♂️ Chaque mois, je pars explorer un sujet et partage avec vous mes découvertes, ressources et startups qui participent, à leur manière, à rendre le secteur étudié plus éco-responsable.
Article : Data Center💾

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Greensights:Souvenir, souvenir. Le rugby en est rempli, des tonnes et des tonnes de récits, d’informations, d’interprétations aussi, qui sont stockés, conservés précieusement à l’abri de l’épreuve du temps. Tout ça pour alimenter la culture rugby et sans doute l’envie d’y jouer. C’est sur cette base de données, d’informations, de souvenirs que se sont constitués les plus grandes épopées & légendes du rugby.

Aujourd’hui, les données sont au centre du village. Au centre du terrain aussi. Le moindre de nos mouvements est enregistré, analysé et conservé dans des data center. Et Dieu sait que cet artifice, au cœur de nos vies et de nos activités est associé à une empreinte numérique, sociale et carbone sans précédent. La tension sur les data center invite à se demander s’il ne faut pas remettre l’impact au centre des données comme, autrefois, on aurait remis l’église au centre du village. Creusons le sujet ensemble.

🆕Grin to Green est de retour dans un tout nouveau format. Désormais, la newsletter se scinde en deux parties et vient s'inscrire dans un projet plus global avec le lancement prochain d'un podcast et l'écriture de deux livres.

Voici, dorénavant, l'équipe type de Grin to Green :

🔈Chaque fin de mois, une revue de l'actualité de l'écosystème impact.

📄L’actualité des levées de fonds, celles des fonds d’investissement à impact ainsi que quelques-unes des news impact qui ont croisé mon chemin.
🔎Chaque milieu de mois, une deep dive d'une industrie ou un article sur un sujet lié à l'impact.

📄Data center : remettre l’impact au centre des données.
📄Le marché des abeilles, du miel & des pollinisateurs
🎙Dans la continuité de la newsletter, à partir du mois de septembre 2023, je lancerais un podcast pour partir à la rencontre des personnes passionnées de rugby et engagées dans la lutte contre le réchauffement climatique.
📗A terme, l'objectif est d'écrire deux livres dont vous trouverez ci-dessous quelques chapitres, qui seront l'aboutissement et la continuité du triptyque Startup - Nature - Rugby.

✍Planète Ovale
3ème mi-temps : refaire le monde et la façon de le raconter.
La culture rugby au chevet de l’agriculture française ?
Végétariens : les bons vivants de demain.

✍Startup Ovale
Business plan et plan de jeu : rien ne se passe jamais comme prévu.
La gamification, redonner au jeu ses lettres de noblesses.
L’essai : l’étincelle gagnante.

Continuons à nous donner rendez-vous le dimanche à 15h, avant ou après le match, pour faire le plein d’inspirations sur les sujets impact de notre temps.

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🆕 Si vous souhaitez sponsoriser une partie ou la totalité de mes contenus, je vous invite à prendre contact par mail : adrien.vansteelant@skema.edu

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✍Data Centers, remettre l’impact au centre des données ?

Sommaire

Partie 1

💾 Data centers : de quoi parle t-on ?
🌎 Data centers: empreinte numérique & carbone
En Amont : Phase de construction du matériel et du bâtiment
En Cours : Phase d’exploitation & de fonctionnement du data center
En Aval : Phase de recyclage & fin de vie

Lire la partie 1

Partie 2

♻️ Solutions et pistes d'innovations
Décarboner la construction des centres de données
Décarboner la conception des matériels informatiques
Promouvoir la consommation d’énergies renouvelables
Avoir recours à des alternatives d'approvisionnement énergétique de secours
Implémenter des systèmes de refroidissement plus efficients & éco-responsables
Récupérer la chaleur fatale & nouveaux cas d’usage
Améliorer la gestion de l’eau : préservation, optimisation & restauration
Réduire l'empreinte numérique & sobriété
Implémenter la maintenance prédictive & démocratiser l’utilisation de l’IA
Fin de vie: réparer, réutiliser, recycler.

♻️Solutions et pistes d'innovations

#1 En Amont : Phase de fabrication du matériel et du bâtiment

Décarboner la construction des centres de données

Eco-conception de nouvelles infrastructures :
- Explorer des matériaux à faible teneur en carbone qui peuvent aider à réduire les émissions de carbone et à modifier le profil climatique des constructions de bâtiments.
💡Le béton bas carbone a un bon impact sur l’empreinte carbone (30% moins émetteur)
- La certification LEED valorise l’architecture écologique et les bâtiments de haute qualité environnementale (éco-design, béton vert, smart building). Cette certification a été obtenue par Microsoft dès 2017 pour la construction de ses nouveaux data centers
- Limiter les emprises au sol des bâtiments : verticalisation de data center, réduire l’imperméabilisation des sols, limiter la surface des stationnements par exemple, favoriser l’infiltration des eaux, la biodiversité mais aussi limiter l’effet d’îlot de chaleur urbaine potentiellement aggravé par les rejets de chaleur des data centers.
- Optimiser l'agencement à l’intérieur des data centers: un agencement optimal permet de réduire les distances de câblage, les pertes d'énergie et les coûts de refroidissement. Optimiser l’isolation et la gestion thermique des bâtiments. Veiller à une séparation des flux d’air chaud et d’air frais à l’intérieur des datacenters. Adopter de nouvelles solutions d’énergie de secours car les salles de batteries, comme les générateurs de secours, occupent un espace non négligeable dans un data center.

Limiter l'artificialisation des sols & réaffecter les infrastructures existantes
- Migrer vers un data center cloud pour mutualiser et optimiser l’utilisation des data center : pour illustrer, c’est le même principe que le covoiturage, le nombre de passager dans le véhicule augmente le taux d’occupation et répartis la charge carbone.
  💡Une étude de 2018 révèle que le cloud Microsoft est jusqu'à 93% plus économe en énergie et jusqu'à 98% plus économe en carbone que les solutions on premise. Ainsi, entre 2007 et 2021, les data centers français ont amélioré leur efficience énergétique par 47 %.
  💡La plupart des onduleurs de centre de données sont sous-utilisés par conception. Les unités sont plus efficaces lorsqu’elles fonctionnent à environ 80% de leur capacité, mais les opérateurs dedata centers ne les exploitent généralement pas à +20% de leur capacité pour assurer la disponibilité en cas de panne. Cela s’ajoute à une quantité substantielle de capacité de batterie qui est effectivement gaspillée.
- Implémenter des solutions de partage / colocation de data centers entre plusieurs acteurs. Les opérateurs de Cloud utilisent également des data centers de colocation où sont hébergés de nombreux autres clients (chez Equinix, Interxion, Data 4 ou Telehouse).
  💡La société PebsCo Bretagne a installé un data center écoresponsable basé sur le principe de cohébergement des serveurs et qui utilise la température de l'air extérieur (free cooling) pour refroidir les machines. Ce dispositif permet d'économiser 50% d'énergie par rapport à une solution internalisée.
- Avoir recours à des data center de proximité : relocalisation potentielle d’Internet au plus près des usagers, au cœur des villes, une nouvelle géographie du numérique, plus locale, plus distribuée.
  💡Quelques data center de proximité: Tetaneutral à Toulouse, Aquilenet à Bordeaux, SCANI dans le département de l’Yonne.
- Rénover des bâtiments existants et les adapter à l’usage d’un data center : anciens hôtels télécom, bunkers, bureaux ou des sites industriels. Les anciennes zones industrielles restent très appréciées en raison des espaces, voire des bâtiments solides et surtout des puissances électriques élevées disponibles. Il s’agit donc d’identifier toutes les friches et bâtiments vacants adaptés à la transformation qui pourrait accueillir de nouvelles surfaces de data centers.
  💡A Courbevoie, à proximité de la Défense, SFR a installé un data center de 12 000 m2 dans les anciennes usines automobiles Delage, construites en 1912 sur 15 ha.
- Réhabilitation d'espaces désaffectés (plantation de haies & d’arbres, projet d'agroforesterie etc) & dépollution des sols (par phytoremédiation par exemple).
  💡En utilisant le biomimétisme, Microsoft a travaillé avec une entreprise locale d’aménagement paysager pour planter 150 arbres et 2 300 mètres carrés d’arbustes, d’herbes et de couvre-sol autour du datacenter Middenmeer.

Améliorer de la qualité des réseaux et infrastructures électriques:
Les centres de données ont besoin d’une alimentation fiable, résilient et flexible pour répondre à l'appétit des data centers et ce 24h/24h et 7j/7. Adapter la puissance des antennes en fonction du trafic, remplacer les vieux équipements par du nouveau matériel moins énergivore, utiliser des antennes recyclées ou reconditionnées;
💡Dans le rapport réalisé par le gouvernement du Royaume-Uni intitulé : How climate change could ruin the internet, la secrétaire d'État à l'environnement, Caroline Spelman soulignait que la hausse des températures et le basculement climatique allaient avoir une forte incidence sur la fiabilité des réseaux numériques mais également de distribution d'énergie (fermeture de centrale nucléaire parce que l'eau de refroidissement pourrait être trop chaude, moins de production hydroélectrique à cause des sécheresses, etc.)

🎙« How do you deliver reliable energy to a more engaged and dynamic customer base when your power supply is increasingly renewable and therefore intermittent, all in a system that has not really changed since the early 1900s? » Brian Janous, le directeur de la stratégie énergétique de Microsoft.

🕵️Startups

Cool Roof (France): revêtement réflectif innovants à partir de peinture blanche applicable sur le toit des bâtiments permettant de réduire le réchauffement du bâtiment par le soleil.

Biomède & Genomines (France): solution de dépollution des sols par phytoremédiation, méthode douce qui utilise les plantes pour capter et extraire les particules polluantes des sols (notamment les métaux lourds : zinc, plomb, chrome, aluminium, etc.).

Vizcab (France) : plateforme de logiciels Saas pour mesurer et piloter l'empreinte carbone des projets de construction en amont de leurs réalisations.

Décarboner la conception des matériels des centres de données

Eco-conception avec de nouveaux matériaux à base de mycelium ou d'algues : les salles, les planchers et les armoires techniques pour supporter les matériels informatiques, qu’ils soient des serveurs, des unités de stockage ou les infrastructures du réseau (mycélium/algues/plastique recyclés ou bioplastiques). Adopter une approche modulaire pour favoriser la réparabilité.
💡Le projet GreenTouch a prouvé qu’il était possible de faire fonctionner un Internet 1000 fois moins consommateurs d’énergie en actionnant des leviers d’éco-conception. Des services comme Greenspector par exemple aident à concevoir des applications moins énergivores, usant moins les batteries.
Optimiser le matériel existant : UPS avec éco conversion, meilleure isolation thermique des équipements, concevoir des équipements numériques capables d’afficher une consommation électrique proportionnelle à leur charge de travail. Limiter les composants, intégrer le sujet de la seconde vie et recyclage dans la création des racks/serveurs.
💡L’enquête de Control Up révèle que 77% des serveurs des data centers sont suréquipés.
💡Edité par la Commission européenne, le Code de Conduite Européen sur les Data centers partage toutes les bonnes pratiques pour verdir ces infrastructures et tendre vers l’efficacité énergétique.
💡Le modèle de serveur DC5 consomme 30% d'électricité en moins et 90% d'eau en moins que les serveurs standards.
Graphique extrait du groupe de travail "Datacenters et cloud"

🕵️Startups

Iceotope (France), le nouveau châssis V2 d’Iceotope est fabriqué en acier pressé, ce qui permet à la fois d’améliorer les fonctionnalités et d’optimiser les coûts, facilitant ainsi le déploiement et l’entretien du refroidissement liquide à grande échelle à l’aide de racks d’équipements informatiques standard.

#2 En cours : Phase d’exploitation & de fonctionnement du data center

Consommation d’énergies renouvelables

Les data centers peuvent être alimentés par des sources d'énergie renouvelable telles que l'énergie éolienne, solaire ou hydraulique.

Choisir son pays en fonction de l’intensité carbone de ses réseaux de production énergétique
💡Certains pays comme l’Irlande ou les pays scandinaves sont de véritable eldorado pour l’implantation de data center car leur énergie est largement décarbonée. Les Gafam s’y installent pour obtenir le mix énergétique souhaité, et respecter leurs engagements en matière d’énergies renouvelables.
Electricity Maps | Émissions CO₂ de la consommation électrique en temps réel
Diversifier l'approvisionnement d'énergies renouvelables (solaire, éolien, géothermie etc), en substitution des énergies fossiles.
💡Le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) a publié une étude sur la quantité de chaleur géothermique disponible dans le sous-sol francilien. Les résultats montrent qu'à l'échelle de la métropole, la géothermie sur sondes et sur nappe, encore peu exploitée, pourrait couvrir 58% de la consommation actuelle en eau chaude et climatisation. L’utilisation de la nappe phréatique pour obtenir un PUE cible inferieur à 1,2. L’eau de la nappe refroidit la boucle d’eau des systèmes de climatisations avec un régime d’eau 15-20degres.
Favoriser l’autoproduction d’énergie renouvelable : Mettre en place, lorsque c’est réalisable, une part d’autoproduction/autoconsommation issue d’énergies renouvelables : photovoltaïque et géo-cooling, hydroélectrique, micro-éolien. Panneaux photovoltaïques en toit terrasse par exemple.
💡Microsoft cofinance dans le Colorado depuis 2013 un parc de data centers dont l’ambition est de produire sur site une micro-grid et 200 MW électriques. La micro-grid fonctionnera le plus en autonomie possible grâce à une centrale de cogénération au gaz, une centrale photovoltaïque et des piles à combustible déployées sur le site.
💡Un enjeu de souveraineté et de criticité : l'ouragan Sandy en 2012 a plongé dans l’obscurité un tiers de la population new-yorkaise. 50% des data centers ont été mis hors de fonctionnement à Manhattan à ce moment-là.

🕵️Startups

Datafarm (France), propose une solution énergétique pour un numérique bas carbone en alimentant ses data centers avec de l’énergie méthanisée, en les installant directement au sein des exploitations agricoles bovines.
Géosophy (France) : est une startup qui permet d'évaluer le capital géo-énergétique de vos projets de construction.

Traçabilité et garanties d'origine d'énergie renouvelables

Google, Amazon et Microsoft se sont engagés à augmenter la part d’énergie bas carbone et/ou renouvelable à hauteur de 100% de la consommation électrique des datacenters. Cet axe de développement est au cœur de leur politique de développement durable et nécessite plus de transparence.

💡Le Pacte pour une énergie sans carbone 24/7, coordonné par Sustainable Energy for All et les Nations Unies, comprend trois opérateurs de centres de données : Google, Microsoft et Iron Mountain. Il marque l’engagement à l’horizon 2030, de 100% d’énergie au pas horaire.

Trois méthodes sont classiquement utilisées pour revendiquer un recours à l’électricité renouvelable pour alimenter les activités opérationnelles de l’entreprise :

1. l’achat de Garanties d'Origine EnR – GO – via un système de marché
2. le financement de capacités EnR additionnelles via un contrat de longue durée (Power Purchase Agreement – PPA) avec un producteur d'électricité EnR (sans nécessairement de lien physique entre l’entreprise qui finance et le lieu d’implantation des nouvelles capacités)
3. la constitution de son propre parc de production EnR.

💡 Il existe deux types de PPAs :

- Les PPAs physiques : ils permettent au preneur/client de recevoir l'énergie physique d'un projet particulier (qui peut être un parc éolien/solaire). Ainsi, ces clients peuvent bénéficier plus directement d'une énergie renouvelable à moindre coût.

- Les PPAs virtuels : il s’agit d’un instrument financier par lequel le client paie un prix fixe pour chaque mégawattheure d'électricité produit par un projet renouvelable. Dans ce scénario, le client accepte le risque du marché et reçoit les attributs environnementaux associés au projet. Ces contrats peuvent être essentiels pour permettre le développement de projets d'énergie renouvelable, car ils facilitent la réussite du financement d'un projet.

Apporter davantage de visibilité et traçabilité sur l’achat et la consommation de cette énergie renouvelable : Certification d'origine, traçabilité, amélioration de la granularité et des processus de certification y compris des garanties d'origine "horodatées".
Encadrer les conflits d’usage liés à l’accaparement partiel ou exhaustif de la production d’énergie renouvelable du secteur des data center au détriment d’autres secteurs d’activités.
📍Irlande : c’est un pays qui a une proportion de datacenter énorme et ces datacenters “cannibalisent” toutes l’électricité verte. Le gouvernement a donc mis en place récemment des contraintes fortes pour limiter ce conflit des usages et le partage des énergies renouvelables sur l’ensemble du territoire et des secteurs.

🕵️Startups

Granular Energy (France/UK) est une plateforme de gestion et de solutions de trading pour l’approvisionnement en électricité verte sur chaque heure de l’année.

🎙"Le système actuel des garanties d'origine est malheureusement beaucoup trop laxiste actuellement car il fonctionne en "matchant" production renouvelable et consommation d'électricité sur un pas de temps annuel, sans prendre en compte la consommation et production sur chaque heure de l'année. C'est pourquoi des gros consommateurs d'électricité tels que Microsoft ou Google ont décidé d'aller au delà des mécanismes légaux, et se sont déjà fixés des objectifs de se fournir en énergie décarbonée sur chaque heure de l'année d'ici 2030." Bruno Menu, Co-fondateur de Granular Energy

Alternatives d'approvisionnement énergétique de secours

Pour fonctionner 24/7 les data centers ont besoin d’une énergie sans interruption, pour ça il y a des énergies de secours capable de pallier une panne ou dysfonctionnement du système électrique.

Aujourd’hui, les générateurs de secours sont alimentés au fuel, et génèrent des pollutions de l’air et sonores. Les solutions de secours (groupes électrogènes) en cas de coupure, très émettrices de gaz à effet de serre, sont jusqu’à présent très rarement utilisées en France (de l’ordre de 3 min par an, hors maintenance des équipements).
💡À l’échelle mondiale, nous estimons qu’il y a plus de 20 gigawatts de générateurs diesel de secours en service dans l’industrie des centres de données, ce qui représente une énorme opportunité de déployer des solutions plus propres et pourrait toutefois contribuer à la sécurisation du réseau énergétique.
Remplacer les générateurs diesel ou batteries plomb-acide régulées par valve (VRLA) par des batteries Li-ion, fonctionnant à l'huile végétale hydrogénée, ou avec des piles à combustible à hydrogène. Développer l’utilisation de carburants décarbonés pour le fonctionnement des groupes électrogènes, en particulier l’hydrogène bas carbone ou encore les carburants de synthèse à base d’huile végétale (comme le HVO), ou encore d’imaginer l’utilisation de l’hydrogène bas carbone dans des piles à
combustibles pour remplacer des groupes électrogènes classiques.
💡A Dublin (Irlande), des banques de batteries lithium-ion dans un centre de données Microsoft prendront le relais de l'alimentation de secours de l'alimentation énergétique.
💡A Latham (New-York), Microsoft a testé avec succès une solution de pile à combustible à hydrogène qui pourrait fournir une alimentation d'énergie de secours au lieu des traditionnels générateurs diesel.

Mutualiser à des échelles urbaines ou territoriales des capacité d’énergie de secours
💡Microsoft et l’opérateur électrique Black Hills ont installé des générateurs de secours au gaz en partage dans le Wyoming. Cette installation qui sert en priorité au data center de Microsoft sert également pour la collectivité lors des pics sur le réseau.

🎙 « Les batteries Li-ion ont une durée de vie beaucoup plus longue et nécessitent moins d’entretien et de remplacement que les systèmes plomb-acide. » explique Marc Garner, vice-président de la division Secure Power de Schneider Electric UK & Ireland.

🕵️Startups

Pess Energy a développé la Powerbank, l’alternative silencieuse et écologique à l’utilisation des groupes électrogènes thermiques.

Monitoring de la consommation d'électricité

Réduire tout ce qui consomme de l’énergie : le refroidissement, les réseaux, les stockages.
💡La certification ISO 50001 atteste d'une gestion d’énergie durable.
Améliorer l'efficacité énergétique : Les data centers peuvent être équipés de technologies telles que la virtualisation, la consolidation de serveurs et la gestion.
💡Le Power Usage Effectiveness (PUE) mesure l’efficacité avec laquelle une installation de centre de données utilise l’énergie. C’est le rapport entre l’énergie totale consommée par le datacenter, et celle consommée par les équipements informatiques. PUE moyen en Europe: 1.6-1.8. Microsoft PUE: 1.12-1.2.

🎙“Il y a une très forte variabilité d’un data center à l’autre, en fonction du PUE. Plus le PUE est bas moins la part d’énergie consacrée au refroidissement est importante.” Régis Lavisse, Sustainability Go To Market Manager au sein de Microsoft.

Ajuster les opérations énergivores à l’intensité carbone de l’énergie disponible: faire en sorte que les opérations les plus consommatrices d'énergie s'étalent dans le temps ou bien sur des heures creuses et à l'intermittence des énergies renouvelables.
Carbon-awareness: La Green Software Foundation définit cette notion comme le fait de faire plus lorsque lorsque l'énergie provient de sources à faible teneur en carbone et à faire moins lorsque l'énergie provient de sources à forte teneur en carbone.
o Time-shifting: optimiser l'impact en déplaçant les charges de travail en fonction de la prévision de l'intensité marginale en carbone basée sur la localisation de l'électricité.
o Location-shifting: optimiser l'impact en déplaçant les charges de travail en fonction de la prévision de l'intensité marginale de carbone basée sur la localisation d'un site.
o Demand-shaping: exécuter le logiciel de manière à ce qu'il soit plus performant lorsque l'électricité est propre et moins performante lorsqu'elle est sale.
💡Le service Carbon Aware Core de Microsoft permet de réaliser ce type de monitoring. Google a également déployé un système afin de décaler le calendrier de nombreuses tâches de calcul au moment où les sources d’énergie à faible émission de carbone, comme l’éolien et le solaire, sont les plus abondantes.

Refroidissement des data center

Le système de refroidissement représente entre 40 et 50% de la consommation énergétique d’un data center. Il constitue donc un poste de R&D majeur, et un vecteur de performance énergétique via le freecooling, watercooling ou encore geocooling.

À ce titre, plusieurs solutions existent pour éviter le gaspillage d’eau et d’électricité durant ce processus :

Méthode de refroidissement free cooling: revient à utiliser les ressources naturelles. Les serveurs situés dans des pays froids peuvent exploiter l’eau et l’air frais provenant de l’extérieur (Normandie, Islande, pays scandinave). Le free cooling peut être direct (refroidissement direct des serveurs avec le fluide extérieur) ou indirect (utilisation d’un fluide intermédiaire avec un échangeur de chaleur).
Méthode de refroidissement par immersion: revient à immerger les serveurs et les autres composants du rack dans un liquide ou un fluide diélectrique thermoconducteur, éliminant ainsi le besoin de refroidissement par air. Cette approche maximise les propriétés de transfert thermique du liquide et constitue la forme de refroidissement liquide la plus économe en énergie du marché.
💡Cette méthode permet de baisser la consommation électrique de 5 à 15% et de réduire la consommation d’eau utilisée par les systèmes de refroidissement des datacenters. Mais aussi de densifier les microprocesseurs par serveur et de réduire le nombre de racks et de diminuer la taille des datacenters.
Méthode de refroidissement “Bain d'huile” : consiste à plonger la carte électronique dans un bain d'huile (huiles de cuisson usagée ou de vidange de véhicules). L'huile est un liquide non conducteur qui absorbe jusqu'à 1500 fois plus de chaleur que l'eau, grâce à un système de refroidissement l'huile est maintenu à 17 degrés. À terme, ce système pourrait permettre de réduire la consommation électrique de 80 %.
💡Pour refroidir les serveurs du centre de données, Microsoft se tourne vers le liquide bouillant. Microsoft a étudié l’immersion liquide comme solution de refroidissement pour les applications de calcul haute performance telles que l’IA. L’enquête a notamment révélé que le refroidissement par immersion à deux phases réduisait la consommation d’énergie d’un serveur donné de 5 % à 15 %.
« Le refroidissement par air ne suffit pas », a déclaré Christian Belady, ingénieur distingué et vice-président du groupe de développement avancé des centres de données de Microsoft à Redmond. « C’est ce qui nous pousse au refroidissement par immersion, où nous pouvons directement faire bouillir les surfaces de la puce. »

Christian Belady, Photo de Gene Twedt pour Microsoft.

🕵️Startups

Incooling (Pays-Bas) conçoit et développe des solutions de systèmes de refroidissement biphasés pour les centres de données.
Green Revolution Cooling et Mx3 Data (US) conception, fabrication et installation de solutions durables de refroidissement par immersion liquide pour l'industrie des centres de données.
Itrium (France): mettra en service fin 2023 à Jouy-en-Josas (Yvelines), un centre de données dont les serveurs seront immergés dans un liquide à base d'huiles de cuisson et de vidange automobile recyclées (up to -60 % de la consommation d’électricité d’un centre).
Wiwynn (US), fabricant et concepteur de systèmes informatiques de centres de données qui développe une solution de refroidissement par immersion en deux phases. La première solution est maintenant en cours d’exécution dans le centre de données de Microsoft à Quincy.
Immersion4 (France): solution innovante de liquide de refroidissement capturant la chaleur perdue des systèmes de données sans avoir besoin d’une source externe supplémentaire de refroidissement.

Récupération de la chaleur fatale

La chaleur fatale est la chaleur "relâchée" par le fonctionnement intensif du matériel informatique, elle peut être valorisée de plusieurs manières :

Logement : à Vitry-sur-Seine (94) se trouve le datacenter du groupe Illiad qui collabore avec Paris Habitat afin de récupérer la chaleur des serveurs qui permettent de couvrir 80 % des besoins en chauffage et la moitié des besoins en eau chaude de 150 logements.
Eau : à la piscine de la Butte-Aux-Cailles (13ème), les deux bassins ainsi que les douches sont également chauffés par le biais de serveurs informatiques. Ces derniers permettent de maintenir l’eau à 28 °C toute l’année et de couvrir jusqu'à 60% des besoins en énergie.
Agriculture : aux Pays-Bas, la chaleur dégagée par le minage des 6 mineurs de cryptomonnaies permet de chauffer des serres de tulipes. Entre l’air ambiant et l’air généré par les serveurs, il y a une différence de 20 °C. De quoi suffire pour chauffer les serres.
Elevage : en Norvège, les eaux usées chauffées du centre de données de SVG1-Rennesøy de Green Mountain sont redirigées vers la Norwegian Lobster Farm, offrant ainsi les conditions parfaites à l'élevage des homards avec une température de l’eau de mer de 20°C.
Bureaux : A Bailly-Romainvilliers à Marne-la-Vallée, sur la ZAC du Prieuré, la chaleur récupérée des 10 000 m2 du data center de la banque Natixis permet de chauffer et d’alimenter en eau chaude sanitaire un centre aquatique et une pépinière d’entreprises de 1800m2 .

🎙 « La maîtrise de la consommation énergétique et de l’empreinte environnementale des centres de données est une nécessité dans le contexte actuel de crise énergétique et de réchauffement climatique. La récupération de la chaleur fatale issue des serveurs est un des moyens d’y répondre." Karine Mérère, Directrice générale d’ADEME Investissement

🕵️Startups

BC Mining (France) / Bitcoin Brabant (Pays Bas) : réutilisation de la chaleur des serveurs pour chauffer les exploitations d'agricoles. L'objectif : les rendre écologiques & responsables.
Cixten (France), développe une machine thermique modulaire recyclant la chaleur fatale dès 60°C. A partir de sources de chaleur perdues, leur tech permet la production d'électricité ou d'air comprimé.
Qarnot Computing (France): technologie brevetée de direct water cooling, le QBx produit de l’eau à plus de 60°C et permet de valoriser 95% de la chaleur fatale émise par les serveurs.
💡Qarnot a déployé plus de 800 radiateurs numériques, les Q-Rad, dans des bâtiments comme les logements sociaux à Balard (Paris 15) ou la résidence Florestine à Bordeaux (en partenariat avec Gironde Habitat).
Stimergy (France): récupération de la chaleur de serveurs informatiques pour produire de l’eau chaude sanitaire dans l’habitat social. L’objectif, comme avec Stimergy, est de déplacer la source de la chaleur, du data center au logement.

Gestion de l’eau

L'empreinte en eau est un sujet important pour les hyperscalers, voici quelques pistes et solutions

Améliorer le Water Usage Effectivness (WUE), l’indicateur qui mesure l’efficacité entre la quantité d’eau vs la quantité d''énergie utilisée par un data center. AWS : 0.25 litres par kilowattheure en 2021, en moyenne 1 à 2litres par kilowattheure.
💡Le CNDCP prévoit un WUE de 0.4L/kwh maximum à compter du 1er janvier 2025 pour les nouveaux datacenters en milieu tempéré qui utilisent de l’eau potable. Côté Microsoft, le WUE s’élève à 0.1L/kwh dans les régions comme la Finlande/Suède qui ont besoin de moins d’eau pour le refroidissement, vs 0.55L/kwh aux US et de 1.69L/kwh en Asie.
Récupération & traitements des eaux usées (circuit fermé, usine de traitements sur place) & des eaux de pluies (technique de refroidissement de rivercooling).
💡Le cas du data center Infomart à San Jose (Californie), ou de celui de Google à Douglas (Géorgie, Etats-Unis) qui utilisent les eaux grises locales pour leur refroidissement. Cela suppose des investissements que ces acteurs ont jugés pertinents de réaliser pour réduire leur facture d’eau. Les collectivités les ont accompagnés, y trouvant aussi un bénéfice environnemental et économique.
Redimensionner les réseaux de traitement des eaux usées : si de rares installations comportent des boucles d’eau fermées qui minimisent les consommations, la plupart sont branchées sur les réseaux locaux d’eau potable, ce qui représente un coût important de traitement pour les collectivités locales, mais peut aussi les obliger à redimensionner leurs équipements.
💡 Il en a été ainsi de la ville de Prineville (Oregon) à l’arrivée de Facebook et Apple, qui ont, cependant, co-investi à ses côtés dans une nouvelle usine de traitement des eaux usées capable d’absorber le suprlus de l’activité des data center.
Réutilisation de l’eau pour irrigation de l’agriculture
💡Dans l’Etat de l'Oregon, AWS fournit jusqu’à 96 % de l’eau de refroidissement de ses centres aux agriculteurs, qui s’en servent gratuitement pour irriguer leurs cultures de blé, soja ou maïs.
Augmenter la disponibilité de ressources en eaux pour les communautés attenantes
💡 l’initiative Water Positive de Microsoft : réduire le WUE, rendre l’accès à l’eau potable possible à +1,5million de personnes, restaurer et assurer la pérennité +40 bassins aquatiques aux abords des data center, nouer des partenariats avec la Water Resilience Coalition, Wtaer.org.
Jumeau numérique pour maintenance prédictive / prédiction de la performance

🕵️Startups

Den-vr (France) développe des datacenters flottants durables à haute efficacité énergétique et à faible empreinte carbone, construits sur des structures modulaires innovantes et sans impact sur le foncier.
ECW Energy (Pays-Bas), développe une solution d’eau qui fait des centres de données un fournisseur net d’eau après déduction de leur consommation d’eau pour le refroidissement.
Imageau (France), conçoit et développe des solutions digitales pour mettre l’intelligence artificielle (IA) au service de l’eau.

Empreinte numérique & sobriété

Stockage de la donnée : tri et suppression de donnée réalisés régulièrement (favoriser les données à haute valeur sociale et environnementale), compression de la donnée, classification des données.
💡Plus la donnée est sollicitée, déplacée ou stockée plus la tension sur l’infrastructure informatique est forte et la chaleur fatale induite est élevée.
💡Quelques exemples d’hébergeurs web écologiques : Infomaniak, Planet Hoster et Ikoula.
Compute : la virtualisation des infrastructures numériques permet de créer et d’exécuter une version logicielle d’un ordinateur : une machine virtuelle. Chaque machine virtuelle agit comme un ordinateur complet, exécutant un système d’exploitation et des programmes. Lorsque vous avez besoin de ressources informatiques, les machines virtuelles vous offrent plus de flexibilité, vous permettent de gagner du temps et d’économiser de l’argent, et constituent un moyen plus efficace d’utiliser du matériel que l’exécution d’un seul système d’exploitation sur du matériel physique.
💡Hyper-V est le produit de virtualisation de matériel de Microsoft.
Optimiser / ménager les sollicitation réseaux: consolider, prioriser, classifier les requêtes et les sollicitations réseaux pour limiter les signaux électriques. Réduisez la quantité de trafic créée par l’architecture par opération, ainsi que la distance parcourue par chaque demande et réponse.
Green IT practices : limiter le fait de faire tourner du Machine learning à vide, désactiver les charges de travail en dehors des heures de travail, minimaliser les lignes de codes et leur complexité, minimaliser les fonctionnalités et data récoltées pour se concentrer sur l'essentiel, conteneuriser les charges de travail.
💡La Green Software Foundation (GSF) est un consortium interprofessionnel qui met en place un écosystème fiable de personnes, de normes, d'outils et de bonnes pratiques pour les logiciels verts.
Le rapport du Shift project du groupe de travail « Lean ICT » mentionne un certain nombre de préconisations, dont certaines ont déjà été mises en avant, notamment par le groupe Eco-Info

🕵️Startups

Sopht (France), une plateforme GreenOps qui permet aux organisations IT de piloter de manière dynamique leur empreinte environnementale et d’automatiser leur trajectoire de décarbonation.

🎙”La virtualisation est un effet de levier prépondérant quand il s’agit de réduire l’empreinte numérique des data centers. Néanmoins, virtuel, ici, ne rime pas avec immatériel, des serveurs physiques sont toujours nécessaires, il faut donc dimensionner son infrastructure à ses besoins (réels) et surveiller l’évolution de près.” Julien Rouzé, Co-founder de Sopht.

#3 En aval : Phase de recyclage & fin de vie

Maintenance

Améliorer de la performance et la durée de vie du numérique grâce à l’IA
⚙️Machine learning & AI: smart control and real time monitoring, détection d'anomalies, de surchauffes, de sous exploitation, mise en place de maintenance prédictive.
⚙️Lifecycle management: meilleure connaissance de l'état de santé des serveurs, optimisation ou allocation juste en fonction de l'usage, établir des calendriers de maintenance prédictive
⚙️Outils de modélisation pour améliorer la compréhension et la prévision des incidences des centres et réseaux de données sur l’énergie et la durabilité.
Lutter contre l’obsolescence programmée ou subit (obsolescence matérielle ou logicielle).

🕵️Startups

Obsam (France) a créé un processus qui vise à catégoriser la nature des obsolescences pour définir plusieurs niveaux de traitement d’obsolescences et ainsi rallonger la durée de vie des matériels.

Fin de vie: réparer, reutiliser, recycler

L’analyse de cycle de vie (ACV) des data center devrait être systématisée, standardisée et intégrée dans toutes les étapes de la fabrication, fonctionnement et fin de vie d’un matériel informatique. Elle permet de comparer l'impact environnemental des matériaux, des processus et des composants afin que les concepteurs et les ingénieurs puissent prendre des décisions éclairées au cours des phases de planification, de conception, de design et de développement.

Réparer : enjeu d’identification d’anomalies, de points de surchauffes, de moindre performance pour déterminer la pièce défaillante et la remplacer. Remplacer les pièces défaillantes tels que les central processing unit (CPU) plutôt que de changer le matériel dans son ensemble. Etablir des indices de réparabilité.

Réutiliser : prolonger le cycle de vie de nos serveurs et minimiser les déchets envoyés aux sites d’enfouissement. Augmentation de notre réutilisation des serveurs et composants jusqu’à fin de vie.

💡L’empreinte carbone est la quantité de pollution au carbone émise lors de la création et de la destruction d’un appareil. Le matériel est donc une variable d’ajustement pour le carbone. Un moyen de prendre en compte l’empreinte carbone est d’amortir l’empreinte carbone sur la durée de vie attendue d’un appareil.

Recycler : l’incorporation de matière recyclée dans la fabrication des datacenters et le recyclage des serveurs usagés diminue leur empreinte carbone. Apporter davantage de transparence et de traçabilité sur l'origine des matériaux mais aussi sur la destination des matériaux informatiques considérés en fin de vie. Recueillir davantage d’informations sur le scope 3 des activités d’un data center.

💡L'engagement de Microsoft "zéro déchet" d'ici à 2030 : éliminer les plastiques à usage unique dans les emballages d'ici à 2025, réutiliser et réutiliser 90% du matériel informatique d'ici à 2025, recycler à 100% les appareils de surface et les emballages des produits, détourner 90% des déchets d'exploitation, détourner 75% des déchets de construction et de démolition.

Développer les filières de collecte de collecte des déchets des équipements électroniques et électriques
Extraction et séparation des minerais des matériaux informatiques
💡Des techniques pyrométallurgiques établies sont déjà appliquées aux batteries Li-ion en fin de vie pour récupérer les éléments cobalt et nickel.
💡Parallèlement, de nouvelles techniques hydrométallurgiques sont en cours de développement, qui pourraient récupérer plus de 95% de tous les matériaux constitutifs.
D'ici 2030, Microsoft s’est engagé à ce que à ce que les appareils Surface et les emballages des produits Microsoft soient recyclables à 100 %. Voici 4 principes améliorant la recyclabilité des appareils:
📍Concevoir pour faciliter le démontage.
📍Éliminer les matériaux mixtes et limiter le nombre de types de matériaux et de composites.
📍Limiter l'utilisation de films et de revêtements qui empêchent le recyclage.
📍Limiter ou éliminer les matériaux dangereux afin d'améliorer la recyclabilité et de réduire les risques pour les personnes chargées du recyclage.

🕵️Startups

Olover / Rzilient / Reevive / Dipli / WeeeDoIT (France): acteurs clés de la seconde vie des équipements électroniques et du matériel informatique.
Des outils tels que TensorBoard, Weights & Biases et Neptune sont de plus en plus utilisés par les équipes informatiques pour effectuer la surveillance et le débogage.

Bonus : Idées "exotiques"

🌕Lonestar prévoit d’installer des data centers sur la Lune, à l’abri de tout intempérie et dans le glacial espace, Lonestar entend faire des économies sur le refroidissement de ses infrastructures.

🎙Selon son PDG Christopher Stott : « il est inconcevable que nous gardions nos données et connaissances les plus précieuses au même endroit que là où nous faisons exploser des bombes. Nous devons mettre nos données à l’abri hors de notre planète le plus rapidement possible, là où nous pouvons les garder en sécurité ».

🌊Projet Natick : initiative menée par Microsoft au large des côtes écossaises, consistant à plonger 3m sous la surface de la mer des data centers pour refroidir naturellement les serveurs. Au lieu d’un fluide artificiel, le centre de données sous-marin est rempli d’air sec d’azote. Les serveurs sont refroidis avec des ventilateurs et un système de plomberie à échange de chaleur qui pompe l’eau de mer canalisée à travers le tube scellé.

Résultats : 1/8ème du taux de défaillance des serveurs dans un data center terrestre, PUE optimal de 1,07, résistant aux ouragans, tempêtes solaires, tremblements de terre, haute densité d'énergie (40kW/rack), 5 ans sans maintenance.

Sources

Rideau. C’est tout, pour le moment. On se retrouve le mois prochain pour de nouvelles idées et découvertes à partager !

📄Prochaine actualité de l’écosystème impact | Mai 2023
📄Prochain Deep dive : Le marché du miel, des abeilles & des pollinisateurs

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