De la bouse de vache pour faire fonctionner les Datacenters


La multiplication des sites web, la croissance exponentielle des données échangées et stockées sur Internet, la lente adoption du Cloud Computing dans les entreprises vont faire exploser la demande de Datacenters, les centres de stockage et de traitement des données. Mais les grands Datacenters ne peuvent plus trouver leur place dans les villes, faute de locaux disponibles à des prix accessibles. Une nouvelle tendance semble émerger dans la prolifération de Datacenters de petite taille grâce à des machines de plus en plus denses, de plus en plus puissantes et à la mise en place des réseaux de fibre optique liés à la mise en œuvre du FTTH.

Cette première tendance à la miniaturisation et à la multiplication des Datacenters dans les villes s’exprime très précisément à travers un projet de la RATP d’utiliser les locaux des anciennes toilettes du métro, fermées depuis longtemps, pour des mini Datacenters. Ces anciennes toilettes situées dans les stations du métro parisien sont proches de la fibre déployée par Telcité, sa filiale opérateur de fibre noire, et proche des égouts de Paris dont chacun sait qu’ils sont truffés de fibre optique.

Une deuxième tendance est la délocalisation des Datacenters. Dans les zones moins densément peuplées, plus riches en locaux disponibles, la fibre optique arrive lentement, installée très souvent à l’initiative des collectivités locales. Elle permet en effet d’atteindre des vitesses de transfert de données suffisantes qui facilitent la délocalisation efficace et rentable les Datacenters . Ces évolutions permettront-elles l’émergence de solutions innovantes résolvant conjointement des problèmes de consommation énergétique, de pollution et de production de CO2.

HP cherche à utiliser les nouvelles sources d’énergies locales.

Quelques éléments clés de la problématique des Datacenters sont donc liés à leur consommation d’énergie électrique et à l’augmentation de chaleur. Les machines toujours plus denses et puissantes consomment d’autant plus d’electricité que le fonctionnement des ordinateurs, des systèmes de stockage et des équipements électrique du Datacenter développent plus de chaleur nécessitant le refroidissement de l’ensemble.

Depuis plusieurs années, les constructeurs d’ordinateurs se penchent sur la manière de réduire la consommation et limiter l’échauffement de leurs machines.  Les constructeurs de Datacenters cherchent à organiser et structurer les Datacenters de manière à en limiter et réguler la consommation globale tout en assurant un refroidissement satisfaisant. C’est la raison pour laquelle, à l’occasion d’une conférence de l’ASME (American Society of Mechanical Engineering) l’équipe de Chandrakant Patel, qui dirige le HP Lab « Sustainable IT » a présenté une communication sur la manière de mettre en place des Datacenters principalement alimentés et refroidis par de l’énergie tirées du traitement des effluents de l’élévage. « Bien que le bétail et les Datacenters semblent complètement étrangers l’un de l’autre, indique Patel dans sa présentation, ils ont des caractéristiques que nous exploitons pour un bénéfice mutuel. »

En effet, entre 2000 et 2005 la consommation électrique moyenne des Datacenters a doublé. D’autre part, dans les campagnes, l’élevage est de plus en plus montré du doigt pour le problème du recyclage des effluents du bétail. Ceux-ci produisent en effet des gaz à effet de serre, polluent les nappes phréatiques et sentent mauvais.

Une vache génère 3.0 kWh par jour

Les chercheurs du HP Lab démontrent donc que la bouse de vache peut devenir une source non négligeable d’énergie pour les Datacenters à la campagne… En effet, la bouse de vache peut-être transformée en énergie de 2 manières : en la brulant et en utilisant la chaleur pour faire tourner des turbines ou bien en utilisant des procédés de digestion anaérobiques pour produire des biogaz qui contiennent 60 à 70% de méthane, utilisé pour chauffer, refroidir ou produire de l’énergie. Les résidus de la combustion ou de la digestion anaérobique sont aussi de bons fertilisants. La combustion ne semble rentable que sur des très grandes quantités (plusieurs MW d’énergie).

Une vache normale produit en moyenne 54.7 Kg de bouse par jour (soit environ 20 tonnes par an) conduisant une production de 3.0 kWh d’éléctricité par jour. Considérant un troupeau de 10000 vaches, Patel estime que la production d’énergie des 200000 tonnes de bouse est suffisante pour alimenter un centre de données de 1MW consommant 30000 kWh/jours ou un peu plus de 10 GWh par an. Un tel centre de donnée aujourd’hui, occupant un local de 450 mètres carrés environ (2 kW/m²), peut recevoir 1000 serveurs, ce qui représente une belle capacité.

Au cours de l’année 2008 aux Etats-Unis, les 125 centres de digestion anaérobiques en fonctionnement ont produit 290 GWh, soit assez d’énergie pour alimenter 29 Datacenters de 1000 serveurs chacun. Il explique qu’un centre de données produit de la chaleur qui peut être récupérée et utilisées dans le processus de digestion anaérobique proche du Datacenter, surtout dans les zones plus froides.  Ensuite, le méthane produit par le centre de digestion peut être utilisé pour produire de l’électricité qui alimentera le Datacenter et/ou les fermes environnantes.

Des Datacenters à la ferme

Le cas abordé par l’équipe de Patel  est centré sur un troupeau de 10000 vaches, alors que la taille moyenne du troupeau français est inférieur à 100 têtes par exploitation. Il montre les capacités de production énergétique et de rendement, mais n’aborde hélas pas en détail le problème de la faisabilité et du retour sur investissement pour des installations de  plus petite taille. En effet, la mise en place d’un tel système de traitement et de recyclage nécessite des investissements dont l’analyse est restée sur une seule hypothèse.

Il compare seulement le cas de trois technologies de production d’électricité à partir du biogaz : les piles à combustible, les micro-turbines et les moteurs à combustion. Ces derniers, les moins chers, demandent un investissement de 1000 dollars par kWh de capacité et un entretiens de 2 centimes de dollars par kWh produit. Il serait intéressant d’établir les courbes et seuils de rentabilité et de retour en fonction de la taille du centre de digestion et du Datacenter…Un article intéressant (en Anglais) donne quelques détails sur la manière dont fonctionne un centre de traitement anaérobique et ses coûts.

Des régions d’élevage en France peuvent considérer ce type de couplage à condition de réunir plusieurs exploitations. En France, du fait de la bonne tenue du réseau électrique, les Datacenters sont restés près des villes, alors qu’aux Etats-Unis ils ont eu tendance à se rapprocher des centre de production d’énergie. Les Datacenters à la ferme, même si ils ne créent guère d’emplois sur place, pourraient-ils être un moyen de ranimer le tissu rural en accélérant la mise en place de réseaux de fibre optique en revitalisant l’élevage en France ?

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