ThermoKey a récemment participé à deux des événements les plus grands dans le monde des Data Centre : le salon Data Centre World à Londres et Data Center Nation à Milan.
Ces opportunités ont renforcé notre présence internationale et nous ont permis de partager et d’enrichir notre know-how avec les derniers développements du marché.
Les discussions et les interactions lors de ces expositions ont permis de délimiter un paysage en évolution rapide : l’augmentation exponentielle des données générées par l’IoT, l’adoption toujours croissante du cloud computing, les exigences croissantes de haute performance de la part d’industries telles que l’intelligence artificielle (IA) et l’apprentissage automatique, ainsi que des réglementations strictes en matière de confidentialité, placent les data centres au cœur des stratégies de numérisation et de connectivité à l’échelle mondiale.
L’un des défis les plus urgents à relever est la durabilité énergétique de ces infrastructures. Les systèmes de refroidissement, essentiels pour maintenir des conditions optimales dans les data centre, consomment d’énormes quantités d’énergie.
ThermoKey s’engage à conduire cette transformation en développant des technologies avancées qui répondent efficacement aux besoins du marché avec des solutions innovantes et durables.
Ci-dessous, nous explorerons les thèmes clés qui émergent des expositions et présenterons certaines de nos initiatives pour les aborder.
Thèmes clés émergeant des expositions
1. LES BESOINS ÉNERGÉTIQUES CROISSANTS DES DATA CENTRE
Les besoins énergétiques des data centre augmentent dans le monde entier en raison de l’utilisation croissante du cloud computing, de l’intelligence artificielle (IA) et des applications axées sur les données. L’énergie nécessaire au refroidissement peut représenter une part importante (environ 40 %) de la consommation énergétique globale d’un data centre.
Après avoir consommé environ 460 térawattheures (TWh) en 2022, la consommation totale d’électricité des centres de données pourrait atteindre plus de 1 000 TWh en 2026.
En Italie également, la consommation d’énergie des data centre est destinée à augmenter, comme le confirme la tendance enregistrée au cours des 3 dernières années : rien qu’en 2023, ce chiffre a augmenté de 23 %.
2. NEW EUROPEAN REGULATIONS GUIDE THE CHOICE OF AIR CONDITIONING SYSTEMS
Les dernières réglementations européennes pour les data centre fixent des objectifs spécifiques de consommation d’énergie et des obligations de reporting pour améliorer l’efficacité énergétique et la durabilité.
La directive européenne sur l’efficacité énergétique (DEE) vise à réduire la consommation d’énergie et les émissions de carbone en Europe de 11,7 % d’ici 2030, conformément à l’objectif du pacte vert de l’UE d’une réduction de 55 % des émissions de carbone d’ici à la même date.
Les data centre devraient devenir plus efficaces, et la première étape consiste à déclarer obligatoirement la consommation d’énergie et les émissions des centres de données de plus de 500 kW.
À partir du 15 mai 2024, les propriétaires et les exploitants de data centre de l’UE devront déclarer chaque année la performance énergétique de leur data centre de l’année précédente dans une base de données européenne, y compris la surface au sol, la puissance installée, les volumes de données, la consommation d’énergie, le PUE, les points de consigne de température, l’utilisation de la chaleur résiduelle, la consommation d’eau et l’utilisation d’énergies renouvelables.
En particulier, le PUE, ou Power Usage Effectiveness, est une mesure utilisée pour mesurer l’efficacité énergétique d’un data centre.
Il est calculé comme le rapport entre l’énergie totale de l’installation et l’énergie de l’équipement informatique utilisée dans un data centre, un PUE plus faible indiquant une plus grande efficacité.
Selon diverses études, actuellement le PUE moyen d’un data centre est d’environ 1,5 mais la réglementation européenne a décrété que bientôt le PUE d’un data centre ne pourra pas dépasser 1,2.
3. L’IMPACT DES SYSTÈMES DE REFROIDISSEMENT SUR L’EFFICACITÉ DU CENTRE DE DONNÉES
Les data centre sont responsables d’émissions massives de carbone, de la consommation d’eau pour les systèmes de refroidissement et d’une consommation d’électricité importante.
Le système de refroidissement contribue largement à la consommation d’énergie des data centre, représentant 40 % de l’énergie utilisée en moyenne dans les data centre modernes.
Pour répondre à ces préoccupations, diverses méthodes et systèmes de refroidissement sont utilisés dans les data centre. Le refroidissement traditionnel de l’air est une méthode fiable, mais peut consommer de grandes quantités d’énergie, en particulier dans les climats plus chauds.
Le refroidissement liquide est de plus en plus populaire en raison de son rendement élevé et de sa faible empreinte carbone.
Le refroidissement par évaporation et le refroidissement naturel réduisent la dépendance aux systèmes de refroidissement mécaniques, réduisant ainsi la consommation d’énergie.
Les trois principales typologies de refroidissement des data centre:
Conventionnel
PUE = ~ 1.5
Air cooled
Il s’agit d’une méthode de refroidissement traditionnelle où l’air est utilisé pour refroidir l’équipement du data centre. Il peut être divisé en configurations basées sur les pièces et les lignes. Les solutions basées sur la pièce impliquent le refroidissement de l’ensemble de la pièce, tandis que les solutions basées sur les rangées se concentrent sur le refroidissement de rangées spécifiques d’équipements.
Avantages :
- Simple et économique à fabriquer et à entretenir
- Très flexible
Complexité :
- Densité plus faible, efficacité énergétique plus faible
- Ne fonctionne pas avec de l’eau tempéré
Flexibilité et efficacité
PUE = ~ 1.2
Échangeurs de chaleur au niveau des racks
Cette méthode consiste à placer des échangeurs de chaleur directement sur les racks ou dans les portes arrière des racks. Cela permet un refroidissement plus précis et peut réduire la consommation d’énergie globale du système de refroidissement.
Avantages:
- Permet un meilleur PUE
Complexité:
- Plus cher que le refroidissement par air
- Souvent combiné avec un refroidissement par air pour certains composants du rack
Performance and Efficienza
PUE ≤ 1.1
Direct water cooled (DLC)
Cette méthode consiste à utiliser de l’eau pour refroidir directement l’équipement du centre de données. Cela peut être fait en utilisant le refroidissement par immersion ou le refroidissement direct à la puce. Le refroidissement direct à l’eau peut offrir une plus grande efficacité de refroidissement et une consommation d’énergie inférieure par rapport au refroidissement par air.
Avantages :
- Haute efficacité énergétique
- Densité la plus élevée
- Travailler avec de l’eau tempérée
Complexité :
- Très coûteux à réaliser et à entretenir
- Manque de flexibilité
- Non compatible avec tous les systèmes actuels
Jusqu’à présent, le DLC (Direct Water Cooled) était limité au HPC (High-Performance Computing) mais maintenant la nouvelle réglementation des data centre va conduire à une plus grande utilisation de cette technologie de refroidissement.
On estime que d’ici 2030, 50 % de tous les serveurs seront refroidis par liquide, et la plupart avec des systèmes d’immersion, mais il est probable que presque toutes les solutions puissent être considérées comme hybrides, car elles auront toujours une partie refroidie par air.
4. RÉCUPÉRATION DE LA CHALEUR RÉSIDUELLE DES SYSTÈMES DE REFROIDISSEMENT DES DATA CENTRE
L’un des principaux effets négatifs des systèmes de refroidissement est la chaleur résiduelle. Cette chaleur est libérée dans l’environnement et a donc un impact négatif sur le PUE de l’ensemble de l’infrastructure du centre de données.
Cependant, il existe des réalités qui ont fait de la chaleur résiduelle une ressource, notamment l’entreprise italienne A2A, qui a réussi à réutiliser la chaleur générée par les serveurs du data centre Avalon 3 en la transférant vers un réseau de chauffage urbain voisin, utilisé pour chauffer les bâtiments des environs.
Cette approche innovante réduit non seulement l’impact environnemental du data centre, mais fournit également une ressource précieuse pour la communauté locale. Grâce à la récupération de chaleur sur le chauffage urbain, le data centre évite la consommation d’énergie des refroidisseurs, réduisant ainsi le PUE et améliorant encore la durabilité du centre de données.
Pour certains pays, comme l’Allemagne, la réutilisation de la chaleur résiduelle sera bientôt une obligation imposée par la nouvelle réglementation et, par conséquent, l’utilisation de technologies telles que notre Multi System Dual Flow sera indispensable.
Chez ThermoKey, nous avons breveté une technologie qui utilise deux circuits dans des batteries à microcanaux (MCHX) où un liquide de refroidissement supplémentaire peut aider à réduire la température de l’air entrant et à récupérer une partie de la chaleur autrement libérée dans l’atmosphère.
En introduisant de l’eau dans les tuyaux en boucle fermée, par rapport aux systèmes adiabatiques traditionnels, il n’y a pas de consommation d’eau, de sorte que le système n’est pas soumis à des problèmes de conditions d’hygiène critiques.
D’après les tests effectués, le Multi System Dual Flow permet d’augmenter la capacité de plus de 50%, ce qui permet de réduire de 32% les unités nécessaires ou la taille de l’échangeur.
5. GESTION DE L’EXPLOITATION PARTIELLE DES DATA CENTRE
Les data centres sont achetés et testés pour leurs performances à pleine charge (100 %), mais dans la pratique, ils ne fonctionnent généralement pas tous en même temps, car leur utilisation dépend de la demande des services qu’ils fournissent
Selon une enquête de cloud computing, dans la plupart des cas, le taux d’utilisation des serveurs se situe entre 20 et 40 % (et presque jamais au-dessus de 70 %), ce qui suggère que de nombreux serveurs ne sont pas utilisés à leur capacité maximale.
Cette sous-utilisation peut entraîner des inefficacités et des augmentations de coûts importantes, et il est donc essentiel d’évaluer et de gérer l’efficacité du système, même à charge partielle. ThermoKey a récemment introduit une nouvelle solution, le Modular Dry Cooler, qui, grâce à sa conception, vous permet d’allumer/éteindre les modules qui le composent en fonction des besoins réels. Chaque module dispose de 4 cœurs et 2 ventilateurs et fournit 200 kW. La flexibilité du système modulaire vous permet également de mettre en œuvre la puissance dans le temps en cas de besoin accru.
