Les centres de données d'IA peuvent consommer plus d'énergie que des villes entières

Les besoins énergétiques de l'intelligence artificielle et du cloud computing explosent. Les centres de données, autrefois simplement énergivores, deviennent si gigantesques qu'ils pourraient bientôt surpasser des villes entières, voire des États américains, en consommation d'électricité. Les promoteurs de ces infrastructures se livrent une véritable course pour sécuriser l'accès à l'énergie et aux terrains nécessaires afin de répondre à cette demande croissante, largement alimentée par les progrès de l'IA.

Au cours de la dernière décennie, les besoins en électricité des centres de données ont explosé, témoignant de leur importance dans l'économie mondiale. Ces installations hébergent des serveurs qui alimentent des applications pour toutes sortes d'usages, des opérations commerciales aux applications du quotidien.

Avec l'essor de l'IA, trouver les terrains et l'énergie nécessaires pour répondre à ces besoins est devenu un défi majeur. Les promoteurs évoquent désormais des campus à l'échelle du gigawatt, consommant chacun un milliard de watts. À titre de comparaison, cela représente environ deux fois la consommation électrique de tous les foyers de Pittsburgh l'an dernier.

La course à l'énergie : des centres de données plus grands, des problèmes plus importants

Ali Fenn,dent de Lancium, une entreprise texane spécialisée dans l'accès aux terrains et à l'énergie pour les centres de données, décrit la situation comme une « course sans précédent vers la domination mondiale » de l'intelligence artificielle. Elle a déclaré : « Il s'agit, en toute franchise, de sécurité nationale et de sécurité économique. »

Cette course pousse les entreprises technologiques à investir des milliards dans la construction d'infrastructures toujours plus vastes. Elles ne voient pas de meilleur usage de leurs capitaux que d'alimenter l'essor de l'IA.

Mais cette expansion rapide met à l'épreuve les limites. Les sources d'énergie renouvelables, comme l'éolien et le solaire, sont tributaires des aléas climatiques. Les développeurs s'accordent à dire que le gaz naturel doit pallier ce manque, même s'il ralentit les progrès en matière de réduction des émissions de carbone.

Nat Sahlstrom, directeur de l'énergie chez Tract, une entreprise basée à Denver qui acquiert des terrains pour les centres de données, affirme que ces installations « atteignent les limites de l'infrastructure électrique existante ». Les réseaux électriques n'ont tout simplement pas été conçus pour supporter l'échelle que ces centres de données requièrent désormais.

La disponibilité de terrains adaptés constitue un autre problème. Les parcelles à vocation industrielle pouvant accueillir d'immenses installations se raréfient, explique Sahlstrom. Les promoteurs sont contraints d'explorer de nouveaux marchés en dehors des pôles établis comme la Virginie, leader mondial des centres de données. Le réseau électrique de Virginie est confronté à des problèmes de fiabilité, la demande en électricité explosant tandis que l'offre diminue avec la fermeture des centrales au charbon et des anciennes centrales au gaz naturel.

Tract a acquis plus de 23 000 acres de terrains aux États-Unis pour le développement de centres de données. Ces acquisitions comprennent des terrains dans le comté de Maricopa, en Arizona, près de Phoenix, et dans le comté de Storey, au Nevada, près de Reno. Récemment, Tract a fait l'acquisition de 2 100 acres à Buckeye, en Arizona, afin d'y construire l'un des plus grands campus de centres de données des États-Unis. L'entreprise s'efforce de sécuriser une capacité de production d'électricité pouvant atteindre 1,8 gigawatts pour le site, soit l'équivalent de 40 centres de données distincts.

Un campus de centres de données consommant un gigawatt par an équivaut à la consommation énergétique de 700 000 foyers ou d'une ville de 1,8 million d'habitants. Selon une analyse de CNBC, une telle installation consommerait en un an plus d'énergie que l'Alaska, le Rhode Island ou le Vermont.

Ce que cela signifie pour les communautés

Un centre de données exploité par une grande entreprise technologique consomme en moyenne 40 mégawatts. Mais des installations plus importantes sont en préparation. Selon le Boston Consulting Group, des campus de 250 mégawatts, voire plus, sont déjà en construction.

D’ici les années 2030, les campus de centres de données consommant 500 mégawatts (soit un demi-gigawatt) seront monnaie courante. Ces installations consommeraient autant d’électricité que 350 000 foyers.

Le Texas est devenu un pôle d'attraction pour les centres de données grâce à sa réglementation moins contraignante et à ses abondantes ressources énergétiques. Les développeurs peuvent y adapter les solutions d'alimentation électrique aux spécificités de chaque site. Sahlstrom qualifie le Texas de « meilleur laboratoire d'expérimentation au monde pour déployer sa propre solution d'alimentation électrique »

Lancium, une entreprise basée à Houston, a réorienté ses activités du minage de cryptomonnaies vers l'infrastructure d'IA fin 2022. Elle exploite désormais cinq campus de centres de données à différents stades de développement. Celui d'Abilene, au Texas, ouvrira ses portes début 2025 avec une capacité de 250 mégawatts, qui passera à 1,2 gigawatts d'ici 2026.

Face à la croissance des besoins énergétiques, les promoteurs doivent anticiper les problèmes potentiels pour les communautés voisines. Il s'agit notamment de garantir la stabilité du coût de l'électricité et la fiabilité du réseau. « Personne ne continuera d'approuver » de nouvelles installations si elles perturbent l'approvisionnement local en électricité, a déclaré M. Fenn. Pour prévenir ces problèmes, les promoteurs associent les centres de données à de nouvelles centrales électriques.

Énergies renouvelables, nucléaire et avenir de l'énergie

Bien que les promoteurs privilégient les énergies renouvelables, il est clair que l'énergie solaire et éolienne ne suffiront pas à elles seules à satisfaire la demande. Leur dépendance aux conditions météorologiques les rend peu fiables pour les opérations critiques, telles que les places boursières, qui reposent sur des centres de données.

Les interruptions de service sont inacceptables pour des infrastructures comme celles exploitées par Equinix, qui hébergent des charges de travail critiques. Jon Lin, directeur général des services de centres de données d'Equinix, a déclaré que ses installations restent opérationnelles plus de 99 % du temps.

Pour répondre aux préoccupations liées à la fiabilité de l'énergie, de grandes entreprises étudient la possibilité d'utiliser le nucléaire. Microsoft soutient la remise en service de la centrale nucléaire de Three Mile Island en Pennsylvanie. Amazon et Google investissent dans de petits réacteurs nucléaires.

Cependant, l'énergie nucléaire présente ses propres défis. Les nouveaux réacteurs en Géorgie ont accusé des années de retard et leur coût a explosé de plusieurs milliards de dollars. Pour l'instant, le gaz naturel demeure la principale source d'énergie pour les centres de données.

Selon Fenn de Lancium, les investissements dans la production d'électricité à partir de gaz pourraient inclure des technologies de captage du carbone et de stockage par batteries afin de compenser l'impact environnemental. À terme, le développement des énergies renouvelables, la réduction du coût des batteries et l'utilisation de l'intelligence artificielle pour améliorer l'efficacité énergétique pourraient réduire la dépendance au gaz.

Mais pour l’instant, la croissance rapide des centres de données complique les efforts visant à atteindre les objectifs de réduction des émissions. « Nous ne pouvons pas laisser cela avoir un effet négatif sur les objectifs environnementaux », prévient.

Les développeurs affirment que ces installations sont nécessaires à l'économie, même si elles perturbent les marchés de l'énergie et mettent à rude épreuve les réseaux électriques. Alors que les campus devraient atteindre jusqu'à cinq gigawatts à l'avenir, les centres de données deviennent rapidement des acteurs majeurs de la consommation énergétique. Que ce soit par l'innovation ou les combustibles fossiles, la course à l'IA continue de remodeler le paysage énergétique mondial.