Avec l’adoption massive au niveau mondial des technologies d’intelligence artificielle (IA) gourmandes en données, les centres de données font face à une demande en énergie sans précédent et à une empreinte carbone croissante. Ils doivent répondre à des préoccupations environnementales en forte augmentation tout en cherchant à faire évoluer leur puissance de calcul et leur capacité de stockage et à atteindre leurs objectifs en matière de coût total de possession.

Selon le cabinet McKinsey¹, les besoins en énergie des centres de données devraient tripler d’ici à la fin 2030. « L’explosion des besoins en calcul et en données est encore accélérée par une capacité de calcul en hausse et par la moindre efficacité des puces par rapport à la consommation d’énergie », note le cabinet d’analyse.

En tant que leader mondial du stockage de données et fournisseur des principaux centres de données, Seagate est aux premières loges pour discuter de l’impact environnemental des centres de données et de la demande croissante en matière de systèmes de stockage efficaces et économiques. Nos échanges avec nos clients nous ont permis, entre autres, de comprendre que les objectifsen matière de coût total de possession et dedéveloppement durable ne sont pas incompatibles. Ils se recoupent souvent.

Pour mieux comprendre le lien entre coût total de possession et durabilité, nous avons décidé de sonder les professionnels des centres de données. Ce rapport, qui s’appuie sur leurs conclusions, révèle que les problèmes des centres de données en matière de développement durable et l’impact qu’ils génèrent sur l’ensemble de la chaîne logistique sont mal compris. Les conclusions du rapport peuvent aider les acteurs concernés à prendre des décisionsfavorisant à la fois la croissance de l’entreprise et le respect des objectifs environnementaux.

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Ce rapport de Seagate Technology s’appuie sur une étude mondiale commandée par le cabinet indépendant Dynata et sur une enquête sur le terrain réalisée à l’échelle internationale par le cabinet de conseils en communication Current Global.

Cette étude consistait à réaliser des recherches qualitatives et quantitatives concernant d’une part la pression exercée par l’IA sur l’impact environnemental des centres de données, d’autre part les possibilités d’amélioration de l’efficacité des opérations.

Les recherches ont commencé par des entretiens qualitatifs approfondis avec cinq experts chevronnés en matière d’infrastructure et de stockage des données basés aux États-Unis, en Allemagne, en Chine et au Japon. Chacun de ces experts cumulant plus de dix ans d’expérience dans la planification, l’exploitation et l’impact environnemental des centres de données, des informations pertinentes ont été collectées sur les défis à relever par le secteur et les tendances émergentes. Elles ont permis de donner forme à une enquête quantitative mondiale.

Dans le cadre de cette enquête quantitative, 330 professionnels de centres de données actifs sur les 11 marchés suivants ont répondu : Allemagne, Amérique du Nord, Australie, Chine, Corée du Sud, France, Inde, Japon, Royaume-Uni, Singapour et Taïwan. Tous les participants à l’enquête travaillent pour des entreprises qui gèrent au moins 50 téraoctets de stockage et dans la plupart des cas jusqu’à cinq pétaoctets. Parmi les participants, citons des DSI, directeurs techniques, vice-présidents de services informatiques, directeurs, cadres, directeurs d’exploitation, chefs d’entreprises, architectes de stockage et architectes de solutions dans des entreprises et des organisations fournissant des solutions de stockage de données.

L’étude porte sur le paysage actuel de l’efficacité et de l’impact environnemental des centres de données. Son objectif est de fournir des informations basées sur des données aux leaders du secteur afin de les aider à prendre des décisions favorisant l’activité de l’entreprise, mais respectueuses de l’environnement.

Seagate est un leader mondial dans le domaine des solutions évolutives de stockage de données en masse qui a fourni plus de quatre milliards et demi de téraoctets de stockage au cours des 45 dernières années.

Les centres de données constituent l’ossature de l’économie de l’intelligence artificielle d’aujourd’hui. L’adoption rapide des technologies de l’IA a entraîné une demande en énergie sans précédent et une augmentation de l’empreinte carbone des entreprises. Les résultats de l’enquête mettent en évidence deux points :

• 94,5 % des personnes interrogées indiquent que les besoins en matière de stockage des données de leur entreprise ont augmenté.
• 97 % estiment que le développement de l’IA va entraîner des répercussions sur la demande en stockage.

Ces chiffres s’inscrivent dans le contexte d’une demande en énergie croissante. D’après les données de l’IEEE, d’ici à 2030, la demande en énergie des centres de données devrait augmenter de manière significative et représenter 8 % des émissions de carbone dans le monde, contre 0,3 % en 2022.

Pour suivre le rythme des innovations liées à l’IA, les organisations doivent faire évoluer leur infrastructure de données tout en respectant leurs obligations en matière de développement durable. Les entreprises répondent à des attentes et parfois à des exigences réglementaires toujours plus nombreuses concernant la rentabilité et l’impact environnemental des centres de données. Concilier ces deux aspects peut se révéler difficile, car plus leur consommation d’énergie augmente, plus il leur est difficile de réduire leur empreinte carbone.

C’est pour cette raison que les objectifs en matière de coût total de possession et de développement durable sont parfois considérés comme incompatibles. Selon l’enquête sur laquelle s’appuie ce rapport :

• Près de 95 % des personnes interrogées sont soucieuses de l’impact environnemental de leur infrastructure.
• Cependant, 3,3 % seulement des professionnels ayant répondu à l’enquête déclarent que leur entreprise donne la priorité à la réduction de cet impact lors de l’achat d’un centre de données.

Toutefois, d’autres conclusions de l’enquête montrent que le coût total de possession et la durabilité sont deux priorités qui peuvent être conciliées. Les préoccupations liées au coût total de possession et à la durabilité peuvent parfois converger, et c’est d’ailleurs souvent le cas : il est alors possible d’améliorer l’efficacité opérationnelle tout en réduisant l’impact environnemental.

D’après cette étude, les opérations des centres de données sont affectées par des facteurs liés à la fois au coût total de possession et à la durabilité. notamment :

Consommation d’énergie. Une surconsommation d’énergie entraîne une augmentation simultanée des coûts d’exploitation et des émissions de carbone, ce qui est une préoccupation majeure pour 53,5 % des personnes interrogées.

Besoins en matières premières. Près de 49,5 % des professionnels des centres de données interrogés ont déclaré que les quantités de matières premières nécessaires au fonctionnement de leur infrastructure constituaient un problème préoccupant.

Contraintes d’espace physique. Près de 45,5 % des personnes interrogées ont souligné la pression financière et logistique imposée par le manque d’espace.

Coûts d’infrastructure. Les coûts élevés qu’entraîne la construction d’une infrastructure écoresponsable (identifiés par 28,5 % des participants à l’enquête) et les coûts d’acquisition des composants des centres de données (27 % des personnes interrogées) ont un impact significatif sur les dépenses d’investissement.

Extension du cycle de vie. Plus de 92 % des participants s’accordent sur l’importance d’allonger le cycle de vie des équipements de stockage, et de renforcer leur durabilité pour réduire les coûts de remplacement et de maintenance. (À l’inverse, 15,5 % seulement des participants considèrent que l’extension du cycle de vie est un facteur d’achat déterminant en matière d’infrastructure de stockage de données, un chiffre qui n’est que de 12,1 % pour la durabilité.)

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Ces préoccupations soulignent la nature multiple du coût total de possession des centres de données, qui regroupe à la fois les dépenses d’investissement et les coûts d’exploitation, et a une incidence directe sur la durabilité. L’amélioration de l’efficacité énergétique permet de réduire autant les émissions que les coûts d’exploitation, tandis que l’extension de la durée de vie des équipements a une incidence sur le volume de déchets électroniques et la demande en matières premières.

Cela ne signifie pas que la durabilité ne complique pas le calcul du coût total de possession. Ceci reste possible.

Par exemple, la consommation d’énergie fait partie intégrante de l’équation. Mais, comme le savent les opérateurs de centre de données, les sources d’énergie verte peuvent être plus coûteuses en amont. Lorsque c’est le cas, l’accent mis sur la nature de l’énergie fournie ajoute des contraintes en matière de coût et d’efficacité à un problème de rentabilité déjà complexe.

Trois choix possibles

Face à l’utilisation croissante de l’IA, qui stimule la création de données, les entreprises ont besoin de plus de place pour gérer des volumes de données en constante augmentation, et elles sont nombreuses à être confrontées au manque d’espace. Ces contraintes les empêchent d’améliorer leur système de stockage ou de mettre en œuvre des solutions plus durables. En outre, les coûts initiaux élevés associés à la mise en place d’infrastructures durables restent un frein important à leur développement.

• Environ 82,5 % des personnes interrogées estiment ne pas avoir un espace physique suffisant pour mettre en place une infrastructure durable de stockage des données.

Interrogés sur les trois principaux obstacles à une gestion durable des centres de données, 45,5 % des participants ont cité le manque d’espace physique, 28,5 % le coût de construction de l’infrastructure de stockage et 27 % le coût d’acquisition des composants du centre de données.

Face à ces limites, les organisations sont souvent confrontées à un triple choix. Pour gérer des volumes de données en croissance exponentielle, elles doivent choisir l’une des trois possibilités suivantes :

1. Évolutivité verticale (augmenter l’espace de stockage sans dépasser l’encombrement actuel du centre de données)
2. Évolutivité horizontale (ajouter un bâtiment ou augmenter l’encombrement du centre de données)
3. Migration des données vers le cloud

Chacune de ces options implique des compromis sur le coût total de possession et la durabilité.

Stratégies de durabilité

L’enquête révèle que les entreprises adoptent de plus en plus fréquemment des stratégies associant les préoccupations écologiques aux objectifs en matière de coût total de possession.

Sources d’énergies renouvelables. Près de 62 % des sondés déclarent utiliser des sources d’énergies renouvelables pour faire fonctionner leur infrastructure de données.

Infrastructure d’énergie renouvelable. Près de 58 % des participants déclarent que leur organisation investit dans des infrastructures d’énergies renouvelables.

Contrôle par l’IA des opérations de stockage et de gestion de l’impact sur l’environnement. Par ailleurs, 55,5 % des organisations interrogées mettent en œuvre des systèmes basés sur l’IA pour optimiser leurs opérations de stockage et améliorer le suivi de l’impact de leurs activités sur l’environnement.

Malgré ces efforts, certaines difficultés persistent. De nombreuses entreprises sont confrontées à des coûts élevés en matière d’infrastructure et de composants, ainsi qu’à des contraintes d’espace.

La voie à suivre

Pour relever ces défis, c’est l’ensemble du secteur d’activité qui doit modifier son approche en matière de coût total de possession et de durabilité. Ces deux aspects sont de plus en plus liés. Lorsque les objectifs de durabilité compliquent les calculs du coût total de possession, les éléments suivants doivent être pris en compte dans l’ensemble de l’écosystème :

1. Champ d’application 1 (émissions de gaz à effet de serre produites par des sources appartenant à une entreprise ou contrôlées directement par celles-ci)
2. Champ d’application 2 (émissions de gaz à effet de serre résultant de la consommation d’électricité, de vapeur, de chauffage ou de climatisation d’une entreprise)
3. Champ d’application 3 (émissions de gaz à effet de serre produites par des sources n’appartenant pas directement à une entreprise ou non contrôlées par elle)

L’impact toujours croissant de l’IA sur la durabilité des centres de données appelle à une réflexion innovante et globale sur les pratiques qui y ont cours. Cela implique, entre autres, de prendre en compte non seulement les émissions de carbone liées aux opérations (champs d’application 2 et 3), mais aussi d’inclure une évaluation du carbone incorporé, c’est-à-dire du carbone émis lors des opérations en amont : étapes d’extraction, de production, de transport, de nomenclature, de fabrication, d’emballage et de distribution du cycle de vie du produit (champ d’application 3).

Alors que l’essor des applications d’IA stimule la croissance des centres de données, la collaboration et l’innovation au sein de la chaîne logistique sont essentielles à l’émergence d’une sphère de données durable et plus efficace.

Dans l’économie tournée vers l’IA d’aujourd’hui, l’adoption rapide des technologies intelligentes entraîne une forte augmentation de la demande en stockage de données. Presque tous les sondés (plus de 97 %) pensent que l’IA a un impact considérable sur les besoins de stockage. Mais les données laissent toujours une empreinte : les centres de données consomment de l’énergie et génèrent des émissions.

L’augmentation de la demande en solutions de stockage des données, due à une utilisation croissante de l’IA, a une incidence directe sur l’empreinte carbone des centres de données. À mesure que les volumes de données augmentent, les besoins en énergie suivent la même courbe. Bien sûr, la demande en énergie liée à l’IA va au-delà du stockage des données. Les domaines les plus énergivores sont les calculs, les réseaux et le traitement des données.

L’intégralité de la chaîne logistique est également à prendre en compte. La fabrication de composants dédiés à l’IA, tels que des processeurs et du matériel spécialisés, consomme beaucoup d’énergie et de ressources, ce qui augmente leur niveau de carbone incorporé. (Le carbone incorporé désigne les émissions de gaz à effet de serre générées pendant les étapes en amont d’extraction, de production, de transport, de nomenclature, de fabrication, d’emballage et de distribution du cycle de vie d’un produit). La fabrication et le fonctionnement des systèmes d’IA contribuent donc à l’augmentation de l’empreinte carbone, ce qui intensifie encore les défis environnementaux que doivent relever les centres de données.

En réponse à cette nouvelle demande, les centres de données ont commencéà centrer leurs efforts sur la durabilité et la décarbonation. Presque tous les sondés (près de 94,5 %) indiquent que leur entreprise cherche à réduire l’empreinte carbone liée à ses opérations de stockage des données.

Selon l’enquête, les entreprises se tournent principalement vers les énergies renouvelables pour réduire cette empreinte :

1. 61 % des participants déclarent que leur entreprise utilise des énergies renouvelables pour faire fonctionner son infrastructure de données.
2. Près de 58 % d’entre eux indiquent qu’une nouvelle infrastructure d’énergie renouvelable est mise en place pour faire fonctionner les équipements liés aux données.
3. Près de 42 % des professionnels des centres de données interrogés déclarent avoir mis en œuvre des solutions basées sur l’IA pour mieux déterminer leurs besoins de fonctionnement ou de stockage.

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Une autre stratégie est possible : la migration vers le cloud. Près de la moitié des participants (plus de 47 %) pensent que la migration des données vers des systèmes cloud contribue à réduire l’empreinte carbone de leur entreprise. Les fournisseurs de services cloud, grâce à leurspratiques et infrastructure de pointe, ont une longueur d’avance en matière de réduction de l’impact environnemental des opérations liées aux données.

Toutefois, les entreprises qui cherchent à déployer cette stratégie doivent garder à l’esprit que la migration vers le cloud peut aussi être considérée comme un transfert de responsabilité plutôt que comme une manière d’éliminer cet impact. Si les fournisseurs de services cloud fonctionnent plus efficacement, la charge environnementale demeure. Elle est simplement transférée des entreprises individuelles vers les fournisseurs cloud, qui doivent gérer la demande en énergie et en ressources. Cette réalité souligne la nécessité d’adopter une approche globale de la durabilité dans laquelle les fournisseurs cloud et leurs clients travaillent ensemble pour réduire l’empreinte carbone liée aux données.

Lorsqu’elles migrent vers des solutions plus durables de stockage des données, les entreprises sont confrontées à d’importants défis en matière de contraintes d’espace physique, de coûts, de niveau de la consommation d’énergie et d’efficacité de l’évaluation de leurs pratiques. Examinons chacun de ces facteurs de plus près.

Défi : espace et coûts

Les trois principaux obstacles à un fonctionnement respectueux de l’environnement des centres de données sont le manque d’espace physique (45,5 %), le coût de construction de l’infrastructure de stockage (28,5 %) et le coût d’acquisition des composants des centres de données (27 %) (voir Figure 2).

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Sans surprise, les contraintes physiques, telles qu’un espace disponible insuffisant pour une nouvelle infrastructure, arrivent en tête des difficultés rencontrées : 45,5 % de toutes les personnes interrogées désignent le manque d’espace physique comme l’obstacle principal. La construction d’espaces physiques supplémentaires pour les centres de données peut augmenter de manière significative les émissions directes de gaz à effet de serre (champ d’application 1), car elle implique d’importants travaux qui sont à la fois consommateurs de ressources naturelles et de minéraux rares, et émetteurs de gaz à effet de serre.

Compte tenu du dilemme lié au choix entre a) l’augmentation des coûts d’agrandissement au sein du même espace, b) la construction d’un nouveau bâtiment (également plus onéreuse et souvent plus coûteuse que la première option) et c) la migration des données vers le cloud (qui transfère la charge environnementale vers la chaîne logistique du cloud), l’enquête a mis en lumière la nécessité de proposer des solutions innovantes pour optimiser l’espace existant.

Les raisons pour lesquelles l’évolutivité verticale peut constituer un choix attrayant sont les suivantes :

• Environ 82,5 % des personnes interrogées estiment ne pas avoir un espace physique suffisant pour mettre en place une infrastructure durable de stockage des données.
• Ceci est particulièrement vrai au Japon (60 % des réponses données), ainsi qu’à Taïwan et en France (pratiquement 57 %), où cette préoccupation arrive en tête de liste.

Le nombre de serveurs, de périphériques de stockage et d’équipements réseau nécessaires ne cessant de progresser, le problème d’espace ne fait qu’empirer. Dans les zones urbaines, où l’espace est déjà limité, trouver des sites appropriés pour de nouveaux centres de données s’avère particulièrement difficile. Plusieurs pays, dont Singapour, le Japon, Taïwan, la France et l’Allemagne, ont imposé des restrictions sur le nombre de centres de données pouvant être construits et sur les sites où ces constructions sont autorisées. Ces réglementations visent à établir un équilibre entre les avantages découlant de l’augmentation de ressources écoresponsables dans les centres de données et une utilisation efficace des terrains, tout en mettant en lumière les besoins en solutions innovantes pour répondre à la demande croissante en matière de stockage de données.

Les coûts élevés de construction et de maintenance des infrastructures vertes restent un obstacle majeur à la mise en œuvre de solutions durables. Ces dépenses incluent l’investissement initial dans les énergies renouvelables et les dépenses courantes liées à une infrastructure informatique écoresponsable.

D’après l’enquête, il serait nécessaire d’investir en moyenne 4,9 milliards de dollars dans des opérations de stockage des données plus respectueuses de l’environnement dans le monde. Bien que ce chiffrage ne soit pas définitif, son échelle de grandeur en dit long sur l’ampleur du défi à relever en termes d’attention, de temps et de ressources.

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Points de données supplémentaires:

• Pour les États-Unis (un peu moins de 47 % des personnes interrogées), la Corée du Sud (40 %), la Chine et l’Australie (pratiquement 37 % pour ces deux pays), le « coût de construction d’une infrastructure de stockage des données » identifié est le principal obstacle.
• Après avoir analysé certains des principaux coûts d’exploitation des données des entreprises, un spécialiste allemand des centres de données a indiqué : « Ces coûts, qui comprennent le salaire du directeur des données et les dépenses engagées pour la consommation d’énergie, l’amortissement et les investissements annuels dans l’infrastructure, s’élèvent à un montant total d’environ 550 000 à 600 000 €. Cette estimation couvre également les frais liés aux mesures de sécurité. Si nous décidions de passer à des produits informatiques 100 % écoresponsables, ces coûts augmenteraient d’environ 60 000 à 65 000 €, ce qui représente une progression d’environ 10 à 11 % de notre budget. »

Les coûts d’acquisition des périphériques représentent la part la plus importante du coût total de possession dans les centres de données. Les dépenses d’investissement initiales liées à l’achat de serveurs, de systèmes de stockage et d’équipements de réseau représentent une part importante de l’investissement global, surtout à grande échelle, où l’achat de matériel peut atteindre plusieurs dizaines de millions de dollars.

L’acquisition de matériel de pointe économe en énergie, de sources d’énergie renouvelable et de technologies innovantes revient souvent trop cher. Malgré les perspectives d’économies à long terme et les potentiels avantages pour l’environnement, ces coûts élevés peuvent dissuader les opérateurs de centres de données de s’engager dans cette transition. Les mises à niveau permanentes nécessaires pour suivre les avancées technologiques ne font que renforcer la pression financière.

Selon un spécialiste des centres de données, « les actionnaires cherchent généralement à réduire les coûts, ce qui rend difficile de justifier les fortes dépenses liées à des initiatives visant à réduire la consommation d’énergie ou à investir dans des sources d’énergie renouvelable. »

Défi : consommation élevée d’énergie

Le fonctionnement continu des centres de données suppose une forte consommation d’énergie, qui contribue de manière significative aux émissions indirectes de gaz à effet de serre générées par l’électricité, la vapeur, le chauffage ou la climatisation (champ d’application 2). Les infrastructures des centres de données fonctionnant « en continu », y compris les serveurs et les systèmes cloud, compliquent les efforts de réduction de la consommation d’énergie et requièrent des solutions innovantes.

Dans cette étude réalisée sur plusieurs marchés, les personnes interrogées ont identifié leurs trois principales préoccupations environnementales :

1. Une consommation d’énergie élevée entraînant des émissions de carbone (environ 53,5 % des personnes interrogées)
2. Les grandes quantités de matières premières requises pour l’infrastructure du centre de données (environ 49,5 %)
3. La forte demande en énergie liée au fonctionnement des centres de données (pratiquement 35 %)

Les experts préviennent que sans une action immédiate, l’impact des opérations liées aux données continuera de croître.

Pour compliquer la situation, de nombreuses entreprises ont indiqué être à la recherche d’énergies renouvelables sans parvenir à trouver de sources d’approvisionnement dans ce domaine.

• Près de 80 % des sondés ont déclaré que leur entreprise ne pouvait pas diversifier ses sources d’énergie du fait de l’absence d’offre d’énergie durable dans leur région.

Les coûts élevés liés aux énergies renouvelables peuvent constituer un obstacle non négligeable.

• Plus de 61 % des sondés ont indiqué utiliser, entre autres, des sources d’énergie renouvelable pour faire fonctionner leur infrastructure de données. Or, celles-ci contribuent fortement à la réduction de leurs émissions indirectes de gaz à effet de serre.

• Toutefois, les énergies renouvelables peuvent s’avérer plus coûteuses en raison de l’investissement initial élevé dans l’infrastructure qu’elles requièrent, de la nécessité de disposer de solutions fiables de stockage de l’énergie et des aménagements complexes liés à leur intégration aux systèmes existants.

Défi : mesures et évaluation

Alors que le stockage des données en lui-même entre pour une faible part dans les opérations des centres de données (et que les charges de travail liées au calcul et au traitement exigent bien plus d’énergie), certaines questions de l’enquête portaient sur la perception de son impact sur l’environnement.

• La plupart des personnes interrogées (près de 61 %) ont affirmé que leur entreprise mesurait déjà l’impact environnemental du stockage des données à l’aide de « rapports réguliers détaillant l’empreinte environnementale de ces opérations ». 50 % des participants ont également déclaré que leur entreprise utilisait « des logiciels internes de surveillance de l’impact environnemental des opérations de stockage ».
• La moitié des participants (plus de 50 %) ont également déclaré que leur entreprise utilisait « des logiciels internes de surveillance de l’impactenvironnemental des opérations de stockage », tandis que d’après un tiers d’entre eux (près de 33,5 %), leurs entreprises avaient externalisé ces mesures.
• Toutefois, le suivi reste incohérent. En effet, environ 32,5 % des personnes interrogées ne sont pas sûres que leur entreprise suive ces statistiques ou ne savent pas qu’elle le fait.

On observe également un manque notoire d’outils et de procédures permettant d’évaluer l’impact environnemental des pratiques de stockage des données. Sans méthode d’évaluation appropriée, les entreprises peinent à évaluer l’efficacité de leurs efforts en matière de développement durable et à prendre des décisions éclairées quant à de futurs investissements dans des pratiques écoresponsables.

Conscient de l’utilité de disposer de plus d’informations en temps réel, l’un des experts américains en centre de données interrogé a souligné la nécessité pour les entreprises de connaître leur consommation d’énergie, les fluctuations associées et diverses autres données pertinentes. « Ces informations devraient être consignées afin que nous puissions savoir ce qui se passe au fil du temps. Les centres de données doivent comprendre l’importance de fournir ces informations et les entreprises doivent les exiger… La surveillance et l’établissement de rapports en temps réel sont essentiels pour gérer efficacement les aspects liés au développement durable.

Réitérant l’importance de la transparence, un expert en développement durable de la région Asie-Pacifique déclare : « Des rapports transparents peuvent être très utiles… par exemple des rapports complets sur l’impact environnemental, des évaluations du cycle de vie et des études de cas de mises en œuvre réussies. Ensuite, il existe des outils permettant de calculer les avantages et les économies qui peuvent découler de ces solutions écoresponsables. »

L’enquête établit clairement que la plupart des centres de données pourraient tirer profit d’une réévaluation des pratiques traditionnelles de gestion des données. Si de nombreuses organisations reconnaissent l’importance de la démarche écoresponsable, elles prennent souvent des mesures isolées plutôt que d’adopter une approche globale.

L’importance de la gestion du cycle de vie ou l’absence de gestion adéquate

Paradoxalement, alors qu’au moins 92 % des personnes interrogées s’accordent sur le fait que l’extension du cycle de vie des équipements et de l’infrastructure de stockage a un impact significatif sur la durabilité des centres de données, seules 20,5 % d’entre elles environ considèrent la durabilité et le cycle de vie comme des facteurs clés lors des décisions d’achat.

Voici les réflexions d’un expert allemand quant à cette vision à court terme : « Malheureusement, de nombreuses entreprises privilégient l’option la moins chère sans prendre en compte les implications à long terme. Il arrive qu’elles choisissent un produit moins cher pour le voir ensuite tomber en panne au bout de deux ou trois ans, ce qui rend nécessaire un nouvel achat. Ce cycle de remplacements constants n’est pas écoresponsable. De plus, trop peu d’acteurs concernés le prennent en compte. Lorsque nous achetons de nouveaux produits, des ressources supplémentaires sont utilisées, par exemple lors de l’extraction des composants en Afrique ou ailleurs, du processus de fabrication ou sous forme de main d’œuvre. Ces opérations ont un impact sur l’ensemble de l’écosystème. L’approche actuelle n’est pas suffisamment efficace. »

Allonger le cycle de vie des solutions et de l’infrastructure des centres de données permet de réduire considérablement les déchets électroniques et les émissions de carbone. En optimisant l’utilisation de l’infrastructure existante, l’extension du cycle de vie contribue à atténuer les émissions en amont et en aval, souvent négligées.

Tout cela montre clairement que la prise en compte du cycle de vie des équipements lors de l’achat offre des avantages. Les opérateurs de centres de données peuvent évaluer le cycle de vie de tous les composants, y compris l’alimentation en énergie, le traitement des données et la densité de stockage, pour mieux comprendre leur impact sur les émissions globales de carbone. Dans la mesure du possible, ils doivent acquérir leur matériel auprès de fournisseurs ayant mis en place des programmes de circularité.

Ces programmes peuvent offrir d’importants avantages en termes de durabilité. Ils garantissent la mise en place de solutions telles que le reconditionnement, la réutilisation ou le recyclage des disques durs selon des processus écoresponsables. En appliquant des principes de circularité, les centres de données peuvent réduire les déchets électroniques et la demande de nouvelles matières premières, tout en minimisant l’impact environnemental lié à la mise au rebut des anciens périphériques.

Cette approche globale permet non seulement de respecter les objectifs de durabilité, mais également de favoriser une utilisation efficace des ressources.

Comprendre le rôle du carbone incorporé

L’enquête a permis de mettre le doigt sur une autre incohérence concernant la prise en compte de l’impact environnemental dans les décisions d’achat :

• Environ 95 % des personnes interrogées se disent préoccupées par l’impact environnemental des opérations du centre de données.
  • Elles s’inquiètent principalement des émissions de carbone (près de 53,5 %), de l’utilisation de matières premières (près de 49,5 %) et de la consommation énergétique élevée (un peu moins de 35 %).
• Cependant, seulement un peu plus de 3 % d’entre elles considèrent qu’un faible impact environnemental est un facteur déterminant dans leurs décisions d’achat.

En prenant conscience du carbone incorporé dans les équipements et les infrastructures (champ d’application 3), les centres de données peuvent déterminer comment réduire leur empreinte carbone globale au-delà des seules émissions liées aux opérations (champs d’application 1 et 2). Le carbone incorporé fait référence à la quantité d’émissions de gaz à effet de serre générées en amont lors des étapes d’extraction, de production, de transport, de nomenclature, de fabrication, d’emballage et de distribution d’un produit au cours de son cycle de vie. Les fabricants de solutions et d’infrastructures de stockage, ainsi que les autres fournisseurs de centres de données, doivent fournir des informations sur le carbone incorporé présent dans la fabrication de leurs produits.

L’enquête révèle que les entreprises mettent en œuvre deux stratégies clés pour renforcer la durabilité des centres de données :

1. Adoption d’énergies renouvelables. Les entreprises intègrent de plus en plus de sources d’énergie renouvelable pour faire fonctionner leur infrastructure de données. Environ 62 % d’entre elles disent utiliser actuellement des sources d’énergie renouvelable à cette fin, et elles sont 58 % à mettre en place une infrastructure d’énergie renouvelable pour faire fonctionner le matériel dédié aux données.
2. Déploiement de solutions technologiques. La mise en œuvre de solutions technologiques gagne du terrain, de la migration des données vers les systèmes cloud (plus de 47 % des personnes interrogées mentionnent cette solution) à l’adoption de divers types de supports de stockage (47 %) et de systèmes basés sur l’intelligence artificielle visant à simplifier les opérations de stockage des données (42 %). Comme nous l’avons vu plus haut, certains compromis et coûts (tant sur le plan financier que sur celui de la durabilité) doivent être envisagés, quelle que soit la solution choisie.

L’intégration de sources d’énergie renouvelable pour faire fonctionner l’infrastructure de données peut considérablement réduire la dépendance aux énergies fossiles et diminuer ainsi l’empreinte carbone. Mais elle présente également plusieurs difficultés. Le coût initial de l’infrastructure (panneaux solaires ou éoliennes, par exemple) peut se révéler prohibitif.

En outre, l’intermittence des sources d’énergie renouvelable constitue une difficulté. En effet, la production d’énergie solaire et éolienne dépend des conditions météorologiques et peut parfois être imprévisible. Pour garantir une alimentation constante, il est indispensable de disposer de solutions fiables de stockage de l’énergie, ce qui a pour effet d’accroître encore les coûts. De plus, l’intégration d’énergies renouvelables dans les systèmes de centres de données existants peut nécessiter des aménagements et des mises à niveau complexes risquant d’allonger la durée de la transition. Des obstacles réglementaires et logistiques s’ajoutent à cette complexité, car les règles et les exigences varient selon les régions.

Au-delà de l’investissement dans les énergies renouvelables, les centres de données peuvent se concentrer sur la réduction de leur consommation énergétique, tant au niveau des équipements que de l’infrastructure. Cette réduction contribue à la baisse de leurs coûts d’exploitation, mais améliore l’efficacité des énergies renouvelables en diminuant la demande globale.

L’enquête a également permis de constater que de nombreux centres de données sous-utilisent les solutions basées sur une infrastructure pour réduire leurs émissions.

• 23 % seulement des sondés utilisaient des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) pour refroidir leur infrastructure de données.
• Près de 16,5 % avaient opté pour des systèmes de refroidissement par liquide ou par immersion.
• Une petite minorité (11,5 %) réutilisait la chaleur générée par l’infrastructure de données.

Les solutions basées sur une infrastructure peuvent jouer un rôle déterminant dans l’amélioration de la durabilité du centre de données en prenant en compte la consommation d’énergie, les émissions de carbone et l’impact environnemental global.

Pour réaliser des progrès mesurables en matière de développement durable, les entreprises ont avantage à adopter des stratégies à court et à long terme.

À court ou à moyen terme, une approche plus globale passant par l’allongement des cycles de vie du matériel, l’optimisation de l’efficacité énergétique et la mise en œuvre de programmes de circularité sera nécessaire.

Pour garantir une réduction continue de l’empreinte environnementale des centres de données, les solutions à long terme doivent s’appuyer sur une collaboration à l’échelle du secteur tout au long de la chaîne logistique, sur des mesures d’incitation financière et sur des innovations en matière de développement durable basées sur l’IA.

À court terme

Les centres de données élaboreront une stratégie globale allant au-delà de l’adoption de sources d’énergie renouvelable. Bien que l’intégration des énergies renouvelables soit une étape fondamentale (qui peut toutefois s’avérer délicate en termes de coût), elle ne suffit pas pour répondre aux multiples défis liés au développement durable.

Tout d’abord, les centres de données ont intérêt à effectuer des évaluations et un contrôle réguliers du cycle de vie de tous les composants, y compris les serveurs, les périphériques de stockage et les équipements de réseau. Une bonne compréhension du cycle de vie complet de chaque composant leur permettra d’identifier les possibilités de prolonger son utilisation et de réduire son empreinte environnementale. Il est essentiel d’allonger la durée de vie des équipements de stockage en assurant leur entretien, en installant des mises à niveau et en mettant en place des programmes de reconditionnement régulièrement. Cette approche vise à réduire les déchets électroniques et les besoins en nouvelles matières premières, ainsi qu’à limiter les processus énergivores associés à la fabrication de nouveaux équipements. Les règles d’approvisionnement peuvent donner la priorité aux composants écoresponsables de haute qualité et d’une durée de vie plus longue, ce qui est une manière de mettre la durabilité au cœur des décisions d’achat.

Ensuite, la réduction de la consommation d’énergie peut être un élément essentiel des efforts en matière de développement durable. Les centres de données ont la possibilité d’investir dans des technologies moins énergivores, telles que le refroidissement par liquide ou par immersion et les systèmes CVC, plus efficaces pour dissiper la chaleur. Ces systèmes permettent de réduire sensiblement la consommation d’énergie par rapport aux méthodes de refroidissement traditionnelles, entraînant ainsi une réduction des coûts d’exploitation et des émissions de carbone. L’intégration de sources d’énergie renouvelable, telles que l’énergie solaire et éolienne, dans les centres de données peut encore réduire leur dépendance aux énergies fossiles et leur empreinte carbone globale. L’optimisation des pratiques de gestion de l’énergie, par exemple via la mise en œuvre de systèmes basés sur l’IA pour surveiller et régler avec précision la consommation d’énergie, contribue également à renforcer l’efficacité des opérations et leur caractère écoresponsable.

Enfin, les centres de données doivent privilégier l’achat de solutions innovantes, économiques et respectueuses de l’environnement. (Pour obtenir un exemple concret de solution de stockage de données permettant de réduire l’empreinte carbone, voir l’encadré ci-dessous.)

Enfin, il peut être utile de mettre en place un programme de circularité pour la mise au rebut des composants des centres de données. Ce type de programme assure le reconditionnement, la réutilisation ou le recyclage responsables des composants. Le développement de processus de récupération des matériaux précieux présents dans les équipements en fin de vie peut réduire les besoins de nouvelles matières premières et limiter l’impact environnemental de leur mise au rebut. La réduction des déchets électroniques par la réutilisation et le recyclage s’inscrit parfaitement dans le cadre des objectifs de développement durable tout en favorisant une utilisation efficace des ressources.

En se concentrant sur ces aspects, les centres de données peuvent considérablement améliorer leurs efforts en matière de développement durable et contribuer à la réduction de leur impact environnemental global.

Innovation dans le domaine de la densité surfacique et impact environnemental des centres de données

Les disques durs représentent le support de stockage le plus respectueux de l’environnement7. Bien qu’ils contribuent relativement peu à l’impact environnemental global des centres de données, les innovations en matière de technologie d’enregistrement sur disque dur peuvent favoriser l’optimisation du coût total de possession des centres de données tout en améliorant leur durabilité.

En permettant des économies d’échelle inégalées, les innovations dans le domaine de la densité surfacique sont devenues essentielles à l’innovation basée sur l’IA et à la durabilité des centres de données.

Pour un disque dur, la densité surfacique, c’est-à-dire la mesure des données stockées par unité de surface sur un support quelconque, fait spécifiquement référence à la capacité de données d’un seul plateau. L’innovation en matière de densité surfacique a une incidence directe sur l’efficacité du stockage d’un espace physique limité. En réduisant la quantité de matériaux utilisés et la consommation d’énergie, elle permet aussi aux entreprises d’augmenter leur capacité de stockage des données pour un même espace et de réduire leurs émissions de carbone par unité de stockage des données.

Ces avancées concernent directement plusieurs défis liés au développement durable mis en évidence par l’enquête. En décorrélant la capacité de stockage de l’espace physique nécessaire, une densité surfacique plus élevée permet d’alléger les contraintes d’espace dans les centres de données, qui constitue un obstacle important cité par 45,5 % des personnes interrogées. De plus, la réduction de la consommation énergétique qu’elle permet rejoint les efforts déployés pour réduire l’utilisation d’énergie et les émissions de carbone, une préoccupation majeure pour 53,5 % des personnes interrogées.

Augmenter sa capacité en réduisant sa consommation totale d’énergie et son impact carbone

Pour les centres de données qui gèrent des charges de travail à grande échelle, le remplacement des anciens périphériques de stockage par des disques HAMR (enregistrement magnétique assisté par laser) de nouvelle génération peut engendrer une diminution significative de la consommation totale d’énergie. À grande échelle, ces améliorations se traduisent par des réductions importantes de la consommation absolue d’énergie et de l’empreinte carbone découlant des opérations, alors même que l’infrastructure de stockage croît.

Au niveau mondial, cet impact s’étend à l’ensemble de la sphère des données. La transition vers des disques à densité surfacique plus élevée implique que, malgré l’augmentation prévue de 167 % de la demande totale de stockage de données dans le cloud d’ici à 20288, la part de l’énergie totale consommée par les disques durs dans les centres de données à travers le monde pourrait passer d’environ 8 % à environ 3 %. Cela représente une réduction totale de 62 % de la consommation d’énergie des infrastructures de stockage.

Ce changement est fondamental : non seulement le stockage devient plus efficace, mais il permet aussi de réduire directement la consommation totale d’énergie et les émissions de carbone dans les centres de données à travers le monde, alors même que la conservation des données progresse. C’est une excellente nouvelle en ce qui concerne le coût total de possession et la durabilité des centres de données.

Ces avantages à grande échelle sont renforcés par des améliorations de l’efficacité au niveau des périphériques. D’après l’analyse de la consommation énergétique de différents types de supports de stockage effectuée par Seagate, les disques durs constituent l’option de stockage grande capacité la plus économe en énergie. Les facteurs d’efficacité énergétique au niveau du disque, y compris la consommation en fonctionnement en watts (consommation totale lors de la lecture ou de l’écriture de données) et en watts par téraoctet, montrent que des densités plus élevées permettent de réduire la consommation d’énergie par unité de données stockées.

En intégrant des solutions de stockage d’une densité surfacique plus élevée, les centres de données peuvent augmenter leur capacité sans avoir besoin d’espace supplémentaire, réduire leur consommation totale d’énergie et l’impact carbone lié aux opérations, tout en répondant aux exigences croissantes des charges de travail basées sur l’IA et de l’expansion du cloud.

Pour le stockage à grande échelle, l’impact de l’augmentation de la densité surfacique est considérable. Une densité surfacique plus élevée permet aux centres de données d’augmenter fortement leur capacité sans pour autant étendre leur empreinte physique, tout en atteignant leurs objectifs de durabilité en réduisant leur consommation d’espace, d’énergie et de ressources naturelles.

Imaginez un disque dur comportant 10 plateaux dont chacun peut contenir 3 To de données. Au total, ce disque peut stocker 30 To de données. Prenons l’exemple d’un centre de données où chaque disque dur voit sa capacité passer de 10 To à 30 To dans le cadre d’une mise à niveau, un scénario de montée en gamme aussi actuel que réaliste. Cette avancée en termes de densité surfacique permet :

• de multiplier par 3 ou plus la capacité de stockage du centre de données pour un encombrement identique^9[1] 
• de réduire de plus de 60 % la consommation énergétique par To
• de réduire de plus de 70 % le carbone incorporé par To^10[2]]]]
• de réduire de 25 % le coût par To^11[3]

Examinons maintenant comment ces avantages sont démultipliés avec l’introduction de la technologie HAMR, qui permet de bénéficier de capacités de stockage de 40 To et 50 To.

• Imaginez ce même disque dur, mais avec une capacité de 4 To pour chaque plateau (au lieu de 3 To). Les dix plateaux suffisent désormais à fournir 40 To, soit une augmentation de plus de 30 % de la capacité d’un même espace physique.
• Sachant que la densité surfacique de chaque plateau passera bientôt à 5 To, le même disque pourra bientôt stocker 50 To de données et plus, ce qui démultipliera encore les avantages en termes de capacité et de consommation d’énergie des centres de données.

À long terme

À long terme, les entreprises doivent explorer et exploiter les possibilités offertes par l’IA dans l’ensemble de leurs opérations pour réduire les émissions de carbone et montrer ainsi le rôle de la technologie en faveur du développement durable. Selon l’enquête, 55,5 % des personnes interrogées pensent que l’IA peut optimiser les opérations de stockage des données dans un souci de préservation de l’environnement. Si l’IA est un atout considérable pour accompagner les efforts en ce domaine, il est essentiel de reconnaître que, si elle n’est pas développée dans une optique d’efficacité, elle peut également augmenter la consommation énergétique et les émissions de gaz à effet de serre.

Pour trouver l’équilibre entre le potentiel de l’IA et ses objectifs en matière de réduction de l’empreinte carbone, il est essentiel d’optimiser son efficacité. En planifiant efficacement les ressources, en optimisant la formation et en gérant le cycle de vie, il est possible d’intégrer l’innovation basée sur l’IA à des pratiques écoresponsables et de veiller à ce que les avantages qu’elle présente ne nuisent pas à l’environnement.

L’un des aspects de la planification de la durabilité à long terme a pour objet de changer les esprits et la culture. Il est bien plus facile d’obtenir l’adhésion de l’équipe dirigeante lorsque les mesures respectueuses de l’environnement s’accompagnent d’une plus grande efficacité, et vice versa. Pour encourager les dirigeants d’entreprise à envisager des approches écoresponsables lors du développement de leurs opérations et de leur infrastructure de stockage, les professionnels des centres de données du monde entier ont identifié les trois principaux facteurs déterminants :

• Plus de 56 % des personnes interrogées citent les avantages financiers liés à l’adoption de solutions plus écologiques.
• Plus de 40 % des personnes interrogées souhaiteraient bénéficier d’une réduction d’impôts en cas d’adoption de solutions plus écologiques.
• Au moins 38 % d’entre elles soulignent l’importance des certifications officielles récompensant les entreprises entreprenant des démarches écoresponsables.

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Un expert américain s’exprime sur les avantages financiers : « Certaines entreprises ne souhaitent peut-être pas investir (une somme importante) pour l’acquisition d’une ferme solaire. Elles peuvent toutefois être motivées par ce projet, sans parvenir à le réaliser parce que leurs actionnaires n’accepteront jamais un tel investissement. Si les gains et les dépenses s’équilibraient pour tous les acteurs concernés, la question ne se poserait même pas. Au niveau fédéral, j’ai obtenu un crédit d’impôt de 30 % sur ma ferme solaire. Cela reste très cher, mais ce crédit compense un peu les frais engagés. »

Les experts soulignent l’importance des incitations financières telles que les exonérations fiscales et les subventions accordées par l’administration ou les alliances commerciales régionales comme l’ASEAN et l’Union européenne.

Par exemple, les normes KfW 45 en vigueur en Allemagne définissent les niveaux de consommation énergétique à atteindre pour les bâtiments, les chiffres les plus bas dénotant une efficacité environnementale supérieure. Si elles respectent ces normes, les entreprises peuvent bénéficier d’exonérations fiscales et de primes de l’État, ce qui encourage les pratiques respectueuses de l’environnement.

La collaboration offre aux entreprises de nouvelles possibilités de réduire les émissions. Les professionnels des centres de données ont constaté qu’il était dans leur intérêt de s’associer avec des agences de l’État (environ 22 %) ou avec d’autres organismes (15 % et plus) pour mettre en place des infrastructures de stockage de données plus écoresponsables.

Les centres de données peuvent avoir avantage à collaborer avec des partenaires du secteur pour développer des outils et des procédures normalisés destinés à évaluer l’impact environnemental des pratiques de stockage des données. Cette collaboration peut faciliter la création de bancs d’essai et de meilleures pratiques pour l’ensemble du secteur et donner ainsi les moyens aux entreprises d’évaluer plus efficacement leurs performances et d’identifier les domaines à améliorer.

Les résultats de cette étude soulignent le rôle de la collaboration à l’échelle du secteur pour favoriser une sphère de données durable.

C’est en travaillant ensemble que les centres de données, les fournisseurs de technologies, les fournisseurs de composants et les organismes de réglementation peuvent développer et mettre en œuvre des solutions innovantes susceptibles de réduire la consommation d’énergie, de minimiser les émissions de carbone et de promouvoir une utilisation efficace des ressources. Cela implique l’adoption de solutions de refroidissement avancées, l’intégration de sources d’énergie renouvelable, l’extension du cycle de vie des équipements de stockage, la sélection des fournisseurs en fonction de leur engagement en faveur du développement durable et la mise en œuvre de programmes de circularité visant à éliminer de manière responsable les composants. Les innovations proposées par les fournisseurs peuvent jouer un rôle clé dans la mise en place de centres de données plus écoresponsables et plus efficaces.

La création de rapports transparents et le suivi en temps réel de l’impact environnemental peuvent également fournir des informations utiles pour la gestion des aspects liés au développement durable dans les centres de données. En fournissant des rapports complets sur l’impact environnemental, en évaluant le cycle de vie et en partageant des études de cas d’interventions positives en matière de développement durable, il est possible de favoriser la responsabilisation des différents acteurs et l’amélioration continue tout au long de la chaîne logistique. La mise en place d’incitations financières, d’allégements fiscaux et de certifications écologiques officielles peut encourager encore davantage les centres de données à se tourner vers des pratiques plus écoresponsables.

Ce rapport fournit des informations sur les tendances et les stratégies en matière de durabilité du secteur des centres de données. En adoptant une approche globale du développement durable et en impliquant les différents acteurs du secteur, les entreprises peuvent trouver le juste équilibre entre les besoins croissants liés à l’IA et aux opérations des centres de données et les considérations environnementales.

En s’appuyant sur la collaboration et l’innovation, les centres de données contribuent à la création d’une sphère de données évolutive, efficace et écoresponsable.

1. Data centers and AI: How the energy sector can meet power demand | McKinsey.
2. The Dirty Secret of SSDs: Embodied Carbon | arxiv (Sept. 2023); The Dirty Secret of SSDs: Embodied Carbon | Wisconsin University et UBC (Juil. 2022).
3. Estimation du carbone incorporé pour le disque dur Seagate Mozaic de 30 To par To sur un cycle de vie de cinq ans.
4. Analyse par Seagate de la répartition chez IBM des émissions de CO^₂ et des autres impacts positifs sur l’environnement des bandes physiques IBM, de leur consommation d’énergie et de leurs besoins en refroidissement. Estimations pour 1 disque LTO-9 + 1 support LTO-9 basées sur la quantité totale de carbone incorporé et un cycle de vie de cinq ans pour toutes les technologies. Consommation du LTO-9 : 37 W en fonctionnement et 18 W au repos.
5. Étant donné qu’il n’existe pas de données d’évaluation du cycle de vie accessibles publiquement pour les SSD destinés aux centres de données, nous avons calculé la part de carbone incorporé de ce SSD de 30,72 To à partir des données publiques issues de l’étude « Dirty Secret of SSDs: Embodied Carbon”. Notre objectif est de fournir des chiffres précis pour que les centres de données puissent prendre des décisions éclairées. Cependant, le secteur NAND ne publie pas d’analyses des cycles de vie et ne réalise pas l’objet d’audits tiers, contrairement à ce que fait Seagate pour ses disques durs.
6. D’après l’analyse du lecteur de bandes LTO-9 effectuée par Seagate : Spécifications du produit IBM LTO Ultrium. Disque dur de 30 To : Seagate Mozaic 3+ de 30 To. SSD de 30 To : Micron 6500 ION de 30,72 To.
7. D’après des mesures résultant de l’examen du carbone incorporé et de la consommation d’énergie.
8. Rapport 2024 IDC Cloud Infrastructure Index.
9. Comparaison entre les disques Seagate Exos X10 et Seagate Exos X 30 To Mozaic.
10. Source : IDC Worldwide, expéditions de disques durs au premier trimestre 2024 et vue d’ensemble sur 4 trimestres sur le segment HDD. Mai 2024. IDC nº US52080224.