Une consommation électrique en forte croissance

Bien que la plupart de nos données soient stockées à l’étranger (USA notamment), la France comptait déjà 300 centres de données en 2022, consommant environ 10 TWh par an1 (soit environ 2 % de la production électricité française). En 2025, ce chiffre est passé à 333 centres pour une consommation totale de 15 TWh/an. De nombreux nouveaux projets sont ainsi lancés en France, favorisés par l’ambition nationale en IA et la disponibilité d’une électricité décarbonée.

Selon le récent rapport du Shift Project, l’IA est le principal moteur du développement des data centers. La consommation mondiale pourrait bondir de 460 TWh en 2022 à 2 250 TWh/an en 2035, voire 3 000 TWh/an si les cryptomonnaies se développent fortement.

Pour la France, RTE prévoyait une consommation de 23 à 28 TWh/an en 2035 (soit environ 4 % de la consommation électrique française à cet horizon). Toutefois, l’étude du Shift Project estime que, sur la base des annonces faites lors du sommet de l’IA, ce chiffre pourrait atteindre 45 TWh/an, soit 7,5 % de l’électricité consommée en France à la même date.

Maxime Efoui-Hess, coordonnateur des programmes “Numérique” et “Industrie & Matières” au Shift Project, a contribué à la préparation de cette conférence mais n’a malheureusement pas pu y participer. Son étude est consultable en ligne – Intelligence artificielle, données, calculs : le rapport final du Shift (https://bit.ly/3Lo9rdr) 

Une production de chaleur de plus en plus intense à évacuer

Jean-Christophe Leonard, ingénieur de l’Institut Supérieur Fluides, Énergie, Réseaux et Environnement de Mines Paris, Chercheur expert au sein de la direction R&D d’EDF, a situé l’importance de la production de chaleur par effet Joule au niveau des puces et des racks de serveurs qui constituent les data centers.

Les dimensions moyennes d’un rack sont de 0,6m x 1,2m au sol, avec une hauteur voisine de 2 mètres. Sa consommation moyenne est passée de 10-12 kW en 2020 à plus de 15 kW aujourd’hui, et continue d’augmenter avec l’évolution technologique. Au-delà de 50 kW/rack, le refroidissement par air ne suffit plus à protéger les composants de la chaleur. Il faut alors passer au “liquid cooling” (refroidissement par liquide), soit par un circuit interne aux racks, soit par immersion des serveurs dans un liquide diélectrique, généralement une huile minérale. Le choix de l’huile reste délicat. Les premières huiles utilisées dissolvaient les plastifiants du PVC présents dans les câbles et autres composants, un problème aujourd’hui résolu. Subsiste toutefois la difficulté de manipuler les serveurs lors des interventions : il faut les sortir du bain et notamment en retirer les couches minces ou les traces d’huile, ce qui augmente les coûts de maintenance. Pour des consommations dépassant 100 kW/rack, que l’on peut anticiper à l’avenir, une nouvelle technologie est en développement : l’immersion avec changement de phase, où un liquide caloporteur entre en ébullition au sein même du serveur.

L’efficacité énergétique des data centers est mesurée par le PUE (power unit effectiveness), un indicateur normalisé qui rapporte l’énergie totale consommée à celle utilisée uniquement par les équipements informatiques. Ce ratio dépend principalement de la qualité du transfert de chaleur avec le fluide de refroidissement et de la performance des machines réfrigérantes. En France, le PUE moyen s’établit à 1,6.

Les opérateurs mettent en avant l’amélioration de ce ratio pour démontrer leurs efforts. Toutefois, cette progression ne doit pas masquer l’augmentation considérable de la consommation électrique globale.

Dans les centres classiques, la chaleur est simplement dissipée dans l’atmosphère, sans récupération possible. Les installations récentes permettent en revanche de récupérer cette chaleur via un circuit d’eau qui ressort à une température voisine de 30°C.