Refroidir l'essor de l'IA : des stratégies innovantes pour des centres de données plus écologiques

L'essor de l'IA est bien là, et il s'accompagne d'une forte demande en centres de données. Pour répondre aux immenses besoins en puissance de calcul de cette nouvelle technologie, les centres de données consomment d'importantes quantités d'énergie, ce qui engendre d'importantes émissions de carbone. Certains innovateurs recherchent des solutions durables.

Lorsque vous téléchargez une photo, un document ou un fichier de projet dans le cloud, vos données peuvent sembler flotter librement dans le ciel, mais en réalité, elles résident ici, sur terre, dans un grand bâtiment froid. Ce bâtiment est un centre de données, une installation physique que les organisations utilisent pour héberger leurs applications et données critiques. Les centres de données servent d'entrepôts pour tous nos contenus numériques, ainsi que pour les clouds publics et privés.

Un seul centre de données peut consommer l'équivalent de l'électricité Maisons 50,000Les systèmes de refroidissement, d'alimentation de secours, de sécurité, de purification de l'air, d'éclairage et les équipements informatiques tels que les serveurs et les périphériques réseau nécessitent tous une quantité considérable d'électricité pour fonctionner sans interruption 24 heures sur XNUMX, XNUMX jours sur XNUMX. De plus, continuité opérationnelle Il est essentiel de prévenir la perte de données, les temps d’arrêt opérationnels, les dommages aux équipements et l’impact sur la réputation, qui ont tous des implications financières importantes pour le client et le fournisseur.

Mais le fonctionnement continu d’une litanie d’appareils énergivores a un coût carbone élevé. Agence internationale de l'énergie Il a été rapporté que les centres de données représentaient 1 à 1.5 % de la consommation énergétique mondiale en 2022. À mesure que l'essor de l'IA s'intensifie, ce chiffre est sûr d'augmenter considérablement.

Selon McKinseyLa demande en centres de données a explosé grâce à l'IA générative, mais l'offre est à la traîne. La demande de capacité en centres de données en 2024 était de 60 GW. Ce chiffre devrait atteindre 219 GW d'ici 2030 et pourrait atteindre 298 GW. Pour répondre à cette demande, il faudra construire en quatre fois moins de temps deux fois plus de centres de données que ceux construits depuis 2000. Les centres de données vont bientôt surgir un peu partout, ce qui soulève la question suivante : comment les exploitants d'installations peuvent-ils répondre aux besoins croissants en centres de données sans émettre des quantités excessives de carbone ?

Tony Abate, vice-président et directeur technique de Solutions AtmosAir, explique que les centres de données auront besoin de solutions créatives pour relever ce défi. L'un des systèmes les plus énergivores d'un centre de données est le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC), qui représente environ 40 % de la puissance totale du centre. La demande énergétique la plus importante provient de la climatisation de l'air extérieur.

AtmosAir, la société d'Abate, a développé un système de purification de l'air utilisant l'ionisation bipolaire, une technologie qui génère des ions positifs et négatifs qui se lient aux particules en suspension dans l'air et décomposent des composés organiques spécifiques comme les COV, les agents pathogènes et les polluants. Ce procédé est essentiel pour les centres de données, car les serveurs sont sensibles aux impuretés, telles que les polluants de la poussière comme le dioxyde de soufre et le chlore, qui peuvent entraîner des dommages coûteux aux équipements.

Abate a expliqué que, pour maintenir une qualité d'air adéquate, les centres de données renouvellent constamment l'air, ce qui signifie qu'ils font entrer de l'air extérieur et rejettent l'air intérieur, un processus très énergivore. L'ionisation bipolaire purifie l'air existant, réduisant ainsi le besoin d'apporter et de conditionner de l'air extérieur, économisant ainsi de l'énergie et réduisant le nombre de contaminants à filtrer.

Cette même méthodologie, qui consiste à utiliser l'air déjà disponible plutôt qu'à forcer l'apport d'air conditionné neuf, est essentielle pour réduire la chaleur et distribuer l'air froid. Les serveurs génèrent d'énormes quantités de chaleur. Si cette chaleur n'est pas correctement dispersée, elle peut s'accumuler, entraînant un ralentissement du fonctionnement, des temps d'arrêt et des dommages matériels. Les centres de données dépendent fortement de la climatisation pour maintenir des niveaux de température optimaux et éviter des pertes de données catastrophiques.

Lors d'une discussion avec Richard Halsall, PDG de Ventilateurs d'expirationIl a expliqué que de nombreux centres de données adoptent une approche inadaptée en matière de climatisation. L'entreprise de Richard Halsall a développé le premier ventilateur sans pales au monde. Ancien pilote et inventeur de l'armée américaine, Halsall s'est inspiré d'un moteur à réaction à haut taux de dilution pour créer un système de refroidissement qui fait circuler l'air et maintient la température plus efficacement que les ventilateurs à pales. Ce système utilise un procédé qui, selon Halsall, pourrait améliorer considérablement l'efficacité énergétique des centres de données : la déstratification thermique.

La déstratification thermique est le processus de mélange de l'air pour égaliser la température et éliminer les couches thermiques. L'air froid est plus dense, ce qui le fait descendre au sol, tandis que l'air chaud est moins dense, ce qui le fait monter. Cela crée des couches de température et, dans un centre de données, peut entraîner une accumulation de chaleur néfaste au plafond. De nombreux centres de données se concentrent uniquement sur la force et le volume pour maintenir la température des racks, ce qui signifie qu'ils privilégient le déplacement de grandes quantités d'air froid dans l'installation, en s'appuyant fortement sur la puissance des ventilateurs. Halsall soutient que les opérateurs se concentrent trop sur l'apport d'air frais, sans tenir compte des avantages d'une distribution adéquate.

Plutôt que de simplement faire entrer autant d'air froid que possible, il conseille aux exploitants de veiller à la bonne distribution de l'air dans l'espace. Si l'air est bien distribué, il faudra moins d'air froid, ce qui permettra d'économiser l'énergie nécessaire au refroidissement de l'air et à l'alimentation des ventilateurs.

WBien qu'il soit important de disposer de systèmes de production d'air froid, Halsall explique que « la distribution de cet air froid a été négligée en tant que fonction essentielle de la réduction de la consommation d'énergie ». Il suggère que les systèmes CVC avec une distribution efficace peuvent économiser 10 % sur les besoins énergétiques, et ce n'est qu'un début. L'utilisation de technologies innovantes comme les purificateurs à ionisation bipolaire d'AtmosAir et les ventilateurs sans pales d'Exhale Fan dans le système CVC d'un centre de données est une mesure que les exploitants peuvent prendre pour commencer à réduire l'empreinte carbone de ces installations.

Il est important de noter que l'amélioration des systèmes internes n'est qu'une pièce du puzzle. Une part considérable de l'empreinte carbone d'un centre de données est imputable aux besoins en puissance de calcul fournis par le réseau. Pour relever ce défi, les installations devront s'approvisionner en énergie renouvelable. Selon Abate, d'autres innovations, telles que les panneaux solaires sur les toits, la réutilisation des eaux grises pour le refroidissement ou la construction d'installations dans des climats plus froids, constituent des solutions créatives pour faire des centres de données durables une réalité. D'ici fin 2025, il y aura 6,111 XNUMX centres de données publics Dans le monde entier, ce nombre devrait atteindre 2030 8,378 d'ici XNUMX. Le potentiel de l'IA est illimité, mais elle a jusqu'à présent été directement responsable d'émissions. En améliorant les technologies des centres de données et l'accès à l'électricité, il est possible de bénéficier d'une puissance de calcul accrue sans contribuer au changement climatique.