Bruno Lafitte, Ademe (Agence de la transition écologique)
Les annonces se multiplient en France et à l’étranger sur la construction de centres de données gigantesques, dédiés à répondre aux besoins en puissance de calcul de plus en plus colossaux requis par l’intelligence artificielle (IA). En France, il apparaît urgent de planifier et de réguler ce déploiement sur le territoire, qui n’est pas sans risque de créer des conflits dans l’allocation des ressources en électricité.
À l’occasion du sommet sur l’intelligence artificielle qui s’est tenu les 10 et 11 février 2024, le gouvernement a annoncé 109 milliards d’euros d’investissements privés. Parmi ces financements, une partie sera consacrée à la construction de deux centres de données d’une puissance de 1 GW chacun. Le gouvernement a également publié à cette occasion une carte recensant dans 9 régions françaises 35 zones prêtes pour l’implantation de centres de données pour l’intelligence artificielle (IA). Cinq de ces zones dépassent les 50 hectares : deux en Île-de-France, une dans le Grand Est, une dans les Hauts-de-France et une en PACA.
Déjà clés de voûte du numérique, les centres de données sont appelés à jouer un rôle croissant avec la montée en puissance de l’IA générative : les besoins en puissance de calcul de cette dernière étant colossaux, elle exige des supercalculateurs capables de répondre aux milliards de requêtes des utilisateurs de ChatGPT et autres modèles d’IA générative. Ils sont hébergés au sein de centres de données conçus pour être en mesure de répondre à ces besoins.
Cela fait déjà plusieurs années que la France est concernée par la déferlante des data centers – elle en compterait environ 300 de grande taille, selon RTE. S’ils se sont d’abord concentrés, dans l’Hexagone, à Paris et en Île-de-France, la saturation foncière et électrique de la région francilienne pousse désormais les acteurs du secteur à se déployer dans le reste du pays, Marseille en tête, grâce à aux 18 câbles sous-marins dont elle est le point d’arrivée.
Or, l’installation de ces infrastructures se heurte de plus en plus à des résistances locales. Dans ce contexte, il apparaît indispensable de se pencher sur les enjeux qui entourent les implantations de centres de données, comme le détaillait un avis d’expert publié par l’Agence de la transition écologique (Ademe) en octobre 2024.
La localisation des datas centers, une équation complexe
Disponibilité électrique, consommation énergétique, consommation d’eau, artificialisation des sols et intégration dans le tissu socioéconomique local sont quelques-uns des paramètres à considérer pour juger de la pertinence ou non d’implanter un centre de données sur un territoire.
Précisons par ailleurs que l’on distingue deux formats de data centers, aujourd’hui appelés à cohabiter en France :
- les grands, dits data centers « hyperscale », qui s’implantent en périphérie des villes,
- et les data centers « edge », plus petits et insérés au tissu urbain.
Les deux présentent des besoins en énergie importants, exigent une connexion Internet, une disponibilité du réseau électrique et un lieu sûr et stable pour disposer de leurs données. La façon de les intégrer localement et les conditions de leur acceptabilité se posent néanmoins différemment.
Penchons-nous sur les principaux risques qui entourent l’implantation de ces infrastructures, les façons de minimiser leurs effets néfastes et la nécessité de planifier leur développement pour maximiser leurs effets bénéfiques.
Les data centers, des ogres énergétiques
Le premier sujet qui vient à l’esprit lorsqu’on aborde cette question est la consommation électrique massive des centres de données. Cette dernière est principalement due aux serveurs qui traitent les données et dans une moindre mesure au refroidissement de ces serveurs pour assurer leur fonctionnement optimal.
L’exemple du campus centre de données Data4, à Nozar (Essonne), offre un ordre d’idées. Baptisé le PAR1, il regroupe 23 centres de données, s’étend sur 110 hectares et est doté d’une puissance de 250 MW. Cela se traduit par une consommation de 1,3 térawatt-heure (TWh) par an, ce qui correspond à… la consommation annuelle d’énergie de plus de 270 000 ménages, soit le nombre de ménages de villes comme Toulouse ou Lyon !
Sur la plateforme Operat gérée par l’Ademe, qui recense les déclarations de consommation électrique du tertiaire, les data centers arrivent en tête en termes de densité de consommation.
Alors qu’ils ne représentent que 0,1 % de la surface déclarée, ils sont pourtant à l’origine de 2,2 % des consommations et sont la catégorie la plus énergivore. Au mètre carré, ils consomment ainsi 2 000 à 3 000 kWh par m2 et par an (contre 100 à 200 pour un bâtiment classique). Selon RTE, la consommation électrique des centres de données en France devrait tripler d’ici à 2035. Et l’Ademe estime qu’ils représenteront 8 % de la consommation électrique française à horizon 2050, contre 2 % aujourd’hui, selon RTE.
Des risques de tension sur le réseau
Ces besoins impliquent, pour chaque implantation, une disponibilité du réseau électrique suffisante, autrement dit des « tuyaux » dimensionnés pour satisfaire une demande importante. Au risque, sinon, de voir surgir des conflits d’usage, comme cela a pu être le cas à Londres où la présence de centres de données a entravé la création de quartiers résidentiels.
Se pose ici une première question dans le choix d’allocation de la ressource électrique, qui est déterminée par RTE en France. À Marseille, les data centers auraient ainsi empêché l’électrification des navires à quai.
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Pour l’instant, les problématiques portent moins sur le volume d’électricité produite – la France en exporte – que sur ses réseaux de distribution. Nous sommes, en la matière, dotés d’une planification nationale qui permet d’encadrer l’électricité sacralisée pour les data centers et de décider quelle puissance sera allouée dans les prochaines années à ces usages.
Certaines mesures peuvent toutefois contribuer à contenir – ou du moins, à répondre – aux besoins énergétiques supplémentaires qu’engendre la multiplication des centres de données.
Des possibilités de gains énergétiques
D’une part, des gains d’efficacité énergétique de plus de 50 % sont atteignables dans les data centers, selon l’Ademe, en agissant sur les bâtiments, les serveurs, le refroidissement et les alimentations de secours. Différents indicateurs existent pour évaluer ces performances : le PUE (Power Usage Effectiveness), en particulier, établit le ratio entre l’énergie totale consommée par le centre de données et l’énergie consommée pour sa partie informatique. En moyenne, le PUE des nouvelles grosses installations tend vers 1,2, là où les structures existantes présentent un PUE de 1,5 en moyenne.
Parmi les leviers qui permettent de baisser la consommation électrique consacrée au refroidissement, et donc le PUE :
- L’utilisation du refroidissement adiabatique, qui utilise la vaporisation de l’eau pour refroidir, se fait au détriment de la consommation d’eau et doit être proscrit.
- Le refroidissement liquide, qui consiste à faire circuler de l’eau autour des serveurs et de leurs composants, est à privilégier, notamment pour les nouveaux serveurs à puissance élevée.
- Le free cooling indirect, qui revient à refroidir indirectement les serveurs avec l’air extérieur, est le plus vertueux, d’autant que les serveurs acceptent aujourd’hui des températures de fonctionnement plus élevées.
Il faut par ailleurs s’assurer que l’implantation du centre de données permette la valorisation de la chaleur fatale produite par ses serveurs. Dans les cas des data centers « edge », elle peut se faire directement sur le bâtiment voisin ; pour les data centers « hyperscale », situés en périphérie de ville, un couplage avec un réseau de chaleur urbain pourra être privilégié
Dans les deux cas, cette intégration doit être anticipée au moment du choix du lieu d’implantation.
Un risque de tension foncière
Outre l’électricité, l’arrivée d’un centre de données implique de mettre la main sur une autre ressource précieuse : le foncier, dont l’accès est déjà très tendu en France. Le campus de data centers PAR01 de DATA4 comprend ainsi 24 data centers sur une surface de 110 hectares. À Marseille, l’emprise foncière de certains acteurs de centres de données suscite des tensions localement.
En ce qui concerne les data centers hyperscale, voués à être installés plutôt en périphérie des villes, il s’agit de s’assurer qu’ils n’entrent pas en concurrence avec d’autres projets de développement local et qu’ils ne mettent pas en péril les objectifs de la loi zéro artificialisation nette.
Sur le sujet, l’Ademe préconise de privilégier leur implantation sur des friches, de préférence industrielles. Là aussi toutefois, des conflits d’usages pourraient émerger, la réhabilitation des friches étant de plus en plus plébiscitée pour des projets de développement urbain, de parcs, de tiers lieux ou encore de logements.
Un choix de société
Bien choisir la localisation d’un data center tout en en maximisant ses bénéfices est donc une gageure. Les conditions à réunir sont multiples : l’accès au foncier, l’optimisation de la performance énergétique avec la possibilité de valoriser la chaleur fatale, l’accès à une électricité suffisante et propre ainsi qu’à la fibre, et l’inscription du projet en cohérence avec les schémas de développement urbain locaux.
L’adhésion locale dépendra également de la capacité de ces infrastructures à générer une activité économique locale : la création d’emplois directement liés à la construction et à la maintenance, mais aussi le développement d’un écosystème économique en lien avec le numérique et l’IA. Il s’agirait ainsi, par l’anticipation et par la régulation, de maximiser les externalités positives pour tempérer les désagréments.
Mais ne nous fourvoyons pas : tous ces efforts ne doivent pas nous exempter d’une réflexion globale sur la finalité de cette déferlante des centres de données.
Certes, rapatrier nos données numériques constitue un réel enjeu de souveraineté. Mais certains usages numériques décuplés par l’IA générative méritent que l’on s’interroge sur leur pertinence avant de s’y jeter à corps perdu. Au risque, sinon, de perdre la maîtrise de l’allocation de nos ressources énergétiques et foncières.
Bruno Lafitte, Expert data center, Ademe (Agence de la transition écologique)
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.
