Alimentation électrique résiliente : construire l’avenir des centres de données

La transformation numérique accélère et la demande en énergie des centres de données augmente à un rythme sans précédent. Un rapport récemment publié par Berkeley Lab met en évidence un défi urgent : les centres de données du pays, qui consomment actuellement environ 2 % de notre électricité totale, auront besoin de beaucoup plus d’énergie.

La demande en applications numériques, services infonuagiques et intelligence artificielle (IA) monte en flèche, tout comme la consommation d’énergie et les attentes concernant la fiabilité du réseau électrique. Tout cela représente pour les services publics et les centres de données un défi à relever et une occasion à saisir.

L’explosion de la demande en électricité, reflet de la croissance numérique

Les centres de données sont l’épine dorsale de l’économie moderne. Ils hébergent tout, des opérations financières aux modèles d’apprentissage automatique. Ils facilitent la croissance de technologies omniprésentes, dans les soins de santé jusqu’au commerce électronique. Toutefois, tandis que ces centres se développent à mesure qu’augmentera la circulation de données engendrée par des milliards d’appareils connectés, ils auront besoin de plus en plus d’énergie. En effet, la North American Electric Reliability Corporation (NERC) annonçait en janvier que la moitié du pays pourrait faire face à des pénuries d’énergie à court terme, car l’électrification et les centres de données devraient faire accroître de 122 GW la demande de pointe.

Selon le rapport de Berkeley Lab, la consommation totale d’électricité des centres de données américains pourrait augmenter de jusqu’à 30 % d’ici 2030. De nouvelles applications comme DeepSeek R1 AI Assistant montrent que ces innovations peuvent être durables, mais la hausse inévitable de la demande en énergie soulève une question cruciale : notre réseau électrique peut-il suivre le rythme?

Les services publics doivent se préparer à des charges plus élevées et à des pointes de demande plus fréquentes, compte tenu de tous les facteurs : changements météorologiques saisonniers, événements mondiaux qui déclenchent des pointes de traitement des données, etc. Il sera donc crucial que le réseau devienne mieux à même de gérer ces fluctuations si nous voulons qu’il demeure fiable et résilient.

L’alimentation énergétique fiable des centres de données et ses défis

Pour les services publics et les centres de données, répondre à la demande croissante en électricité comporte quatre grands défis :

1. Infrastructures surmenées. Le réseau électrique américain fonctionne déjà au maximum de sa capacité ou presque dans plusieurs régions, particulièrement celles où les concentrations de centres de données sont élevées, comme le nord de la Virginie, la Silicon Valley et le Texas. Agrandir les infrastructures pour qu’elles répondent à la demande d’un secteur en pleine croissance représente une tâche colossale. En plus d’investir massivement dans de nouvelles centrales, il faudra que les réseaux de transport existants moderniser et qu’ils connaissent un développement exponentiel.

2. Intermittence des énergies renouvelables. Les services publics œuvrent à décarboner et à intégrer davantage de sources renouvelables, comme l’énergie éolienne et solaire. Or, il devient de plus en plus difficile d’équilibrer alimentation et production intermittente. Pour gérer ces fluctuations, les centres de données doivent pouvoir équilibrer les énergies renouvelables et d’autres technologies, comme des systèmes avancés de stockage de l’énergie et des stratégies flexibles de gestion de la demande. Des technologies comme les petits réacteurs modulaires combinées avec une autre ressource non émettrice peuvent suppléer une électricité de base insuffisante. Ces réacteurs produisent une énergie continue et, alliés à d’autres solutions de stockage d’énergie, peuvent créer une alimentation électrique plus souple et résiliente pour les centres de données et les réseaux électriques.

3. Pointes de demande et flexibilité. Les besoins énergétiques des centres de données sont souvent fluctuants et imprévisibles, surtout vu l’essor de l’intelligence artificielle et du traitement de données en temps réel. Pour concilier cette demande et la capacité du réseau, surtout lors de phénomènes météorologiques extrêmes ou de hausses soudaines du trafic, il faudra accroître l’observabilité du réseau et améliorer la gestion dynamique de la charge grâce à des solutions technologiques et opérationnelles. Les centres de données devront adopter des systèmes de prévision de la demande plus évolués, tandis que les services publics devront améliorer leurs capacités de surveillance du réseau pour prévoir les pointes de demande et y réagir en temps réel.

4. Efficacité énergétique ou croissance. L’efficacité énergétique est maintenant une priorité pour les exploitants de centres de données. Ils sont nombreux à vouloir réduire leur consommation d’énergie grâce à des technologies de refroidissement avancées, à une optimisation fondée sur l’intelligence artificielle et à l’utilisation d’énergies renouvelables. Néanmoins, la croissance même des services numériques engendre une tension inhérente. À mesure que les entreprises accroissent leur puissance de traitement des données, la consommation d’énergie ne peut qu’augmenter, quelles que soient les avancées technologiques. L’équilibre entre les gains d’efficacité et la nécessité d’une plus grande puissance de calcul représente un défi constant. Dans la mesure du possible, la sélection de l’emplacement des nouveaux centres de données devrait tenir compte des conditions météorologiques et des températures locales, car les emplacements plus froids exigeraient moins de refroidissement et seraient naturellement plus écoénergétiques.

Prochaines étapes

Les défis décrits dans le rapport de 2024 de Berkeley Lab sur la consommation énergétique des centres de données aux États-Unis indiquent que les centres de données feront partie intégrante de l’économie numérique et de l’évolution du réseau électrique lui-même. La voie à suivre repose sur la responsabilité des services publics et des centres de données de concevoir un écosystème énergétique à la fois souple et résilient.

Les centres de données doivent continuer d’investir dans des technologies écoénergétiques, tout en collaborant davantage avec les services publics pour s’assurer de répondre à leurs besoins énergétiques sans surcharger le réseau. Pour leur part, les services publics doivent adopter des solutions novatrices comme les technologies de réseaux intelligents, le stockage de l’énergie et les programmes de réponse à la demande, vu les besoins croissants du secteur numérique.

En fin de compte, le renforcement du réseau qui s’impose pour répondre à la demande croissante en énergie des centres de données ne consiste pas seulement à assurer une alimentation fiable en énergie. L’objectif est également d’assurer l’avenir de l’économie numérique et de mettre en place de nouvelles technologies qui faciliteront la durabilité environnementale et stimuleront la croissance économique et l’innovation.

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Au sujet de l’auteur : John Matthiesen, directeur principal, Croissance et Stratégie, eGRID, Hatch

Chef de file chevronné du secteur de l’électricité, John Matthiesen compte plus de 20 ans d’expérience diversifiée auprès de fabricants d’équipement d’origine, de fournisseurs de services axés sur le client, d’équipes d’ingénierie et de sociétés d’expertise-conseil. Son expertise englobe les programmes de modernisation des réseaux électriques et de gestion des actifs, la production d’énergie thermique, l’énergie renouvelable et les ressources énergétiques distribuées : stockage d’énergie, hydrogène propre, microréseaux et recharge de véhicules électriques.