Datacenters : quelles sont les techniques de refroidissement et leur impact environnemental ?

1 Refroidissement marin, une expérimentation réussie

Le refroidissement marin consiste à immerger des datacenters dans l'eau de mer pour tirer parti de sa stabilité thermique. Cela permet une dissipation passive de la chaleur, sans recourir à des systèmes mécaniques énergivores comme la climatisation.

Exemple : Projet Natick de Microsoft (Écosse)

Le projet Natick a été lancé par Microsoft en 2015 pour explorer les avantages des datacenters sous-marins. En 2018, un conteneur rempli de 864 serveurs a été immergé au large des îles Orcades, à 35 mètres de profondeur. Après deux ans de fonctionnement, les résultats ont montré un taux de défaillance des serveurs huit fois inférieur à celui des centres de données terrestres, avec une efficacité énergétique remarquable.

Ce datacenter a même contribué au projet Folding@home pour la recherche contre le COVID-19, se hissant dans le top 1 % mondial des contributeurs en puissance de calcul.

Le saviez-vous ? Le déploiement d'un datacenter sous-marin comme Natick peut être réalisé en moins de 90 jours, contre plus d'un an pour une installation traditionnelle.

2 Refroidissement géothermique, de plus en plus de datacenters l'adoptent

Le refroidissement géothermique repose sur l'utilisation de la température constante du sous-sol ou des nappes phréatiques. Ces ressources naturelles, généralement à environ 9 à 12°C selon les régions, permettent de refroidir les circuits d'eau dans un échangeur thermique, évitant le recours à des systèmes énergivores comme les compresseurs de climatisation.

Exemple : Centre de données d'Euronext (Pays-Bas)

Le site d'Euronext utilise un système à boucle d'eau souterraine qui pompe l'eau dans une nappe phréatique pour refroidir les infrastructures informatiques. Une fois utilisée, l'eau est réinjectée dans le sol sans ajout de produits chimiques, respectant ainsi l'équilibre naturel du sous-sol. Ce procédé permet de maintenir une température de fonctionnement optimale tout en limitant considérablement les émissions de CO₂.

Le saviez-vous ? Grâce à cette technologie, le site d'Euronext a pu réduire sa dépendance aux systèmes de refroidissement actifs de plus de 70 % sur une année.

3 Refroidissement par immersion, une innovation prometteuse

Le refroidissement par immersion consiste à immerger directement les serveurs dans un fluide diélectrique, c'est-à-dire non conducteur d'électricité. Cette méthode offre un transfert thermique extrêmement efficace, tout en supprimant le besoin de ventilateurs et de systèmes de climatisation traditionnels.

Exemple : Azur Datacenters (France)

Azur Datacenters a développé une technologie avancée de refroidissement par immersion via son système ATLANT™, fruit de deux ans de recherches et développement. Chaque bac ATLANT™ peut gérer des charges thermiques allant jusqu'à 150 kW, même avec une eau de refroidissement tempérée à 30°C.

Cette solution est particulièrement adaptée aux environnements à forte densité énergétique comme les clusters IA ou les fermes de minage. Le site de Croissy-Beaubourg (Île-de-France), opéré par Azur Datacenters, intègre cette technologie avec 6,5 MW de puissance électrique et 2 100 m² de surface IT.

Le saviez-vous ? Contrairement aux idées reçues, le refroidissement par immersion ne rend pas les interventions physiques plus complexes : les équipements sont conçus pour être facilement extraits et remplacés, tout en restant parfaitement isolés électriquement.

4 Free cooling, un refroidissement naturel par grand froid

Le free cooling consiste à utiliser directement l'air extérieur, lorsqu'il est suffisamment froid, pour refroidir les salles informatiques. Ce procédé permet de réduire significativement l'utilisation de systèmes de climatisation mécanique, en particulier dans les régions où les températures extérieures sont basses durant une grande partie de l'année.

Exemple : Green Mountain OSL-Hamar (Norvège)

Situé à Hamar, ce datacenter bénéficie d'une température moyenne annuelle de seulement 5,8 °C. Il utilise un système de refroidissement par eau alimenté par l'air extérieur. Le site fonctionne ainsi en free cooling presque toute l'année. L'air frais est acheminé via des échangeurs thermiques qui refroidissent un circuit d'eau, lequel alimente ensuite les unités de ventilation en salle serveur. Le centre atteint un PUE moyen de 1,2, ce qui en fait l'un des plus performants d'Europe.

Le saviez-vous ? En Norvège, certains datacenters comme ceux de Green Mountain peuvent atteindre plus de 8 000 heures de fonctionnement annuel en mode 100 % free cooling.

5 Refroidissement adiabatique, pour un refroidissement efficient

Le refroidissement adiabatique repose sur un processus d'évaporation naturelle : de l'eau est injectée dans un flux d'air sec, ce qui abaisse la température de cet air avant qu'il n'entre dans les salles informatiques. Ce système, 100 % mécanique et sans compresseur, permet de s'affranchir totalement de la climatisation classique.

Exemple : Scaleway DC5 (France)

Le datacenter DC5, inauguré en 2020 à Saint-Ouen-l'Aumône (Val-d'Oise), est l'un des premiers en Europe à fonctionner uniquement par refroidissement adiabatique. Il affiche un PUE annuel moyen inférieur à 1,15, parmi les meilleurs du marché.

Son design bioclimatique repose aussi sur un système de double peau, une isolation thermique renforcée et un pilotage intelligent de la ventilation. Le site est également alimenté par de l'électricité 100 % renouvelable.

Le saviez-vous ? DC5 peut fonctionner sans une seule goutte d'eau pendant plusieurs jours en cas de sécheresse, grâce à un mode de repli en free cooling seul, prouvant la résilience de son architecture.

6 Refroidissement liquide (DLC), une méthode de plus en plus utilisée en France

Le refroidissement liquide, ou DLC (Direct Liquid Cooling), consiste à faire circuler un liquide caloporteur au plus près des composants informatiques (CPU, GPU, mémoire), souvent via des blocs de refroidissement ou des circuits fermés. Cette technologie permet de dissiper plus rapidement et efficacement la chaleur qu'avec de l'air, tout en réduisant le besoin de climatisation.

Exemple : Data4 – Marcoussis (Île-de-France)

Le groupe Data4 a intégré la technologie de refroidissement liquide développée par OVHcloud dans son campus de Marcoussis, en région parisienne. Cette collaboration vise à renforcer la performance énergétique des datacenters, en réduisant de 25 % la consommation électrique par rapport aux systèmes de refroidissement par air. Le site se distingue également par son efficacité hydrique, avec un WUE (Water Usage Effectiveness) très bas de 0,06 litre par kWh IT, traduisant une consommation d'eau minimale.

Le saviez-vous ? Grâce à ce système, Data4 parvient à combiner efficacité énergétique et sobriété hydrique, deux critères clés dans l'évaluation environnementale des infrastructures IT de nouvelle génération.

7 Refroidissement par air, la plus énergivore des techniques de refroidissement

Le refroidissement par air est la méthode historique la plus répandue dans les datacenters. Il repose sur la circulation forcée d'air à travers des baies de serveurs à l'aide de ventilateurs et de climatiseurs industriels (généralement des unités CRAC : Computer Room Air Conditioning). Cette technique est très énergivore car elle nécessite un apport constant d'électricité pour maintenir une température stable, particulièrement lors de pics de chaleur.

Exemple : Equinix PA3 (Paris, France)

Le datacenter PA3 d'Equinix, situé en région parisienne, repose encore en grande partie sur un système de climatisation traditionnel. Bien que l'entreprise ait engagé des efforts pour réduire son empreinte carbone (utilisation accrue d'énergie renouvelable, optimisation du PUE), ce type de refroidissement demeure le moins efficient énergétiquement parmi les solutions disponibles aujourd'hui.

Le saviez-vous ? Le PUE moyen des datacenters utilisant encore majoritairement la climatisation par air peut dépasser 1,6, contre moins de 1,2 pour les centres exploitant le free cooling ou le refroidissement adiabatique.

Vers un avenir numérique durable

Avec des techniques de refroidissement qui se veulent de plus en plus innovantes, les technologies naturelles et passives comme le refroidissement marin, géothermique ou par air frais (free cooling) sont les plus prometteuses, allant vers un avenir numérique durable.

Le recours à la climatisation classique vise à disparaître, remplacé par des approches plus vertes, innovantes et souvent plus rentables. Datalok accompagne les entreprises dans le choix de datacenters utilisant ces technologies d'avenir, en fournissant des informations détaillées sur les techniques de refroidissement et l'efficacité énergétique de chaque infrastructure.

NDLR : On ne parle pas ici d'efficience, de rentabilité ou de scalabilité. Nous cherchons simplement à mettre en lumière les différents types de refroidissement existant afin d'ouvrir des pistes de réflexion et des points de vue.