Systèmes de refroidissement par eau d’un datacenter

En 2026, la question du refroidissement n’est plus un sujet technique de niche pour ingénieurs climaticiens et architectes en datacenter : elle est devenue le goulot d’étranglement principal de toute la filière numérique.

En cause, l’envolée de la densité énergétique des baies hébergeant des accélérateurs dédiés à l’Intelligence Artificielle (IA). Là où un rack classique de 19 pouces consommait 5 à 10 kW il y a cinq ans, les configurations à base de, par exemple, GPU NVIDIA H100, H200 et désormais Blackwell dépassent couramment 50 à 100 kW, voire plus pour les architectures NVL72.

Or l’air, selon l’Uptime Institute (note 1) et l’ASHRAE TC 9.9 (note 2), même optimisé via le confinement d’allées et le free cooling, atteint ses limites physiques autour de 20 à 30 kW par rack.

D’où la bascule, désormais massive chez les hyperscalers (les usines de serveurs de Google, AWS, OpenAI, Microsoft et autres acteurs) vers le refroidissement liquide ou par immersion.

1. Pourquoi le refroidissement est devenu le sujet n°1 des datacenters

Dans un data center, environ 40 % de l’énergie consommée ne sert pas à calculer : elle sert à évacuer la chaleur produite par le calcul. C’est ce que mesure le Power Usage Effectiveness (PUE), indicateur de référence défini par The Green Grid (note 3) et repris par l’Uptime Institute. Un PUE de 1,5 signifie que pour 1 kW d’énergie consommée par les serveurs, 0,5 kW supplémentaire est consommé dans la climatisation, la distribution électrique et les pertes électromagnétiques.

Or depuis ces dernières années, la densité thermique des baies a explosé. Selon les enquêtes annuelles de l’Uptime Institute, la densité moyenne d’un rack est passée d’environ 4 à 8 kW au début des années 2010 à plus de 20 kW en 2024 sur les programmes livrés à cette date. Les charges IA spécialisées dépassent désormais largement ce seuil.

Rack classique :  Serveurs CPU généralistes, hébergement web, bases de données > 5 à 15 kW

Rack HPC / GPU : Calcul scientifique, rendu 3D, premiers cas IA (A100) > 20 à 40 kW

Rack IA générative : H100/H200, Blackwell GB200 NVL72, entraînement LLM > 50 à 130 kW

À titre d’exemple, un rack NVIDIA GB200 NVL72 évacue, suivant le constructeur, de l’ordre de 120 kW sur un seul châssis. Aucun système à air pulsé ne tient à cette puissance dans le volume d’une baie 42U : la vitesse d’air nécessaire produirait du bruit, des vibrations et des coûts de ventilation insoutenables.

Depuis que les datacenters existent, on distingue généralement deux grandes catégories : le refroidissement de l’espace (l’air de la salle est refroidi) et le refroidissement direct au cœur de la machine (l’eau circule directement sur les composants).

2 – Un peu d’histoire sur le refroidissement par eau des machines (Direct-on-Chip)

Dans les années 1980, la grande particularité des mainframes IBM (notamment la série 308X lancée en 1980, puis la série 3090 – note 4) résidait dans l’invention d’un système de refroidissement révolutionnaire et ultra-compact : le Thermal Conduction Module (TCM) ou Module de conduction thermique.

Face à l’augmentation massive de la densité des puces qui commençaient à dégager une chaleur très significative que les radiateurs collés aux cartes n’arrivaient plus à évacuer, IBM a dû abandonner le simple refroidissement par air pour concevoir une merveille d’ingénierie mécanique et thermique.

À l’intérieur de chaque boîtier TCM, on trouvait plus d’une centaine de puces électroniques montées à l’envers (« flip-chip »). Pour évacuer la chaleur de chaque puce individuelle, IBM avait placé au-dessus de chacune d’elles un petit piston en cuivre monté sur ressort. Le ressort garantissait que le piston restait parfaitement en contact avec le dos de la puce pour absorber sa chaleur par conduction directe, malgré les micro-variations de hauteur ou les dilatations thermiques.

Pour maximiser le transfert thermique entre les composants et éliminer la résistance de l’air dans de minuscules interstices, le module étanche était rempli d’hélium sous pression. Il faut se rappeler que l’hélium possède une conductivité thermique environ six fois supérieure à celle de l’air, ce qui permettait de transférer très efficacement la chaleur des puces et des pistons vers le couvercle métallique du bloc.

Une fois la chaleur transférée à la « plaque froide », elle était évacuée par un circuit d’eau déminéralisée maintenue autour de 24 °c par des générateurs d’eau glacée. Cette eau circulait via des tuyaux connectés directement à une unité externe dédiée au pompage et à la distribution du liquide de refroidissement (CDU IBM 3087 pour Coolant Distribution Unit). Les puces elles-mêmes n’entraient jamais en contact direct avec l’eau. Ce système a permis d’atteindre une dissipation thermique 10 fois supérieure à celle du mainframe haut de gamme précédent (l’IBM 3033). Grâce au TCM, IBM a pu éliminer plusieurs couches de câblage et rapprocher les puces au maximum, réduisant ainsi le temps que mettaient les signaux électriques à voyager d’un composant à l’autre, indispensable pour descendre à des cycles d’horloge de 26 nanosecondes.

En dehors de cet ensemble précurseur de Big Blue nommé Direct-to-Chip, les principaux systèmes hydrauliques utilisés sont :

3 – Le refroidissement de l’espace (salle & allées) par un circuit d’eau glacée

Depuis que les datacenters existent, ces systèmes utilisent l’eau pour refroidir l’air ambiant de la salle. L’air chaud rejeté par les serveurs passe à travers un ou des échangeur(s) thermique(s) alimenté(s) en eau glacée (régime 7 / 12 °c).

Les Computer Room Air Handler (CRAH) sont des armoires de climatisation à soufflage inversé situées en périphérie de la salle dans lesquelles l’air chaud est repris au-dessus, filtré et refroidi. Elles reçoivent l’eau de la centrale de production d’eau glacée et produisent de l’air froid (≈ de 18 à 25 °c selon les recom-mandations ASHRAE) soufflé à forte pression dans le faux-plancher surélevé.

Des unités de climatisation d’allée plus petites, les In-Row Cooling Units (IRCU) sont intercalées directement entre les baies des serveurs. Elles capturent l’air chaud en sortie de ceux-ci et rejettent l’air froid immédiatement dans l’allée. Cela évite que l’air chaud et l’air froid ne se mélangent. Dans certaines configurations, la face arrière de la baie de serveurs est remplacée par une porte équipée d’un radiateur à eau (photo ci-après). L’air chaud poussé par les ventilateurs des serveurs traverse cette « porte liquide » et ressort dans la salle à la température ambiante.

4 – Refroidir un datacenter en Direct Water Cooling

Même si le système Direct-on-Chip d’IBM perdure sous une forme différente et a été repris depuis par d’autres constructeurs de matériel informatique, le véritable Direct Water Cooling (DWC) où l’eau du réseau d’eau glacée du datacenter entre directement dans le mainframe pour évacuer les calories vers l’extérieur est proposé pour traiter deux problèmes qui étaient secondaires il y a 40 ans :

• La densité maximale : Lorsque le mainframe est configuré à sa capacité maximale (pleine puissance avec plusieurs tiroirs de processeurs et des mémoires à haute densité), l’air ambiant ne suffit plus à dissiper la chaleur résiduelle pour une raison très simple, il n’a pas la place de passer entre les cartes ni autour des composants.
• L’efficience énergétique (« Green IT») : Les opérateurs des datacenters actuels cherchent à réduire leur indicateur d’efficacité énergétique. Raccorder directement le mainframe au circuit d’eau glacée du bâtiment permet de couper, ou de limiter le fonctionnement des ventilateurs internes aux serveurs et d’économiser massivement l’énergie électrique.

Pour alimenter tous les systèmes en eau glacée, le datacenter doit s’appuyer sur une infrastructure lourde :

5 – Refroidir un datacenter sur la boucle primaire d’un réseau de chauffage urbain

C’est ce qu’on appelle la revalorisation de la chaleur fatale (« waste heat recovery »). Dans ce scénario, on inverse complètement la logique : le datacenter ne cherche plus seulement à se débarrasser de sa chaleur dans la nature, il devient l’un des fournisseurs d’énergie de la ville.

C’est l’une des solutions urbaines les plus vertueuses qui tend à se développe massivement dans les quartiers verts et les smart cities (note 6).

Le principe du couplage « Datacenter ⇄ Réseau de chaleur »

Un réseau de chauffage urbain est une immense boucle d’eau souterraine qui circule sous la ville pour chauffer les bâtiments, les logements, les piscines, les équipements sportifs et culturels et l’eau chaude sanitaire de tous.

Le datacenter est branché directement en amont de ce réseau via un échangeur thermique en parallèle de la centrale thermique destiné au chauffage urbain qui est souvent un incinérateur de déchets non valorisables.

L’eau extraite des serveurs du datacenter (généralement du Direct-to-Chip ou des portes arrière refroidies) en ressort chaude, généralement entre 30°c et 45°c.

Mais une eau à ce niveau de température est trop tiède pour chauffer directement des radiateurs d’habitation (qui nécessitent entre 60°c et 80°c en plein hiver).

Le réseau urbain utilise donc une pompe à chaleur (PAC) industrielle qui puise les calories de l’eau issue du datacenter pour élever la température du réseau urbain au niveau requis en distribution.

Les avantages d’une situation « gagnant-gagnant » :

Pour la ville : Elle récupère une énergie locale, décarbonée et virtuellement infinie. Cela remplace l’utilisation de centrales à gaz, à charbon ou au fioul qui viennent compléter la chaleur de l’incinérateur pour le chauffage en hiver.

Pour le datacenter : Le refroidissement lui coûte beaucoup moins cher en électricité nécessaire à la climatisation car c’est le réseau urbain qui aspire sa chaleur. De plus, cela améliore drastiquement son empreinte carbone via son indicateur clé de responsabilité environnementale.

Exemple concret : Le datacenter Equinix PA10, situé à Saint-Denis au nord de Paris, est relié au réseau de chaleur de la ville. La chaleur thermique rejetée par ses serveurs est transférée au réseau local pour chauffer notamment la piscine olympique et la ZAC voisines (note 7).

Bien que séduisant sur le papier, ce système présente des défis de synchronisation complexes :

• Le décalage saisonnier : Un datacenter produit quasiment la même quantité de chaleur toute l’année 24h/24. Or, en été, les habitants n’ont pas besoin de chauffage. Le réseau urbain ne peut alors absorber qu’une infime partie de la chaleur (uniquement pour l’eau chaude sanitaire). Le datacenter doit donc obligatoirement conserver un système de refroidissement classique (comme des chillers ou des dry coolers) pour évacuer la chaleur excédentaire en été.
• La distance géographique : Transporter de l’eau chaude sur de longues distances crée des pertes thermiques significatives. Le datacenter doit donc être situé au cœur ou à proximité immédiate de la zone urbaine à chauffer (densité résidentielle, hôpitaux, éco-quartiers, bâtiments publics, bureaux, etc…), là où, dans la plupart des villes, le foncier est le plus cher car rare.

6 – Refroidir un datacenter par immersion

Bien qu’on parle toujours ici de refroidissement liquide, ce système n’utilise pas de l’eau pour refroidir les circuits mais un fluide diélectrique (qui ne conduit pas l’électricité).

L’eau intervient dans un second temps pour refroidir ce fluide intermédiaire.

• Immersion monophasée : Les serveurs sont plongés horizontalement dans un bac rempli d’une huile minérale ou synthétique. Le fluide chaud est pompé vers un échangeur thermique externe puis refroidi par l’eau glacée en provenance du bâtiment avant de revenir dans le bac.
• Immersion diphasique : Les serveurs sont plongés dans un fluide spécial à bas point d’ébullition. Au contact des puces, le fluide bout et se transforme en vapeur. Cette vapeur monte, est piégée par un condenseur (un échangeur ailetté refroidi par l’eau glacée en provenance du bâtiment) placé au sommet de la cuve, se condense en liquide qui retombe dans le bac. Le PUE chute à des niveaux théoriques presque parfaits (proches de 1,02).

L’immersion atteint des densités encore plus élevées que le DWC, théoriquement jusqu’à 200 kW par cuve selon les annonces des constructeurs. Elle supprime totalement le bruit et les vibrations, et elle permet une récupération de chaleur à haute température (40-60 °C) très utile pour se connecter aux réseaux de chaleur urbains.

7 – Refroidir un datacenter sur une barge ou installé en bordure d’un fleuve ou d’un lac

Le refroidissement par l’eau d’un fleuve ou d’un lac s’appelle le refroidissement par eau de surface (ou Surface Water Cooling). Le principe est très proche de celui de l’eau de mer – présenté ci-après – mais les milieux fluviaux et lacustres imposent des contraintes écologiques et techniques bien spécifiques.

Les lacs offrent une opportunité similaire aux océans grâce à la stratification thermique, d’autant plus importante qu’ils sont profonds car en profondeur, l’eau reste froide toute l’année. Ainsi, même en plein été, l’eau au fond d’un lac profond (en-dessous de 30 à 50 mètres suivant la latitude) reste stabilisée entre 4°c et 8°c.

Le système : On plonge une canalisation pour pomper cette eau profonde et froide. Elle est filtrée puis passe dans l’échangeur thermique du datacenter pour refroidir la boucle interne de la salle informatique, puis elle est renvoyée dans le lac en surface, là où l’eau est naturellement plus chaude.

Exemple concret : En parallèle de sa centrale d’énergie, l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) utilise l’eau du Lac Léman pour refroidir son datacenter, ce qui réduit drastiquement son empreinte carbone (note 8).

Contrairement à celui d’un lac, d’une mer ou d’un océan, le niveau d’un fleuve ou d’une rivière bouge constamment et sa température varie énormément selon les saisons.

En hiver et au printemps, l’eau est très froide, particulièrement lorsqu’elle descend des montagnes (fonte des neiges). Le système est globalement ultra-performant et ne consomme presque aucune énergie d’appoint.

En été et en début d’automne, c’est le point critique. L’eau du fleuve se réchauffe (parfois au-delà de 25°c) et le débit baisse (période d’étiage). Le pouvoir de refroidissement du fleuve diminue fortement au moment précis où le datacenter en a le plus besoin. Les datacenters installés au bord de fleuves et rivières doivent donc installer des chillers de secours pour prendre le relais durant les périodes de forte chaleur, de sécheresse et les canicules, malheureusement de plus en plus fréquentes.

8 – Refroidir un datacenter avec de l’eau de mer

L’utilisation de l’eau de mer ou refroidissement en eau profonde (SWAC pour Sea Water Air Conditioning) est une solution particulièrement écologique et performante pour les datacenters situés en zone côtière.

Le principe fondamental est le suivant : l’eau de mer ne circule jamais directement dans les serveurs. En raison du sel, du sable et des organismes vivants, elle corroderait et boucherait les circuits en quelques jours. On utilise donc un système de boucles d’eau isolées par des échangeurs thermiques résistants à la corrosion.

Pour protéger les équipements, le système est segmenté en trois circuits fermés et étanches, séparés les uns des autres suivent le schéma suivant :

Aspiration eau de Mer  è Filtres è Échangeur Inox ou Titane è Boucle interne datacenter  ( CDU / Échangeur ) è Microcircuits serveurs (Direct-to-Chip) è Rejet en mer

La boucle primaire (l’aspiration d’eau de mer)

L’eau est pompée à grande profondeur, là où l’eau reste froide toute l’année, entre 5°c et 12°c (généralement au-delà de 50 à 100 mètres de fond). Elle est acheminée vers une station de pompage terrestre, équipée de filtres à décolmatage automatique, voire décantée dans des bassins pour éviter que des algues, des coquillages ou des bactéries ne colonisent et ne bouchent les crépines, pompes et tuyaux de pompage, puis envoyée vers un échangeur thermique non corrodable, tubulaire ou à plaques.

La boucle secondaire (l’eau du bâtiment)

C’est le circuit qui fait le lien entre la mer et la salle informatique. L’eau de cette boucle (de l’eau déminéralisée et traitée) est refroidie au contact de l’eau de mer via l’échangeur cité ci-dessus, puis elle est pompée vers l’intérieur du datacenter pour alimenter les salles (les systèmes CRAH, In-Row ou les armoires de distribution CDU vus précédemment). Le(s) chiller(s) de secours sont raccordés sur cette boucle.

La boucle tertiaire (l’eau des serveurs)

C’est l’eau ultra-pure qui circule dans les plaques froides (DWC) collées directement sur les puces électroniques des serveurs.

Avantages

• Efficacité énergétique : l’eau pompée en profondeur est naturellement froide. On ne garde les chillers très gourmands en électricité qu’en secours. Seules les pompes consomment de l’énergie.
• Zéro consommation d’eau douce : Contrairement aux tours de refroidissement qui évaporent des milliers de m³ d’eau douce potable, l’eau primaire est simplement empruntée puis rendue à la mer ou l’océan.

Les défis techniques

Le coût initial : Poser des canalisations maritimes sous-marines et acheter des équipements en titane coûte extrêmement cher à l’installation, d’autant qu’à part avoir la certitude de disposer toujours d’eau froide (régions septentrionales ou polaires), faire l’impasse sur les chillers de secours peut s’avérer hasardeux pour ne pas dire critique.

L’impact environnemental local : L’eau est rejetée plus chaude qu’au départ. Si le delta de température est trop élevé, cela peut perturber l’écosystème marin local (choc thermique pour la faune et la flore). Les réglementations imposent souvent de diluer l’eau ou de la rejeter très loin pour minimiser cet impact.

Exemple concret : Le datacenter Green Mountain en Norvège (DC1-Stavanger – note 9) est un des exemples les plus célèbres. Construit dans un ancien bunker de l’OTAN, il utilise l’eau du fjord adjacent pompée à 75 mètres de profondeur à une température constante de 8°c, ce qui lui permet d’être l’un des datacenters les plus verts au monde.

9 – Refroidir un datacenter en immersion dans la mer

Plonger directement des serveurs dans de l’eau de mer est impossible en raison de la conductivité électrique de l’eau salée et de son pouvoir naturellement hautement corrosif qui dégraderait rapidement les équipements et leurs connections et provoquerait des courts-circuits. En revanche, immerger un datacenter complet et étanche au fond de la mer est une technologie qui a été testée avec un succès retentissant. C’est le concept du datacenter sous-marin.

Le projet le plus emblématique reste le Projet Natick mené par Microsoft et Naval Group (note 10) qui a enfermé un datacenter dans un immense cylindre d’acier étanche (similaire à une coque de sous-marin) immergé par plusieurs dizaines de mètres de fond.

L’eau de mer n’est pas en contact direct avec l’électronique, mais elle entoure entièrement la capsule.

Le système de refroidissement interne

1. À l’intérieur de la capsule, l’air (ou un gaz inerte comme l’azote) circule en boucle fermée.
2. Les serveurs rejettent leur chaleur dans ce gaz.
3. Des échangeurs thermiques collés à la paroi intérieure de la capsule transfèrent la chaleur du gaz vers la coque en acier.
4. L’eau de mer, baigne constamment l’extérieur de la coque, absorbe cette chaleur de manière passive et continue grâce à la convection naturelle amplifiée par les courants marins.

Pourquoi cette idée est-elle incroyablement efficace ?

Contre-intuitive au premier abord, l’immersion d’un datacenter présente des avantages majeurs par rapport aux infrastructures terrestres avec :

• Un refroidissement passif et gratuit : L’océan agit comme un dissipateur thermique géant et infini. Il n’y a plus besoin de climatiseurs, de ventilateurs géants ou de pompes à eau en fonctionnement H24. La facture énergétique liée au refroidissement tombe pratiquement à zéro.
  • Une fiabilité spectaculaire « sans humain » : Lors des tests de Microsoft, le datacenter sous-marin a affiché un taux de panne 8 fois inférieur à celui d’un datacenter terrestre. L’absence d’humains élimine les erreurs de manipulation, les chocs et les variations de température. De plus, sans eux, l’atmosphère intérieure peut être saturée en azote au lieu de l’oxygène, ce qui élimine toute corrosion des composants.
• La proximité des populations : Plus de la moitié de la population mondiale vit à moins de 100 km des côtes. Placer des datacenters au large proche des grandes villes côtières permet de réduire drastiquement la latence du réseau (le temps que met l’information à voyager).

Les défis majeurs du « tout en mer »

Si le système fait rêver, il comporte des limites strictes qui empêchent, pour le moment, sa généralisation à grande échelle :

• La maintenance impossible : Si un disque dur ou une barrette de RAM tombe en panne, on ne peut pas envoyer un technicien. Il faut accepter une certaine perte de serveurs au fil du temps, ou concevoir des architectures logicielles capables de compenser la mort partielle ou définitive de quelques machines physiques. La capsule est conçue pour être immergée et oubliée pendant, au moins, 5 ans.
• Le déploiement logistique : Installer ces capsules nécessite des navires équipés de grues, des plongeurs professionnels en grande profondeur et/ou des robots sous-marins, ce qui rend les opérations initiales extrêmement complexes et coûteuses. Sans oublier leur émersion pour déconstruction.
• Le bio-fouling étendu : Les algues, les coraux et les coquillages ont tendance à coloniser la coque d’acier. Si la coque est entièrement recouverte d’une couche biologique épaisse, elle s’isole thermiquement et ne transmet plus correctement la chaleur à l’eau de mer. Des revêtements anti-salissures spéciaux et l’implantation dans des courants marins forts sont indispensables pour garder la coque propre.

10 – Quelles sont les technologies à venir pour refroidir un datacenter ?

10.1 – Les micro-canaux imprimés en 3D et le refroidissement « intra chip« 

Pour aller encore plus loin que le DWC avec la plaque froide collée sur la puce, la recherche et l’industrie intègrent désormais le refroidissement à l’intérieur même du silicium.

En utilisant la gravure laser ou l’impression 3D haute précision, les fondeurs intègrent des canaux microscopiques directement sous la puce. Le liquide circule à l’intérieur même du processeur, à quelques micromètres des transistors.

Cette proximité immédiate élimine la résistance thermique de la pâte thermique (la colle) et des plaques de cuivre intermédiaires. La chaleur est évacuée à la milliseconde là où elle est générée.

10.2 – Le couplage thermodynamique avec l’hydrogène liquide

Avec la décarbonation de l’industrie, de nombreux datacenters du futur prévoient d’utiliser des piles à combustible à hydrogène pour leur propre alimentation électrique principale ou de secours.

Le principe : L’hydrogène est stocké sous forme liquide à des températures cryogéniques (-253°c). Avant d’être injecté dans la pile à combustible, cet hydrogène doit être réchauffé. Les ingénieurs se servent du datacenter comme radiateur.

10.3 – L’optimisation énergétique en temps réel par l’IA prédictive

Avec elle, la performance ne sera pas seulement matérielle, elle sera logicielle. Le refroidissement des années à venir sera piloté par des jumeaux numériques (Digital Twins) et des IA de contrôle.

Le principe : Des milliers de capteurs analysent le flux d’air, la température extérieure, l’humidité et surtout la charge de calcul à venir. Ainsi, au lieu de réagir après que la puce ait chauffé, l’IA anticipe l’arrivée d’une lourde tâche de calcul (comme l’entraînement d’un LLM) et pré-refroidit la boucle de liquide en orientant ses flux de manière millimétrique, évitant ainsi les pics de consommation énergétique.

10.4 – L’optimisation de l’informatique en périphérie

Et si demain, les datacenters n’étaient plus packagés massivement en salle mais disséminés en de petites unités peu énergivores et connectées ?

Ce scénario n’est pas une simple hypothèse de science-fiction : c’est une transition technologique majeure en cours de déploiement, appelée l’informatique en périphérie (Edge Computing – note 11) couplée aux micro-datacenters.

Si l’on fait éclater les gigantesques hyperscalers pour les disséminer en milliers de petites unités de la taille d’un bureau, d’un réfrigérateur ou même d’une valise, le problème du refroidissement change complètement de visage. Soit, mais comment ces petites unités connectées pourraient-elles résoudrent le défi énergétique et thermique ?

Le principe : Dans un datacenter géant, la concentration de chaleur est telle qu’il faut, comme nous l’avons dit ci-dessus, forcer l’évacuation des calories avec des systèmes complexes et coûteux.

En mode disséminé, un micro-datacenter (qui consomme entre 1 kW et 10 kW au lieu de 100 MW) peut utiliser la technique de la convection naturelle :

• Les serveurs sont enfermés dans une armoire blindée et étanche, souvent installée en extérieur (au pied d’une antenne 5G, sur le toit d’un immeuble, dans un parking, etc…).
• Les parois de l’armoire sont équipées de larges ailettes en aluminium (comme un énorme radiateur de voiture).
• La chaleur monte naturellement, s’échappe par les parois, et l’air ambiant extérieur refroidit l’ensemble sans qu’aucun ventilateur ne tourne.

Coût énergétique du refroidissement : 0 Watt. Le PUE est parfait à 1.

Pour les micro-datacenters un peu plus puissants placés en ville, la tendance est le bac d’immersion monophasée scellé, comme décrit au paragraphe 6 ci-dessus.

Disséminer les datacenters transforme aussi la gestion du risque climatique.

Si une canicule extrême frappe une région, un datacenter géant peut être mis à genoux. Si les données sont réparties sur 500 micro-datacenters, l’effondrement de trois ou quatre unités locales à cause de la chaleur n’impactera pas le réseau global : les autres unités prendront le relais de manière transparente. En étant au plus près des usages (voitures autonomes, objets connectés, smartphones), ces mini-unités traitent l’information instantanément et n’envoient dans le Cloud que le strict minimum, réduisant l’énergie consommée par le transport des données sur les réseaux télécoms.

10.5 – Les datacenters agricoles ou les serres connectées

Au lieu de cacher les micro-datacenters dans des parkings, des caves ou sur les toits, l’idée est de les installer au cœur des infrastructures agricoles périurbaines.

Les mini-unités de serveurs (souvent refroidies par immersion ou par plaques froides) sont installées directement dans des serres de maraîchage. En hiver et au printemps, la chaleur constante rejetée par les serveurs est pulsée sous forme d’air ou d’eau tiède pour maintenir les serres à température idéale. Cela permet de faire pousser des tomates, des fraises ou des plantes tropicales sous des latitudes froides sans brûler du gaz ou pire du fioul. Le datacenter trouve ici un débouché thermique 100 % utile à la production alimentaire. Suivant la latitude, un dry coller peut être utile l’été.

10.6 – Le refroidissement par géothermie profonde inversée

Si la surface de la Terre subit des variations de température (canicules, gels), le sous-sol profond, lui, est d’une stabilité thermique absolue. Pour en profiter, on fore des puits à plusieurs dizaines ou centaines de mètres de profondeur sous le datacenter (ou sous le bâtiment qui accueille la micro-unité) et on y fait circuler de l’eau en circuit fermé.

En été, l’eau chaude du datacenter est envoyée dans le sol, qui absorbe les calories et renvoie de l’eau fraîche. En hiver, le processus peut s’inverser pour préchauffer le bâtiment. C’est un système de batterie thermique géologique qui ne consomme pratiquement que l’énergie des pompes de circulation.

10.7 – Le « Fog Computing » mobile

C’est l’étape ultime de la dissémination. Demain, le datacenter ne sera peut-être plus un bâtiment, ni même une armoire fixe, mais un réseau d’objets en mouvement.

Les voitures autonomes à venir, les camions et les bus électriques du futur embarqueront des calculateurs et des ordinateurs de bord ultra-puissants pour gérer l’IA de conduite, les capteurs et la cartographie. Lorsqu’ils seront à l’arrêt et en charge (sur un parking, la nuit, ou dans des dépôts), 90 % de leur puissance de calcul sera inutilisée.

En connectant ces véhicules au Cloud (le Fog Computing ou informatique en brouillard – note 11), on peut exécuter des calculs distribués et en temps caché. Le refroidissement est alors totalement décentralisé : chaque véhicule gère sa propre petite charge thermique via son système de refroidissement natif (le radiateur ou le circuit liquide de sa batterie de propulsion), sans aucune infrastructure dédiée au sol.

En conclusion : le futur numérique va vers l’informatique symbiotique

Toutes ces solutions ou suggestions mènent à une même conclusion : l’avenir du datacenter n’est plus à l’isolement de grands blocs autonomes générant du gaspillage thermique dans l’air, mais à la symbiose. Qu’il soit immergé dans l’océan, branché sur un radiateur de votre salon, implanté dans une serre, une voiture ou sous la terre, le datacenter performant de demain est celui dont la chaleur n’est plus une nuisance, mais une ressource, voire un souci oublié.

Note 1 : Uptime Institute Global Data Center Survey 2024

Note 2 : ASRAE TC 9.9 « Thermal Guidelines for Data Processing Environments »

Note 3 : The Green Grid

Note 4 : Wikipedia_IBM 3090

Note 5 : White Papers Schneider Electric

Note 6 : Datacenters & Smart Cities

Note 7 : Equinix PA10

Note 8 : EPFL_centrale thermique et datacenter

Note 9 : Green Mountain DC1 Stavanger

Note 10 : Projet Natick-Microsoft et Naval Group

Note 11 : Polytechnique Paris_ le fog computing