Le nombre de datacenters est en croissance continue dans le monde entier en ce début d’année 2022. Mais tous les propriétaires, exploitants ou concepteurs sont confrontés à des défis croissants. De l’efficacité énergétique à la sécurité, en passant par l’évolution de la demande vers des structures plus diversifiées, les défis sont nombreux. Pour répondre à ces enjeux, les fournisseurs d’équipements et de solutions proposent de plus en plus de nouveaux produits adaptés à la diversité des besoins de l’hyper-datacenter des hébergeurs à la petite salle du « Edge ».
Les exploitants et utilisateurs de datacenters, les associations professionnelles, les fabricants d’équipements sont de plus en plus attachés à l’objectif de réduction des gaz à effet de serre, des consommations d’énergie ou d’eau, mais aussi de la consommation de matières premières.
Après l’adoption du Pacte vert pour l’Europe, les principaux opérateurs d’infrastructures cloud et opérateurs de datacenters ont créé en 2021 un « Climate Neutral Data Centre Pact » ou « Pacte pour des centres de données neutres pour le climat » en visant des centres de données en Europe climatiquement neutres en 2030.
Cela touche tous les domaines :
- Prouver l’efficacité énergétique avec des objectifs mesurables.
- Acheter de l’énergie 100 % décarbonée.
- Donner la priorité à la conservation de l’eau.
- Réutiliser et réparer les serveurs et équipements informatiques.
- Chercher des moyens de réutiliser la chaleur fatale.
Tous les équipements du datacenter sont donc concernés : les équipements informatiques, mais aussi tous les équipements électriques pour l’alimentation et la distribution électrique et les équipements de refroidissement/ventilation/climatisation, gros consommateurs d’électricité et d’eau.
Et pour ceux qui n’auraient pas signé ce pacte, il reste comme incitation la forte hausse du coût de l’énergie et des matières premières qui se répercute directement sur les coûts d’exploitation et la facture des utilisateurs.
Des exploitants de centres de données conscients des problèmes de développement durable
En 2022, les concepteurs et exploitants de datacenters se préoccupent donc de plus en plus du développement durable et de la crise énergétique et climatique. Comme le confirme Séverine Hanauer, directrice commerciale de Vertiv France, « le secteur de la technologie est l’un des plus gourmands en énergie et les datacenters en représentent une grande partie. En exemple, la consommation d’énergie cumulée d’Amazon, Google, Microsoft, Facebook et Apple s’élève à plus de 45 térawattheures par an, soit presque autant que la consommation annuelle de la Nouvelle-Zélande. Cependant, les datacenters et d’autres types d’infrastructures ont un rôle clé à jouer dans ce paysage énergétique en mutation. En effet, ils s’engagent de plus en plus à répondre efficacement aux problématiques d’écoresponsabilité. Une accélération des actions en faveur du développement durable et de la lutte contre la crise climatique est attendue cette année. Des géants du numérique tels que Google et Microsoft ont déjà annoncé leurs projets ambitieux en matière de développement durable : Google vise à n’exploiter que des sources d’énergie sans carbone d’ici 2030, tandis que Microsoft s’est fixé pour objectif de devenir neutre en carbone et positif en matière de consommation d’eau d’ici 2030.
La démarche consiste à se tourner vers une utilisation de l’énergie 100 % renouvelable, à capitaliser sur les nouvelles technologies d’infrastructure pour améliorer l’utilisation de l’énergie et réduire la dépendance aux systèmes de gestion du refroidissement à forte consommation d’eau, à assurer une meilleure surveillance de la consommation d’eau à tous les niveaux, de l’impact des émissions de carbone, des déchets électroniques ou du cycle de vie des équipements ».
De nouveaux produits qui vont dans le sens d’une réduction des consommations d’énergie et de matières premières
La réduction des consommations d’énergie et de matières premières fait partie des objectifs des constructeurs d’équipements depuis de nombreuses années. Pour les onduleurs, l’augmentation du rendement de chaque nouvelle gamme mise sur le marché est un bon indicateur de cette réduction. En moins de deux décennies, ces rendements sont passés de 90 à 96-97 %, soit des pertes divisées par plus de 3. Mais ces gains passent aussi par des systèmes modulaires qui vont s’adapter aux conditions de charge en évitant de fonctionner à faible charge avec des rendements qui chutent, même si les courbes de rendement en fonction de la charge sont de plus en plus plates.
Pour Rémi Pouchucq, directeur commercial Secure Power de Schneider Electric France : « Schneider Electric s’adapte constamment en proposant des datacenters plus durables, plus efficaces, plus évolutifs et plus résilients. Nous bâtissons une vision de l’évolution future des performances des datacenters autour de quatre piliers :
• Plus durable : pour répondre aux besoins de l’entreprise de manière responsable, sans compromettre l’avenir. Nous proposons des conceptions économes en ressources et nos logiciels de supervision EcoStruxure IT permettent aux exploitants de datacenters de mieux gérer et allouer ressources et tâches. Nous avons également des feuilles de route R&D qui incluent la construction de nos solutions avec plus de matériaux circulaires. La plupart de nos solutions et produits sont désormais certifiés avec l’écolabel Green Premium, lequel a pour but de réduire le nombre de substances dangereuses entrant dans la conception des équipements, leur impact environnemental pendant leur utilisation et aussi des instructions détaillées sur leur fin de vie.
• Plus efficace : pour optimiser les coûts, les temps de déploiement et d’entretien, mais aussi l’espace et la durée de vie de nos solutions afin d’augmenter le retour sur investissement de nos clients. Appliquée aux onduleurs par exemple, cette approche se traduit par la mise à disposition pour nos clients d’onduleurs à haut rendement, notamment par le biais de notre technologie brevetée ECOnversion qui garantit un rendement jusqu’à 99 %. Cela se traduit par des économies pour l’utilisateur de l’ordre de 60 à 70 % de la consommation en électricité de l’onduleur, et un coût de revient divisé par 2 comparé à des onduleurs traditionnels. Notre gamme d’onduleurs Galaxy VL offre le design le plus compact du marché, en plus d’être entièrement serviçable depuis l’avant.
- Plus évolutif : conçu pour s’adapter aux nouvelles technologies. Nous rendons nos solutions d’infrastructure physique modulaires pour mettre en adéquation le dimensionnement du datacenter (alimentation, refroidissement et capacité d’espace) avec la demande informatique. Notre offre de datacenters préfabriqués en différents formats, du container tout en un aux briques de refroidissement, power et salles blanches, constitue une réponse de plus en plus recherchée par des utilisateurs en quête de flexibilité et du juste dimensionnement.
- Plus résilient : réduit la vulnérabilité aux temps d’arrêt imprévus. La disponibilité demeure un des sujets clés pour tout exploitant de centre de données et notre expérience en termes de fiabilité se base sur le juste niveau de redondance en termes d’alimentation électrique et de refroidissement, le tout renforcé par notre offre logicielle de gestion à distance EcoStruxure IT. Cette offre disponible en SaaS permet à nos clients de bénéficier de la puissance du cloud et d’algorithmes dédiés pour engager des opérations de maintenance prédictive. »
Le développement durable est aussi un sujet très important pour Vertiv, avec un investissement qui représente plus de 5 % de son chiffre d’affaires de 2020 dans la recherche et le développement, avec pour finalité de concevoir des solutions innovantes, plus efficaces et susceptibles d’aider ses clients à atteindre leurs objectifs de développement durable.
Séverine Haunauer explique : « Nous avons récemment lancé une série de produits hautement efficaces ainsi qu’une fonction
innovante de support au réseau pour les onduleurs, qui permet aux secteurs à forte consommation d’énergie de soutenir la transition vers des sources d’énergie verte :
Le nouvel onduleur Vertiv Liebert EXL S1 (100 à 1 200 kVA) avec fonction support réseau dynamique, qui permet aux industries à forte consommation d’énergie d’utiliser les ASI de manière proactive et de soutenir la transition vers des sources d’énergie verte. Dans le cas d’un client qui a remplacé son ancien système par un Vertiv Liebert® EXL S1 avec fonction support réseau dynamique, les pertes d’énergie ont été réduites de près de 75 %, ce qui a permis de réaliser des économies d’énergie de plus de 300 000 dollars et d’augmenter d’environ 5 % l’efficacité de l’ASI.
- Vertiv Liebert EXM2 (100-250 kVA) – efficacité jusqu’à 98,8 % en mode Online Dynamique.
- Le redresseur Vertiv Netsure R48-3500e4 – redresseur de 3 500 W avec une efficacité allant jusqu’à 98 % pour les applications centrales et d’accès dans les télécommunications. »
La modularité des équipements permet d’avoir une solution plus évolutive et plus fiable
Il faut de plus en plus adapter les équipements techniques du datacenter (baies, unités de refroidissement, onduleurs et distribution électrique) au rythme de croissance du centre, à l’optimisation de l’espace qui a aussi un coût et à la disponibilité de l’énergie.
Jérémie Pleynet, responsable Développement Prescription & Segments de Socomec, donne l’exemple des dernières
gammes de produits Socomec : « Les notions de disponibilité permanente de l’énergie, d’optimisation de la performance énergétique et de flexibilité de l’infrastructure électrique sont parmi les plus importantes du marché des datacenters. Ainsi, les technologies utilisées et les gammes d’UPS (ou ASI en français) doivent évoluer pour répondre à ces besoins. C’est pourquoi Socomec n’a cessé de faire évoluer son offre d’UPS et reste encore aujourd’hui une des références en la matière.
Nous pouvons commencer avec l’architecture innovante en briques de la gamme Masterys GP4 qui offre à son utilisateur une configuration sur mesure et rapide de la solution finale, en choisissant parmi un large catalogue d’options de base.
Un autre exemple vient des gammes Modulys d’UPS modulaires qui ont été conçues sur la base d’une architecture de modules double-conversion redondants. Les modules puissance à chaud facilitent l’installation et permettent une flexibilité inégalée pour de futures extensions. Ces systèmes offrent en outre une fiabilité élevée (certains modules montrent des MTBF, c’est-à-dire les durées moyennes entre les pannes de 1 million d’heures) et des temps de réparation (MTTR) réduits qui favorisent grandement l’augmentation de la disponibilité de l’énergie.
C’est sur ce concept de fiabilité éprouvée sur le terrain que la dernière gamme Delphys XL a été développée. Cela se traduit ainsi en un UPS de 1,2 MVA ultra compact (3 m²) qui offre une résilience remarquable en éliminant les nœuds de criticité (SPoF) que l’on retrouve chez les UPS monolithiques traditionnels.Ces UPS sont compatibles avec les technologies de batteries au lithium (Li-ion) et proposent une connectivité optimisée qui répond aux contraintes modernes d’intégration dans les systèmes de surveillance (DCIM par exemple), de services digitaux et de cybersécurité.
Pour finir, nous pouvons signaler que les unités Socomec présentes dans notre portefeuille actuel d’ASI sont certifiées “Elite” ou supérieures selon les critères du code de conduite européen sur l’efficacité énergétique des onduleurs (V2.0, 2021 – 2024). »
Tous les datacenters nécessitent de nouvelles architectures d’alimentation en énergie capables d’évoluer en temps réel et en toute sécurité pour suivre leur croissance commerciale. Les datacenters en rénovation et les futurs datacenters seront des produits connectés et digitaux avec une fiabilité accrue pour une puissance adaptable selon l’installation, dans le but d’en maximiser la disponibilité.
Ainsi, ABB a développé son offre MegaFlex DPA avec des gammes de puissance allant jusqu’à 1,5 MW :
Les technologies de refroidissement progressent pour améliorer le PUE
Près de 40 %, voire plus, de la consommation d’énergie d’un datacenter est liée au refroidissement. Le PUE reste l’un des moyens de mesure de l’efficacité énergétique de ces centres, et la dernière enquête de l’Uptime Institute fin 2021 sur les centres de données mondiaux montre que le PUE moyen des grands datacenters reste à 1,57. Cette valeur est très éloignée de valeurs entre 1,15 et 1,20 annoncées pour de nouveaux datacenters très performants. Pour atteindre, y compris lors de rénovation d’installations existantes (dont le PUE peut atteindre 2,5 ou 3), de telles valeurs, il faut adopter des technologies innovantes et un refroidissement très efficace.
Ce que confirme Luc Alsene, responsable du Business Development IT d’Efirack & Rittal : « Si on veut diminuer le PUE, le critère principal est d’être plus efficient sur la climatisation qui représente 50 à 75 % des consommations non imputables aux serveurs. Ce qui implique l’utilisation de nouvelles technologies de refroidissement et l’acceptation de plages de température d’utilisation plus grandes.
Ensuite, il existe plusieurs autres pistes de réduction de la consommation :
- Mise en place systématisée de confinements d’allées froides ou chaudes pour séparer les flux d’air (gain constaté jusqu’à40% sur la consommation électrique). Cette solution est valable pour les sites existants sur lesquels nous avons réalisé plusieurs installations.
- Installation évolutive qui permet de travailler avec un rendement optimisé (pas de surdimensionnement entraînant des consommations superflues).
- Installation d’équipements de couleurs claires permettant des économies d’énergies jusqu’à 37 % sur l’éclairement.
L’autre critère important, si on veut réduire la consommation électrique globale, c’est d’agir sur la consommation électrique propre aux serveurs, mais l’indice de référence ne sera pas ici le PUE. »
Selon Séverine Hanauer, « nos solutions de refroidissement sont à la pointe du marché en termes d’efficacité et de respect de l’environnement (gaspillage d’eau).
- Liebert PCW, système de refroidissement à eau glacée offre l’efficacité, la protection et la capacité les plus élevées du secteur par rapport à l’encombrement pour le refroidissement des salles de serveurs. Équipement sélectionné par le datacenter phare DC1-Stavanger de Green Mountain, 100 % renouvelable, en Norvège.
- Liebert AFC, grâce à son nouveau réfrigérant à faible PRG et à la technologie inverter, la gamme de groupes de production d’eau glacée à vis, offre une solution écologique visant à réduire considérablement les émissions directes et indirectes de CO2 dans l’atmosphère et à limiter l’empreinte carbone du datacenter ».
Les gains peuvent aussi passer par l’augmentation des régimes de température et les solutions de free cooling, comme le confirme Rémi Pouchucq : « Nous observons une augmentation des régimes de température d’eau glacée dans les datacenters de nos clients, rendue possible par la miniaturisation et la plus grande tolérance des équipements actifs déployés (les dernières recommandations de l’ASHRAE vont d’ailleurs dans ce sens). Le refroidissement est le plus grand poste de coût dans l’opération d’un centre de données et c’est pour cela que Schneider Electric innove constamment pour rendre ses solutions de refroidissement
plus efficaces. Nos solutions dites “free cooling” permettent de réduire la puissance frigorifique produite par les compresseurs lorsque la température de l’air extérieur le permet, et ainsi d’obtenir un rendement plus élevé. Avec l’emploi de régimes d’eau plus élevés (20-30 °C par exemple), cela permet aussi à nos clients d’utiliser l’air extérieur pour refroidir une eau qui n’est plus glacée, et ainsi tirer parti de la technologie free cooling la plus grande partie de l’année. L’efficacité énergétique du système de refroidissement est aussi liée à la disposition et la répartition des serveurs au sein de la salle blanche, et notamment à la présence ou non de confinement thermique au niveau des allées pour éviter qu’air chaud et froid ne se mélangent. »
Le refroidissement liquide qui se développe peut aussi être une solution, comme le note Rémi Pouchucq, car
De nouvelles solutions de baies, de racks et d’alimentation électrique
Depuis plusieurs années, la densité de puissance des racks informatiques progresse et peut augmenter de 5 kW par rack jusqu’à 10 kW dans les centres de moyenne puissance (3-5 MW), mais peut atteindre 15 à 20 kW pour les très grands centres des hébergeurs. Ainsi, plus le datacenter est important plus il est susceptible d’avoir des racks de densité élevée. Or, la puissance des racks influence les choix d’infrastructure, d’architecture de refroidissement ou de distribution électrique.
Pour Luc Alsene, plusieurs solutions existent :
Pour des densités supérieures, nous proposons des solutions appelées POD (Performance Optimized Datacenter) où nous installons des échangeurs thermiques répartis sur une ou deux rangées de baies et associés avec un confinement ou couloir thermique de l’allée froide ou chaude. Avec cette solution, nous sommes capables de monter jusqu’à des densités de 30 kW par baie. »
Des solutions qui passent aussi par l’intégration, comme le précise Séverine Hanauer : « Comme divers fournisseurs d’équipements de datacenters, nous adoptons depuis des années des systèmes intégrés qui permettent d’ajouter des capacités modulaires, avec des allées de racks intégrés parmi les offres de datacenters les plus répandues aujourd’hui. En 2022, nous assisterons à la prochaine étape de l’évolution, les datacenters collaborant avec les fournisseurs pour mieux intégrer des systèmes plus importants – tous les composants de l’infrastructure électrique, par exemple – et offrir une interopérabilité transparente.
Les bénéfices du concept de l’intégration sont bien connus et permettent de gagner en flexibilité : réduction des coûts de
construction et de déploiement, gestion flexible de la capacité, l’application de la même approche à des systèmes plus importants. Les solutions d’alimentation en rack sont les premiers accélérateurs de la dynamique d’intégration. »
Et, ajoute Rémi Pouchucq, «
• Rendre l’espace informatique plus dense libère de l’espace dans le bâtiment.
• Nous pouvons également tirer parti de nos outils de conception pour configurer des datacenters plus économes en énergie.
• Nous expérimentons également des modèles de flux de trésorerie qui sont plus favorables à l’OPEX et qui correspondent mieux aux besoins de financement de ceux qui sont intéressés.
• Nous faisons évoluer nos processus qui sont déjà rationalisés pour la conception, la construction et l’exploitation et nous continuons à faire progresser nos services pour qu’ils soient de plus en plus numériques, ce qui les rend plus efficaces et précis. »
Des PDU intelligentes pour surveiller les consommations de tous les équipements connectés
Avec des coûts d’énergie qui augmentent, il est important d’avoir une bonne connaissance de tous les équipements pour détecter des surconsommations ou, au contraire, des appareils inutilisés ou en sous-consommation. Pour maîtriser toutes ces consommations, il faut les mesurer, les surveiller et les contrôler en permanence. Pour cela, on va utiliser les unités de distribution d’énergie ou PDU (Power Distributed Units), ces bandeaux de prises montés dans les racks ou les armoires de distribution.
Des PDU dont il existe des versions « intelligentes », comme le confirme Gwenaël Adine, Electronic and Software Solutions Manager d’Efirack : « Nous proposons différents types de PDU. Des versions basiques (distribution simple d’énergie) aux versions sur IP avec intelligence qui apportent des fonctionnalités complémentaires très utiles dans le monde des DC comme la mesure, la surveillance des consommations et la gestion à distance. Beaucoup de datacenters s’équipent de PDU mesurés permettant de connaître la consommation électrique totale de la baie. Mais il existe d’autres fonctions qui peuvent être bien utiles aux utilisateurs. Connaître sa consommation électrique est essentiel, mais il faut aussi pouvoir agir sur cette consommation. L’utilisation de PDU switchés permet notamment de maîtriser la consommation électrique en rendant inaccessibles les prises non utilisées et également en cas de redémarrage complet d’une baie, de maîtriser la séquence de démarrage des équipements, évitant ainsi le pique d’appel de puissance au démarrage. La maîtrise de la gestion de la puissance des baies restant aux mains du gestionnaire de salle et pouvant être assisté d’outils DCIM. »
Vertiv propose, pour répondre aux besoins de distribution électrique haute densité en assurant la surveillance des circuits
principaux et de dérivation, son tableau d’alimentation à distance Liebert RXA. « Le tableau d’alimentation à distance, Liebert RXA (RPP) est une solution flexible et sûre pour les applications d’alimentation haute densité avec l’un des plus petits encombrements possibles sur ce type d’application. Peu encombrant, Liebert RXA peut être placé de manière modulable dans les datacenters, les salles serveurs ou les armoires réseau. Préfabriqué et configuré, certifié et testé, le Liebert RXA fournit une distribution électrique prête à l’emploi une fois connecté aux circuits de dérivation, ce qui simplifie le démarrage de l’installation, l’extension et la gestion globale des réseaux de datacenters plus importants. Cette nouvelle génération de RPP standardisés offre des capacités de surveillance intelligentes intégrées et, grâce à Vertiv™ Liebert® DPM, la surveillance intelligente de l’alimentation et le contrôle du système sont capables de réagir plus rapidement à tout déséquilibre de charge, augmentant ainsi la disponibilité des systèmes critiques et prévenant les problèmes qui pourraient nuire aux équipements IT et provoquer des pannes imprévues. Grâce à sa conception innovante, le Liebert RXA offre l’une des solutions les plus compactes du secteur, tandis que les dispositifs intégrés de sécurité pour les doigts offrent une sécurité maximale lors des opérations d’entretien », explique Séverine Hanauer.
Améliorer encore la fiabilité, la durée et de vie et la maintenabilité des équipements
Une bonne gestion de la fin de vie des composants des installations électriques permet d’améliorer la disponibilité énergétique et l’efficacité opérationnelle, et ainsi de prolonger leur durée de vie.
Jérémie Pleynet donne l’exemple des solutions modulaires de Socomec « qui permettent de pérenniser les installations d’ASI grâce à la possibilité d’accroître la puissance de sortie en fonction des évolutions de la charge. Par ailleurs, au fur et à mesure du vieillissement de l’ASI, de nouveaux modules peuvent remplacer les modules d’origine, prolongeant ainsi la vie du système au sein d’un même châssis. Le principal risque que redoutent tous les professionnels, à savoir les incompatibilités de firmware, est automatiquement éliminé lors de l’installation du nouveau module, afin de garantir une continuité sans faille ».
Cela passera aussi par la réduction du nombre et de la durée des pannes et une amélioration de l’efficacité de la maintenance de tous les équipements critiques.
L’intelligence artificielle va se développer pour aider à la gestion de réseaux de plus en plus complexes afin d’aider à la prise de décision et au traitement en temps réel des problèmes.
Jean-Paul Beaudet
