Dans le cadre de la course pour mettre en place le réseau numérique de l’économie mondiale, les centres de données se sont multipliés à un rythme sans précédent. Des régions autrefois considérées comme trop éloignées ou ayant une infrastructure insuffisante pour le développement de technologies de pointe accueillent désormais d’énormes campus. Bien qu’on accorde beaucoup d’attention à l’alimentation électrique et à la connectivité par fibre optique, longtemps considérées comme les deux éléments fondamentaux guidant le choix d’un site, un autre facteur d’infrastructure est discrètement devenu un souci critique : l’eau.

Contrairement à l’électricité et la fibre optique, la consommation d’eau d’un centre de données n’est pas fixe; elle dépend grandement du type de système de refroidissement utilisé. Et pourtant, cette dépendance même signifie que la disponibilité, le traitement et l’élimination de l’eau peuvent rapidement devenir des facteurs qui entravent l’exploitation de sites autrement prometteurs. Pour les promoteurs, les planificateurs et les municipalités, il est devenu essentiel de comprendre le cycle de vie complet de l’eau, de l’approvisionnement au rejet, afin de concevoir des centres de données résilients et efficaces.

Stratégies de refroidissement et rôle de l’eau

Le refroidissement est l’élément non informatique qui consomme le plus d’énergie dans la majorité des centres de données et le rejet de la chaleur est essentiel à la fois au fonctionnement et à la fiabilité de l’équipement. Les responsables de l’exploitation ont le choix entre deux approches principales, chacune caractérisée par un compromis entre l’utilisation de l’eau et celle de l’électricité.

Les refroidisseurs à air ne nécessitent pas d’approvisionnement en eau sur place, mais consomment beaucoup plus d’électricité, parfois jusqu’à 20 % plus que les systèmes à eau. En comparaison, les refroidisseurs à eau et les systèmes d’évaporation directe consomment moins d’électricité, mais beaucoup d’eau. Cette dernière étant généralement beaucoup moins chère que l’électricité, de nombreuses installations privilégient le refroidissement à base d’eau lorsque possible, en particulier dans les grands campus à haute densité de calculs.

L’eau joue un rôle indirect même lorsqu’un site contient des systèmes à air. La production d’électricité, en particulier celle alimentée aux combustibles fossiles et à l’énergie nucléaire, a besoin d’eau pour le refroidissement. Qu’elle soit utilisée directement sur le site ou indirectement dans le réseau, l’eau fait donc partie intégrante de la stratégie de refroidissement des centres de données.

 

Sélection du site et réalités relativement à l’eau

Puisque de plus en plus de centres de données sont installés en dehors des grands centres urbains, le choix des sites dépend souvent des contraintes d’infrastructure. Les sites éloignés s’accompagnent de coûts fonciers moins élevés et offrent davantage d’espace pour les grands campus, mais les capacités municipales sont souvent insuffisantes pour accueillir de telles installations. L’approvisionnement en eau est un défi particulièrement courant.

Sur certains sites, les ingénieurs constatent que les conduites principales sont sous-dimensionnées, que la pression est faible ou que le débit est insuffisant, ce qui limite à la fois les opérations et la capacité de protection contre les incendies. Dans de nombreux cas, un réservoir d’eau dédié à la lutte contre les incendies est installé pour les nouveaux centres de données, car le système local ne peut pas fournir un volume suffisant en cas d’urgence. Lorsqu’en plus la conception repose sur un système de refroidissement nécessitant une grande quantité d’eau, l’écart entre la demande et les infrastructures disponibles devient beaucoup plus important. Dans certaines situations, il faut construire de nouvelles conduites principales d’un diamètre de 45 à 60 cm pour répondre aux besoins en eau prévus. Les projets de cette envergure sont assortis de coûts importants et d’exigences supplémentaires en matière de permis, en plus d’exiger une coordination à long terme avec les municipalités.

En pratique, les promoteurs et les planificateurs doivent trouver un équilibre entre la consommation d’eau et la demande d’énergie. Le choix d’une option à faible consommation d’eau peut permettre de préserver un approvisionnement limité, mais augmenter la consommation électrique au point de limiter la capacité globale. À l’inverse, privilégier l’efficacité énergétique en optant pour un refroidissement ayant besoin d’une grande quantité d’eau nécessite une infrastructure robuste, ce qui n’est pas forcément réalisable sur tous les sites. Lorsque ces considérations sont prises en compte dès le début du processus de conception, il devient beaucoup plus facile d’atteindre le juste équilibre entre capacité opérationnelle, efficacité et résilience à long terme.

L’approvisionnement en eau ne représente qu’une partie du défi. En effet, il est tout aussi important de gérer ce qu’il reste après le refroidissement. Les refroidisseurs à eau et les systèmes d’évaporation directe dépendent tous deux de l’évaporation qui rejette de l’eau contenant des concentrations élevées de solides dissous. Au fil du temps, ces matières solides s’accumulent et rendent le traitement ou la réutilisation difficile et coûteuse. Une grande quantité de cette eau concentrée, aussi connue comme de l’eau purgée, doit être rejetée.

Toutefois, le rejet de cette eau amène son propre lot de problèmes. De fait, les réseaux d’égouts municipaux exigent souvent des permis pour les effluents à volume élevé ou à forte salinité, et les stations d’épuration locales peuvent imposer des limites strictes quant à ce qu’elles peuvent accepter. Afin d’éviter la surtaxe d’égout inutile, de nombreuses installations mesurent désormais séparément l’eau admise et les rejets des tours de refroidissement, afin d’être facturées uniquement pour l’eau qui entre réellement dans le réseau d’égouts et non pour la partie perdue par évaporation.

Bien que l’eau purgée puisse théoriquement être traitée en vue d’être réutilisée, en pratique, la chimie et le coût rendent cette approche difficile à justifier à grande échelle. Tant qu’aucune option de traitement plus économique ne sera disponible, les centres de données qui utilisent le refroidissement par évaporation devront intégrer la gestion des rejets dans leur stratégie permanente en matière d’eau.