Les centres de calcul et de données se multiplient et augmentent notre consommation énergétique et en matière. Ceci malgré un engagement collectif à réduire au moins la première et à la nécessité de réduire la seconde. Une approche pour atténuer cet impact est la récupération de chaleur durable, voir notre post LinkedIn sur le sujet.
Un progrès inéluctable
Les superordinateurs et les fermes de calcul, autrefois destinés à la recherche, prennent une place croissante dans notre quotidien. Le calcul haute performance (HPC), hébergé dans les centres de calcul, est devenu crucial pour les entreprises. L’implémentation du télétravail et l’adoption de technologies en ligne (cloud), dont l’IA et le machine learning, se développent sans cesse. Ces centres de calcul et de données deviennent très rentables, et donc de plus en plus demandés.
Le Centre de calcul annoncé à Memphis par Elon Musk est l’un des projets à venir. Qu’ils soient indispensables ou non, ces centres arrivent avec leur lot d’avantages et d’inconvénients. Parmi ces derniers, la consommation d’énormes quantités d’eau pour leur refroidissement pose un problème majeur de durabilité. En effet, ces infrastructures utilisent des systèmes de refroidissement par évaporation, consommant des millions de litres d’eau chaque année. La récupération de chaleur offre une solution pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire l’impact environnemental.
Une approche écologique à adopter systématiquement
Une solution, déjà testée à de nombreux endroits, consiste à la récupération de chaleur dite fatale pour produire de l’eau chaude. Le centre de calcul de xAI, cité plus haut, devrait consommer 84 MW(1) électrique récupérable à 91 % en chaleur fatale. Celle-ci pourrait fournir 36 462 331 litres d’eau chaude par jour (2), soit l’ensemble des besoins quotidiens de Memphis. C’est-à-dire l’équivalent de la consommation d’environ 950 000 habitants.
En récupérant la chaleur fatale, il est possible de réduire la consommation d’eau pour le refroidissement, voire de l’éliminer(4). De plus, l’énergie des centres de calcul a alors un double emploi, n’augmentant pas les dépenses énergétiques globales. Cette approche permet de limiter l’impact énergétique des nouveaux centres de calcul. Il s’agit aussi d’une piste pour réduire l’impact des anciens centres de calcul et de données.
Cependant, des défis subsistent. Cette solution sous-entend le développement de réseaux de distribution d’eau chaude efficaces dans beaucoup de villes. La normalisation des moyens pour s’y raccorder, et probablement d’autres points encore.
En investissant dans les infrastructures nécessaires et en encourageant les partenariats public-privé, les villes peuvent adopter cette approche technologique au service du développement durable. Cela leur permettrait d’améliorer leur durabilité, de réaliser des économies significatives et de se positionner comme des leaders en innovation urbaine durable. La récupération de chaleur des centres de calcul pour la production d’eau chaude illustre parfaitement comment la technologie peut offrir des solutions viables aux défis environnementaux actuels.
Notes
(1) Calcul effectué approximativement sur la base de la consommation maximale des cartes H100 de Nvidia. Que nous multiplions ensuite par leur nombre (100 000 dans l’article). Puis, nous ajoutons 20 % de consommation pour les systèmes alentour (700 W x 100 000 * 1,2 = 84 MW).
(2) 1 MW de chaleur permet de produire, par définition, 1 MWh par heure, soit 24 MWh / jour, soit 20 650 095 kcal / jour. Par définition, 1 Kcal permet de chauffer 1 litre d’eau à 1 °C. L’eau froide en moyenne sur l’année est à 15 °C et l’eau chaude est communément amenée à être à 55 °C dans les canalisations d’eau chaude, soit un différentiel de +40°C.
Ainsi, 84 MW de consommation génèrent 76,44 MW (91 %) de chaleur fatale, soit 1 578 493 262 kcal. Divisons ce nombre par 40 (différentiel de température) pour obtenir 39 462 331 litres/jour d’eau à 55 °C. Pour simplifier, nous estimerons les pertes de transport à 60 %, passant à 24 ml/jour d’eau à 55 °C.
Les évaluations de l’ADEME considèrent une eau chaude sanitaire (ECS) en sortie de mitigeur à 35 °C. À partir de l’eau à 55 °C, rajoutons autant d’eau froide (15 °C) pour être à 35 °C. Pour une consommation de 50 litres d’ECS par jour par habitant (3), cela signifie une consommation de 25 litres d’eau à 55 °C. La production décrite ci-dessus correspond à la consommation de 950 000 habitants, soit 950 000/620 000 = 153 %.
(3) 50 litres d’ECS par jour et par habitant est le nombre communément utilisé. Par exemple chez Total Énergie, mais cela vient d’évaluations de l’ADEME que nous n’avons pas retrouvées.
(4) L’eau n’est plus un consommable, car elle tourne en boucle dans le circuit de distribution de l’eau chaude comme caloporteur. Elle n’est plus prise sur le réseau puis évaporée dans l’atmosphère.
