Pour HP, centre de traitement de données et bouses de vache font bon ménage
[Article initialement publié sur http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63656.htm et reproduit avec autorisation]
Une conférence internationale organisée par l’ASME [1] sur les énergies durables [2] s’est récemment déroulée à Phoenix dans l’Arizona du 17 au 22 mai. A cette occasion, l’équipe de Chandrakant Patel, qui dirige le laboratoire “Sustainable IT” [3] chez Hewlett Packard, a présenté un concept ambitieux : alimenter un centre de données par de l’électricité produite à partir des défections d’un élevage de vaches.
Deux acteurs faits pour s’entendre
Les centres de données, tout d’abord, rencontrent un certain nombre de difficultés. A cause de l’augmentation de la densité des équipements et de la quantité de chaleur à évacuer, leur consommation électrique a doublé entre 2000 et 2005 et celle-ci ne cesse de croître [4].
Il devient donc de plus en plus complexe d’assurer leur approvisionnement électrique. Ainsi, plusieurs grands acteurs comme Google, Microsoft ou Yahoo ont déjà fait le choix d’implanter plusieurs de leurs centres de données dans des zones à faible densité démographique afin de se rapprocher d’une source de production électrique. En plus de garantir un approvisionnement électrique fiable, cela permet aussi de réduire les pertes en ligne.
En outre, de nombreux centres de données sont alimentés par de l’électricité produite à partir de charbon ou de pétrole, fortement émettrice en CO2. La mise en place d’une législation carbone pourrait avoir un fort impact sur leur coût d’exploitation. Enfin, les élevages industriels sont également montrés du doigt : ils émettent de mauvaises odeurs et produisent des déchets (les défections) qui polluent les eaux de surfaces et les nappes phréatiques. Les déjections émettent également du méthane, un gaz au pouvoir à effet de serre 21 fois plus important que le CO2. Tout comme les centres de données, cette industrie pourrait être fortement affectée par la mise en place du marché carbone.
Un système en symbiose
=> Ce qu’apporte la ferme au centre de données
L’étude de cas théorique est dimensionnée pour un centre de données de taille moyenne d’une puissance de 1MW, hébergeant approximativement 1000 serveurs sur une surface de près de 465m2 (5000 sq ft). La consommation électrique annuelle d’un tel centre est estimée à 9,6GWh. Pour produire l’électricité nécessaire à son fonctionnement, les auteurs de l’étude se basent sur les technologies existantes, à savoir la digestion anaérobie (ou méthanisation [5]) des défections animales. Le méthane [6] obtenu par ce procédé peut ensuite être exploité via diverses technologies pour produire de la chaleur ou de l’électricité.
Les auteurs de l’étude ont évalué trois technologies : la pile à combustible [7], les micros turbines [8] et le moteur à combustion.
Tableau – Comparaison de trois technologies de production d’électricité à partir de biogaz : http://www.bulletins-electroniques.com/Resources_fm/actualites/063/63656_01_01.jpg
La technologie retenue pour l’étude de cas est le moteur à combustion qui, en plus de pouvoir s’accommoder d’un gaz de qualité moyenne, offre le meilleur rapport rendement/coût/émissions carbone. Pour alimenter un tel centre de données, les auteurs estiment qu’il faudrait un élevage d’approximativement 10.000 vaches. En effet, leurs 200 mille tonnes de défection annuelle (soit 547 tonnes par jour !) permettent de produire 10,8GWh par an, soit légèrement plus que la consommation annuelle du centre de donnée. Enfin, la chaleur résiduelle dégagée par le moteur à combustion peut être exploitée via le principe du réfrigérateur à absorption [9] pour refroidir le centre de données.
=> Ce qu’apporte le centre de données à la ferme
Dans les centres de données, la quasi-totalité de l’énergie consommée est transformée en chaleur. Dans un centre traditionnel, cette chaleur est simplement évacuée à l’extérieur des locaux, à l’aide de pompes à chaleur [10], qui elles-aussi consomment une quantité importante d’énergie (de l’ordre de 25% de la consommation totale du centre de données). Dans le cas de cette étude, la chaleur évacuée par les pompes à chaleur est récupérée pour maintenir le “digesteur” (unité de méthanisation) à une température optimale, c’est-à-dire entre 35 et 60°C selon sa taille.
L’apport de chaleur du centre de données permet également de réaliser cette méthanisation des défections animales sous des latitudes plus froides. En effet, jusqu’à maintenant, il était communément admis qu’au dessus du 40ème parallèle, celle-ci ne devenait plus rentable puisque tout le méthane produit était brûlé pour maintenir le digesteur à une température optimale.
La mise en place d’un système de méthanisation et de production d’électricité nécessite de la part de la ferme d’importants investissements. Le partenariat avec le centre de données, dont les besoins en électricité sont relativement constants, permet de garantir la rentabilité de ces installations. Enfin, cerise sur le “gâteau” pour la ferme, les déchets résultant de la digestion (méthanisation) peuvent servir d’engrais et sont débarrassés de leur odeur désagréable simplifiant ainsi le stockage.
Illustration – Diagramme des flux matériels et énergétiques au sein des installation : http://www.bulletins-electroniques.com/Resources_fm/actualites/063/63656_02_01.jpg
Espérons que cette idée fasse mouche !
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Pour en savoir plus, contacts :
– [1] American Society of Mechanical Engineers – Société américaine des ingénieurs mécaniciens
– [2] Traduction littérale de “Energy sustainalibity”
– [3] Traduction littérale : “Technologies de l’Information Durables” – page web du laboratoire : http://www.hpl.hp.com/research/sustainable_it/
– [5] Article Wikipedia sur la méthanisation : http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thanisation
– [6] Article Wikipedia sur le Methane : http://fr.wikipedia.org/wiki/Methane
– [7] Article Wikipedia sur les Piles à Combustible : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_%C3%A0_combustible
– [8] Article Wikipedia sur les turbines à gaz : http://fr.wikipedia.org/wiki/Turbine_%C3%A0_gaz
– [9] Article Wikipedia sur le principe du réfrigérateur à absorption : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/uMTci
– [10] Article Wikipedia sur la Pompe à Chaleur : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pompe_%C3%A0_chaleur
Sources :
– [4] BE Etats-Unis 207 – L’état de New York finance l’amélioration de l’efficience de ses centres de données : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63350.htm
– Document “Design of farm waste-driven supply side infrastructure for data centers”, Ratnesh Sharma et al., ES2010-90219
– http://www.hpl.hp.com/news/2010/apr-jun/HP_ASME_PAPER.pdf
– Communiqué de presse sur le site de Hewlett Packard : http://www.hpl.hp.com/news/2010/apr-jun/wastefordatacenter.html
Origine : BE Etats-Unis numéro 211 (11/06/2010) – Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63656.htm
FLohier
Avec une Licence en poche et après plusieurs expériences professionnelles dans le domaine technique, j’ai obtenu un Master 2 Management et Technologies de l’Information à l’IAE d’Aix en Provence. Je suis actuellement attaché adjoint pour la Science et les Technologies de l’Information et de la Communication (STIC) à l’Ambassade de France à Washington DC. Par ailleurs, je suis depuis toujours un fervent pratiquant de cyclisme, sport qui sensibilise à la consommation d’énergie et à l’environnement. Très curieux de nature et avide d’informations, j’essaye de vous faire partager ici mes réflexions et ce qui ressort de ma veille technologique surle Green IT.