Les forces de la nature
Sur les traces des racines
Demander à quelqu’un de donner une description visuelle du « nuage », ou des services d’informatique en nuage, c’est comme demander une description visuelle de l’air. Les activités quotidiennes telles que les commandes en ligne, les applications de messagerie et les médias sociaux ne peuvent pas se faire sans elle, mais il est difficile de mettre des mots sur ce que c’est.
Le nuage et l’air partagent cependant des qualités similaires qui sont faciles à saisir. Comme l’air, nous savons que le nuage est toujours autour de nous. Nous savons que sans lui, la vie serait très difficile, et nous savons que bien qu’ils soient tous les deux invisibles pour nous, ils portent en eux des choses inestimables. Pour l’air, ces ingrédients sont principalement des molécules d’azote et d’oxygène, pour le nuage, ce sont nos données.
Mais cette compréhension fondamentale ne fait que conduire à d’autres questions.
Comment nos données ont-elles été transférées dans le cloud? Où vont-elles ensuite? Où sont-elles stockées et comment sont-elles disponibles 24 heures sur 24, 7 jours sur 7?
La réponse à ces questions éthérées est en fait très physique et tangible : les centres de données.
Les centres de données constituent l’épine dorsale de Microsoft Cloud. Il s’agit de l’infrastructure physique qui héberge et maintient des milliers de serveurs, qui stockent et déplacent nos données dans le cloud. Ils fournissent une source d’énergie constante ainsi que l’environnement propre et frais nécessaire au fonctionnement des serveurs.
« Actuellement, nous exploitons plus de 300 centres de données dans plus de 34 pays. Notre parc de centres de données équivaut à environ 700 terrains de football », déclare Noelle Walsh, vice-présidente des opérations en nuage et de l’innovation chez Microsoft.
La demande de services de nuage a augmenté de manière exponentielle année après année, en partie en raison du récent pic d’utilisation de l’IA à l’échelle mondiale, ce qui signifie que l’infrastructure des centres de données de Microsoft a également dû croître à un rythme rapide.
L’une des principales considérations de cette croissance est de savoir comment les centres de données peuvent répondre à la demande mondiale croissante de l’informatique en nuage d’une manière durable avec le moins d’impact possible sur l’environnement et la communauté.
Les centres de données utilisent l’énergie du même réseau électrique que celui qui alimente les maisons, les bureaux et les feux de circulation. Étant donné qu’ils doivent fonctionner constamment, les générateurs de secours alimentés au diesel et les alimentations sans coupure à batterie au plomb ont traditionnellement été le pilier des opérations en cas de panne de courant.
De plus, comme l’échelle physique des centres de données peut être massive, ils ont une empreinte écologique considérable dans les zones où ils existent.
« Une partie essentielle de notre travail quotidien consiste à améliorer la conception et l’efficacité opérationnelle de nos centres de données afin de réduire le nombre de ressources naturelles que nous utilisons », explique Mme Walsh. « Pour ce faire, nous faisons de la durabilité notre fondement dans la réalisation de nos engagements, et nous adaptons continuellement nos activités quotidiennes afin de minimiser notre impact sur l’environnement. »
L’approche de base pour améliorer la durabilité des centres de données est l’innovation. En travaillant avec les équipes internes de recherche et développement et en collaborant avec des experts externes,les pratiques et politiques internes ont fourni à l’industrie des exemples clairs des avantages liés à l’expérimentation et à la mise en œuvre de nouvelles approches pour la construction et l’exploitation de ces sites.
Être un bon voisin
Le point de départ de l’innovation dans un centre de données Microsoft s’inspire des 3,8 milliards d’années de recherche et développement qu’a effectué la nature afin de relever de manière durable nos défis de conception modernes. Kaitlin Chuzi, directrice du biomimétisme et des écosystèmes avancés, est l’une des principales responsables de ce travail.
« Lorsqu’un bâtiment est construit, il y a un coût écologique, c’est pourquoi nous nous efforçons d’atténuer ces facteurs », explique Mme Chuzi. « Ce qui compte, c’est que nous concevions le site de manière holistique et systémique en tenant compte de l’écosystème local. »
Kaitlin et son équipe sont des experts en biomimétisme, utilisant et imitant des solutions provenant de plantes, d’animaux et d’éléments qui se sont naturellement manifestés au cours de millions d’années d’évolution. Tirer parti du biomimétisme peut remodeler la relation des centres de données avec la planète et ses écosystèmes. Il s’agit d’être en phase avec les communautés existantes où les sites opèrent et d’y contribuer positivement.
Par exemple, certains sites ont transformé des bassins de rétention d’eaux pluviales traditionnels en zones humides artificielles qui aident à filtrer et à améliorer la qualité de l’eau, créant ainsi des habitats pour la vie des espèces locales. D’autres explorent l’utilisation d’un verre UV spécial qui imite les caractéristiques des enzymes UV présentes dans les toiles d’araignées, que les oiseaux ont appris à détecter et à éviter au fil de leur évolution, réduisant ainsi les cas de collision avec les bâtiments.
Les oiseaux ont évolué pour être capables de détecter et d’éviter les enzymes UV présentes dans certaines toiles d’araignées. Pour réduire le nombre d’incidents où les oiseaux s’écrasent contre les fenêtres, Kaitlin et son équipe explorent l’intégration d’un verre UV spécial qui imite les caractéristiques de cette enzyme.
Qu’il s’agisse de murs végétaux avec une végétation verticale qui augmente la biodiversité ou de chaussées perméables qui permettent à l’eau de pluie de s’écouler dans le sol en dessous, la nature a été un professeur incroyable de moyens de rendre les centres de données plus synchronisés avec leur environnement.
Les matériaux utilisés pour construire les centres de données ont également fourni de grandes opportunités pour faire progresser les engagements en matière de développement durable grâce à l’innovation.
« Si nous utilisons un habitat de référence sain et intact comme point de référence, cet écosystème a une fonction écosystémique à 100 %. Nos modèles initiaux montrent que nous pouvons concevoir des centres de données qui maintiennent 75 % de cette fonction. »
Kaitlin Chuzi
Le béton, un matériau clé dans les centres de données, représente 8 % de toutes les émissions mondiales de carbone, ce qui en fait l’un des plus grands contributeurs de gaz à effet de serre sur terre. Pour réduire davantage les émissions de carbone, Microsoft met à l’essai un nouveau mélange de béton à base de verre recyclé, qui réduira d’environ la moitié le carbone dans les structures de dalles. Un autre projet pilote à l’échelle du laboratoire, en collaboration avec Prometheus Materials, utilise des matériaux structurels fabriqués à partir de calcaire et de béton à base d’algues avec le potentiel de réduire le carbone dans les installations à près de zéro.
Cependant, trouver des solutions innovantes et durables pour ce qui se passe à l’extérieur et autour d’un centre de données ne représente que la moitié du travail. Ce qui se passe à l’intérieur est tout aussi important; Plus précisément, comment maintenir le courant tous les jours, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sur tous ces sites. Même la panne de courant la plus brève provoquerait d’immenses effets d’entraînement sur l’ensemble de l’infrastructure nuagique.
Audrey Lee, directrice principale de la stratégie énergétique des centres de données, s’attaque au quotidien de cette tâche colossale. Audrey supervise la planification et la stratégie complexes liées à l’approvisionnement en électricité des centres de données et à la détermination de l’impact de cette utilisation sur les communautés avec lesquelles ils partagent un réseau.
« Historiquement, les centres de données Microsoft avaient besoin d’une plus petite partie du réseau. Mais à mesure que la demande a augmenté, nous avons eu besoin d’une plus grande part du réseau, il est donc important de comprendre notre impact », explique Mme Lee.
Pour mieux comprendre cette demande accrue sur le réseau, aujourd’hui et à l’avenir, l’équipe d’Audrey utilise une approche appelée modélisation du réseau, qui prévoit l’utilisation du réseau afin qu’elle puisse être planifiée de manière appropriée, durable et en temps opportun.
Bien que Microsoft ne soit pas une entreprise du secteur de l’énergie, elle est, à bien des égards, une entreprise d’infrastructure, et l’énergie est une ressource inestimable pour toute infrastructure nuagique. C’est pourquoi les pratiques énergétiques durables et l’impact positif sur la communauté sont des responsabilités majeures de l’entreprise.
L’une des façons d’avoir un impact positif est de stabiliser le réseau et de contribuer au réseau.
Mme Lee a expliqué qu’à mesure que la consommation d’électricité augmente, la demande et l’offre d’électricité sur le réseau peuvent ne pas toujours correspondre. Microsoft dispose de systèmes d’alimentation par batterie sans interruption en cas de panne du réseau, qui peuvent fournir un service au réseau en transférant temporairement une partie de la demande d’électricité des centres de données vers ces batteries, ce qui favorise la stabilisation du réseau.
Cultiver des sources d’énergie alternatives pour ces systèmes de sauvegarde, ainsi que pour les systèmes de refroidissement des serveurs à l’intérieur des centres de données, s’est avéré être une autre grande opportunité d’innovation.
Innover avec la nature
Biomimétisme
Le biomimétisme, c’est apprendre du plus ancien professeur de l’histoire : la nature. Cachées à la vue de tous se trouvent des solutions intemporelles qui peuvent être intégrées et imitées pour résoudre les problèmes contemporains. C’est ainsi que nous améliorons la fonction écologique des centres de données eux-mêmes.
Hydrogène vert
L’hydrogène vert est créé par un processus appelé électrolyse, où l’hydrogène est séparé des molécules d’eau sans sous-produits nocifs. Les efforts de Microsoft pour mettre à l’échelle ce type d’énergie à l’hydrogène pour la flotte de centres de données seront une première pour le secteur de l’énergie dans le monde entier.
Stabilisation du réseau
À mesure que la consommation d’électricité augmente, l’offre et la demande ne correspondent pas toujours. Aider le réseau à maintenir cet équilibre est au cœur de la stabilisation du réseau. Les centres de données disposent d’un système d’alimentation de secours sans coupure toujours opérationnel en cas de panne. Il est possible de transférer une partie de notre propre demande d’électricité vers ces sources d’énergie lorsqu’il y a une plus grande demande sur le réseau, ce qui favorise alors sa stabilisation.
Sonia Maleky, directrice de la technologie de l’hydrogène
Un avenir propulsé par l’innovation
« La technologie des piles à combustible à hydrogène a été commercialisée à plus petite échelle, mais Microsoft est le premier à démontrer la production de plusieurs mégawatts à grande échelle pour les centres de données, en remplaçant les générateurs diesel de secours qui prennent en charge les opérations continues en cas de pannes de courant et d’autres interruptions de service », déclare Sonia Maleky, directrice de la technologie de l’hydrogène chez Microsoft.
L’hydrogène vert a le potentiel d’être la source d’énergie durable parfaite dans différents secteurs, notamment les centres de données, les bâtiments commerciaux et les hôpitaux. Les piles à combustible PEM combinent l’hydrogène et l’oxygène dans une réaction chimique qui génère de l’électricité, de la chaleur et de l’eau – pas de combustion, pas de particules et pas d’émissions de carbone.
L’équipe de Sonia élabore des innovations énergétiques ayant le potentiel de changer le secteur de l’énergie tel que nous le connaissons aujourd’hui. La démonstration de l’application de l’hydrogène vert à l’échelle industrielle apportera une plus grande durabilité en interne et constituera un cas d’utilisation solide pour d’autres entreprises ayant des objectifs et des engagements similaires à faire de même.
« Nous avons besoin d’une économie de l’hydrogène vert solide, comprenant l’approvisionnement en hydrogène vert, les piles à combustible à hydrogène et le stockage de l’hydrogène, afin de mettre en œuvre avec succès les générateurs à hydrogène comme options viables d’alimentation de secours pour évoluer vers des solutions zéro émission. »
Sonia Maleky
Une autre innovation en cours de développement qui est tout aussi passionnante que la pile à combustible à hydrogène est la technologie des plaques froides. L’application de cette technologie, qui recycle l’eau chaude retirée des systèmes de refroidissement sous forme d’eau froide, a déjà rendu les systèmes de Microsoft 90 % plus efficaces que les systèmes traditionnels. À terme, il s’agira d’un système en boucle fermée qui ne nécessitera jamais d’eau provenant de sources extérieures.
En plus de recycler l’eau pour les systèmes de refroidissement, le programme Circular Centers, le premier du genre, permet de réutiliser et de recycler le matériel informatique des centres de données, et est en bonne voie pour utiliser 90 % de serveurs recyclés d’ici 2025.
Ces efforts collectifs visant à trouver des solutions innovantes montrent clairement qu’un avenir où les centres de données auront non seulement un impact neutre sur l’environnement, mais aussi un impact positif, est à portée de main. Alors que les utilisations de l’informatique en nuage continuent de se développer à travers le monde, les centres de données de Microsoft seront là pour répondre à ce besoin de la manière la plus durable possible.
Crédits image : Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
