Longtemps pointées du doigt pour leur empreinte écologique, les datacenters ne cessent de progresser en matière d’efficacité énergétique. L’optimisation des infrastructures et le recours à des énergies renouvelables jouent en faveur de la préservation de l’environnement. Dans cet article, nous vous proposons d’étudier la consommation énergétique des datacenters, les facteurs qui l’influencent et les actions mises en place pour améliorer leur efficacité énergétique.
La répartition et l’évolution de la consommation énergétique des datacenters
Véritables usines du numérique, les datacenters consomment une véritable énergie. En France, leur consommation électrique était estimée entre 4 et 6 TWh pour 2023, soit environ 2 % de la consommation électrique totale en France.
Toujours à titre d’exemple, un datacenter de 10 000 m² consomme autant qu’une ville de 50 000 habitants avec une consommation moyenne de 5,15 MWh/m²/an. En tout, 460 datacenters identifiés et consommant plus de 1 GWh/an totalisaient alors près de 4 TWh (21 % d’augmentation par rapport à 2022). Force est également de constater que 21 % des datacenters consomment à eux seuls 78 % de l’électricité totale utilisée par l’ensemble des datacenters français.Au niveau mondial, la part des datacenters dans la consommation électrique se situe dans une fourchette allant entre 1 et 1,5 %.Cette importante consommation s’explique par le nombre croissant d’applications et services disponibles en ligne (cloud computing, streaming vidéo…), qui nécessitent toujours plus de puissance de calcul et d’espace de stockage. Aujourd’hui, toutes les entreprises – grandes comme milliers de PME – s’appuient sur les datacenters pour faire fonctionner leurs applications au quotidien.
Ce n’est pas franchement la fête à tous les étages en matière de répartition géographique : les pays à forte concentration numérique (États-Unis, Chine, certains pays d’Europe de l’Ouest) accueillent la majorité des datacenters hyperscale (très grandes infrastructures), donc très consommatrices.
En 2018, la Chine affichait ainsi une consommation de 161 TWh pour ses datacenters – dont une grande partie alimentée par le charbon –, soit 2,35 % de sa consommation nationale. En Europe, les datacenters pesaient 76,8 TWh en 2018 et devraient atteindre 98,5 TWh en 2030, ce qui représenterait alors 3 % de la consommation totale d’électricité du vieux continent. Quatre pays – l’Allemagne, le Royaume-Uni, la France et les Pays-Bas – concentrent à eux seuls 56 % de cette consommation européenne.L’Île-de-France abrite près de la moitié de la capacité nationale des datacentersEn France, c’est Paris et sa région (Île-de-France) qui concentrent le plus grand nombre d’infrastructures (48 %) et surtout les plus grosses en termes de consommation : elles regroupent à elles seules 64 % des datacenters du pays et près de la moitié de la capacité nationale. Lyon arrive loin derrière avec seulement 10 % de cette capacité, suivie par Marseille et Lille. Cette centralisation des centres de données complique leur alimentation électrique et leur refroidissement, notamment pendant les pics de chaleur estivaux.On observe aussi une forte montée en puissance des datacenters hyperscale : entre 2018 et 2023, le nombre d’infrastructures consommant plus de 50 GWh a progressé de 69 %.
La consommation des datacenters continue d’évoluer à la hausse, mais moins rapidement que celle des données traitées, grâce aux progrès techniques, notamment en matière d’efficacité énergétique. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), entre 2010 et 2022, le trafic Internet a été multiplié par 20 — la consommation énergétique des datacenters n’a augmenté que d’environ 10 à 60 %. Cette évolution est due aux innovations permettant une baisse de l’intensité énergétique de près de 20 % par an depuis 2010, et aux optimisations des équipements : ainsi, la consommation électrique pour stocker 1 To de données a été divisée par 9 entre 2010 et 2018. Mais la demande explose : +21 % par an jusqu’en 2040 pour les datacenters globalement (35 % pour les datacenters hyperscale), +40 % du volume de données en hausse chaque année… L’edge computing devrait à lui seul représenter 12 % de la consommation des datacenters en 2025. L’évolution reste donc inquiétante malgré les progrès en efficacité énergétique.
Les principaux postes de dépenses énergétiques et leur empreinte environnementale
En réalité, la consommation d’énergie d’un datacenter ne sert pas seulement à alimenter les serveurs. L’énergie constitue par ailleurs 54 % des coûts d’un datacenter, dont le coût de l’énergie représente quant à lui entre 30 et 54 % des dépenses d’exploitation. En moyenne, les serveurs concentrent eux seuls près de 50 % de la totalité de la consommation, le refroidissement des infrastructures représentant entre 30 et 40 % de la dépense énergétique. Ce refroidissement – par ventilation, climatisation ou encore par des procédés de refroidissement liquide – est nécessaire à prévenir le risque de surchauffe des équipements informatiques qui tournent 24h/24, et peut atteindre jusqu’à 40 % de l’énergie consommée, notamment lors des périodes caniculaires. La consommation d’eau pour ces systèmes n’est pas non plus à négliger : elle s’élève à environ 600 000 m³/an en France ce qui soulève des questions liées au stress hydrique.
Hormis le refroidissement, l’alimentation électrique des serveurs, le stockage des données et la gestion du réseau interne représentent une part significative. Les onduleurs assurant la continuité du service ainsi que l’éclairage et divers équipements annexes engendrent une consommation supplémentaire de 7 %. L’électricité de secours, souvent produite à partir de fioul ou encore de gaz, représente environ 10 % de la dépense énergétique alors même que le PUE (Power Usage Effectiveness) moyen en France est de 1,36. La hausse du prix de l’électricité a un impact direct sur la rentabilité des datacenters : multiplié par 10 en 18 mois, cette hausse met les opérateurs sous pression pour trouver des solutions d’optimisation.
Cette consommation a un impact environnemental non négligeable. Les datacenters représentent aujourd’hui 2 à 3 % de la consommation électrique mondiale, soit environ 2 % de la consommation d’énergie totale sur Terre. En France, ils participent à hauteur de 2,5 à 4,4 % de l’empreinte carbone du pays et contribuent à hauteur de 14 % aux émissions de CO2 du numérique. Mondialement, les datacenters sont responsables d’environ 25 % des émissions de GES du secteur numérique. Si l’empreinte carbone est moins importante en France grâce à un mix décarboné, la question de la consommation d’eau et de l’intégration dans le paysage se pose avec acuité. Par exemple, le fait d’envoyer un mail avec une pièce jointe de 1 Mo consomme 20 W pendant une heure contre 100 W si le serveur est seulement en veille. Enfin, il faut garder à l’esprit que les datacenters polluent également en dehors de leur utilisation : la fabrication des équipements (avec notamment l’extraction des métaux rares en Afrique) est la deuxième source de pollution numérique après celle liée à la production des matériels.
Réglementations, solutions d’optimisation et perspectives pour réduire l’empreinte des datacenters
Les préoccupations croissantes autour de la consommation énergétique des datacenters ont conduit à l’émergence de différentes mesures réglementaires, techniques et comportementales visant à encadrer et réduire leur impact environnemental. L’objectif est de ne pas seulement réduire leur consommation électrique mais aussi de valoriser les ressources, optimiser la gestion énergétique et inscrire ces infrastructures dans une démarche durable. Parmi les leviers incontournables pour y parvenir, on peut distinguer :
- Valoriser la chaleur fatale : privilégier systématiquement l’utilisation de la chaleur perdue pour le chauffage urbain, l’agriculture urbaine ou des procédés industriels, avec des projets novateurs de couplage datacenters-réseaux de chaleur de quartiers.
- Intégrer les sources d’énergie renouvelable : déployer des panneaux solaires, éoliennes et utiliser de l’électricité verte certifiée, associés à des systèmes d’autoconsommation et de stockage énergétique pour compenser les fluctuations.
- Optimiser avec des logiciels et du matériel efficaces : intelligence artificielle pour prédire et ajuster en temps réel les consommations, faible empreinte écologique (Green IT) et virtualisation poussée des serveurs, consolidation des charges, protocoles d’efficacité énergétique dans le développement logiciel.
- Circulariser les équipements : recycler et réemployer les composants électroniques, prolonger la durée de vie des matériels grâce à la maintenance prédictive, chaînes logistiques inversées responsables.
- Développer de nouvelles architectures : concevoir des micro-datacenters décentralisés, refroidissement liquide direct très efficace et modulable permettant de s’adapter aux besoins énergétiques tout en réduisant l’emprise au sol.
- Sensibiliser les utilisateurs finaux : mettre en œuvre des actions pour encourager des comportements numériques responsables : ne pas stocker inutilement ses données personnelles sur son smartphone, limiter les transferts de fichiers lourds…
Ce cocktail vertueux permet non seulement d’anticiper les nouvelles exigences réglementaires mais aussi d’anticiper les futurs besoins énergétiques dans un monde toujours plus urbanisé et digitalisé. Pour réussir cette transformation durable du secteur il est crucial d’impulser une dynamique collaborative entre autorités publiques, exploitants de Datacenter, fournisseurs d’énergie, entreprises utilisatrices et citoyens. Plus à long terme, l’émergence de technologies disruptives comme le refroidissement par immersion totale ou encore l’intégration des Datacenters dans des réseaux énergétiques intelligents (smart grids) constituent autant promesses pour assurer la neutralité carbone et la résilience énergétique des infrastructures numériques.
