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La numérisation croissante de l'économie et de la société entraîne une augmentation de la quantité de données qui est traité et stocké dans des centres de données.
Streaming vidéo, réseaux sociaux, big data, Bitcoin, 5G, IA et la numérisation des processus commerciaux et des flux de production, ces tendances et d'autres conduisent de plus en plus
à une augmentation des capacités des Data center de manière dynamique.
Quelques études scientifiques démontrent que cette croissance entraînera également une augmentation significative de la consommation énergétique des Data centers dans le monde.
Pour réduire la consommation énergétique qui sera en perpétuelle augmentation selon toutes les prévisions, il faut pouvoir détecter les sources d’optimisation et mener les actions d’amélioration correspondantes. La réalisation d’un audit énergétique est une étape incontournable pour atteindre ces objectifs.
L' audit énergétique
Afin d’avoir une valorisation précise des performances réelles d’un data center, tout d’abord un audit des infrastructures techniques existantes (les installations électriques et les installations de climatisations) est essentiel pour déterminer les points de défaillances et l’indice de performance énergétique. Ensuite, une étude approfondie pour présenter les solutions techniques d’amélioration de l’indice de performance doit être réalisée.
Déterminer l’indice de performance énergétique, réduire la consommation électrique et l’impact carbone sont les deux objectifs d’un audit énergétique.
L’indice de performance énergétique (Le Power Usage Effectiveness)
Le PUE ratio est un concept développé par le consortium international Green Grid2 qui est maintenant largement pris en considération comme standard d’efficacité énergétique dans le monde des data centers.
Le PUE détermine l’efficacité opérationnelle des équipements installés ou des conceptions futures.
Une valeur cible sera fixée pour la conception d’un nouveau data center ou améliorer l’efficacité d’un data center existant. Il sera utilisé comme objectif pour la gestion énergétique.
En 2022, le PUE moyen de l’ensemble des datacenters est entre 1,8 et 2,2. La conception des data centers de dernière génération permet d’atteindre des valeurs inférieures à 1,6.
PUE, un indicateur clé de performance :
Le PUE est défini dans la norme EN 50600-4-2 : Installations et infrastructures de centres de traitement de données, partie 4-2 : Efficacité de l’utilisation de l’énergie.
Recommandation pour déterminer le PUE :
Le PUE peut-être calculer à différents niveaux de l’installation (PUE1, PUE2 ou PUE3).
La catégorie PUE3 doit être préconisée. Elle fournit une meilleure visibilité des consommations énergétiques et des pertes du datacenter pour déterminer les leviers d'amélioration de l'efficacité énergétique.
La précision des appareils de mesure des consommations doit être prise en compte pour évaluer l’exactitude du calcul du PUE.
Solution d’amélioration de la performance énergétique et d’optimisation du PUE :
Après avoir mesurer le PUE et définir les points des défaillances des infrastructures technique, il faut proposer un plan détaillé pour corriger ces points de défaillance et proposer une étude technique pour gagner en efficacité et réduire le PUE. Ce plan doit intégrer des solutions techniques adaptées pour garantir la pérennité des infrastructures et la continuité d’activité.
Vue que la consommation électrique des infrastructure techniques de climatisation d’un Datacenter représente à peu près 50% de sa consommation globale, les pistes d’amélioration seront focalisées sur la rechercher des solutions techniques innovative, économique et adaptées.
L’application des Best practices pour une climatisation plus efficace de 15% à 30% :
- Groupe froid/Aérocondenseur le plus proche possible des salles IT/Telecom
- Urbanisation des salles en allées chaude et froide
- Désobturer l’arrière des racks du câblage courant fort et faible pour laisser circuler l’air chaud
- Grille de soufflage et de reprise d’air adapté au débit volume/heure et à la densité de la salle
- Panneaux d’obturation en face avant des racks pour éviter le mélange air chaud/froid
- Confinement des zones de soufflage
- Confinement étanche pour une efficacité aéraulique supplémentaire
- Distribution du courant fort et faible par le haut (si possible) et éviter de câblage en faux plancher
- Placer le maximum de sondes thermique et hygrométrique en salle et exploitation des sondes internes aux équipements IT/Telecom
- Augmenter les températures de consignes en faible densité
- Optimisation de la régulation
- Etude d’opportunité du freecooling direct ou indirect, avec ou sans appoint, ou freechilling (refroidissement gratuit)
Mise en place d’un système de free cooling
L’objectif d’un système de free-cooling est d’utiliser au mieux les conditions climatiques, afin de diminuer le besoin de production de climatisation d’air. Le système de free cooling peut être séparé en deux catégories :
- Le système à air : lorsque les conditions extérieures sont favorables, cette technique permet d’utiliser directement l’air extérieur pour refroidir les équipements IT/Telecom.
Ce choix permet de réaliser des économies d’énergie importantes de 30% à 70%
La mise en place de ce système pose de quelques problèmes, tels que l’élimination des particules qui nécessite la mise en place de filtres à air (G4 et F7), ou la gestion du taux d’hygrométrie.
- Le système à eau : cette technique utilise un échangeur de chaleur eau/eau entre les circuits évaporateur et condenseur. Ainsi une partie de la chaleur extraite de la salle IT/Telecom est directement transférée et évacuée par la tour de refroidissement. Les gains en énergie réalisés sont moindres de 30% à 50%, mais il présente d’autres avantages. L’air qui refroidit les équipements IT/Telecom tourne en circuit fermé, il n’y a donc pas de risque supplémentaire en termes d’hygrométrie ou de traitement des particules. Le système ne requiert que l’ajout d’un échangeur eau/eau et de deux bras de bypass équipés de vanne 3 voies. Il s’intègre donc facilement dans une installation existante et son coût d’investissement est faible.
Mise en place d’un système de Monitoring des infrastructures technique
On ne peut maitriser que ce que l’on mesure, c’est pour ça qu’il faut connecter et récupérer le maximum d’informations possible des équipements (état, mesure, alarme…) sur un système de monitoring.
Le Data center n'est pas un système statique et les infrastructures techniques doivent être réglés en réponse aux besoins d’énergie électrique et changements de la charge thermique de l'installation ou des conditions ambiantes externes telles que les variations saisonnières.
- Un système de monitoring des installations électrique d’un datacenter contribue à améliorer la qualité d’énergie, l’optimisation de la consommation électrique et la diminution des risques des défaillances de l’installation électrique.
- Un système de monitoring de la climatisation en temp réel d’un datacenter est l’un des clefs de la réussite pour contrôler l’efficacité du système de climatisation, diminuer la consommation électrique et détecter les défaillances de l’installation de climatisation.
Les grands opérateurs des Data centers ont réussi même à réduire leur PUE au voisinage de 1.1.
En matière d’empreinte environnementale, un gros effort a été fait pour réduire l’impact carbone.
Indicateurs du rapport d’audit
Etude de cas :
Raccordement sur un fournisseur d’électricité alimentée par une centrale thermique (turbine à gaz)
Ces indicateurs vont vous permettre de réduire les couts de la consommation d’énergie de 157 680€ /an. Nos préconisations sont accompagnées d’une étude comparative et d’un chiffrage des différentes solutions envisageables, avec une simulation des gains réalisables et du retour sur investissement (ROI).
Le rapport d’audit va fournir des indicateurs à jour de l’état des infrastructures technique et du gain possible en économie d’énergies. Ce qui va aider à prendre les meilleures décisions stratégiques en termes des couts d’exploitation (CAPEX et OPEX), à mettre en place une politique d’amélioration continu et à préparer des budgets d’exploitation prévisionnel cohérent avec les objectifs prédéfinis.
