● Le refroidissement est un levier majeur d’efficacité énergétique : jusqu’à 30 % de la consommation d’un datacenter moderne est liée au refroidissement, poussant les acteurs à explorer des alternatives au refroidissement à air.
● Les solutions de refroidissement Direct-to-Chip et par immersion promettent jusqu’à 20% d’économies d’énergie sur un datacenter moderne et ne consomment pas d’eau lors de leur fonctionnement.
Si la consommation énergétique des datacenters est estimée à environ 415 térawattheures (TWh), soit environ 1,5 % de la consommation électrique mondiale en 2024 selon l’Agence internationale de l’énergie (IEA), elle a augmenté de 12% par an au cours des cinq dernières années. L’IEA prévoit qu’après une hausse prévisionnelle de 14% par an, elle représentera 3% de la consommation électrique mondiale d’ici 2030. La cause est liée aux usages de l’intelligence artificielle : « La consommation électrique des serveurs accélérés, principalement due à l’adoption de l’IA, devrait augmenter de 30 % par an dans le scénario de base, tandis que la croissance de la consommation électrique des serveurs conventionnels sera plus lente, à 9% par an », note l’IEA. Problème : « l’Intelligence artificielle chauffe énormément », note Guillaume Gérard, consultant datacenter et Green IT chez Orange. Or le refroidissement des datacenters est également gourmand en énergie et peut compter jusqu’à 30% de la consommation d’électricité d’une infrastructure. Ce taux peut tomber à 7% pour les hyperscalers éco-efficients.
L’électricité n’est pas le seul enjeu : « le boom de l’IA empêche les autorités règlementaires de prévoir les futures pénuries d’eau en Angleterre », notait en juin 2025 The Guardian.
Le refroidissement par immersion améliore la durabilité des serveurs, elle permet de faire diminuer les émissions du scope 3 en plus du scope 2
Trouver des alternatives au refroidissement par air
Il existe deux autres solutions pour refroidir les puces dans les datacenters à l’échelle du rack et remplacer le refroidissement par air qui n’est pas adapté à l’IA. Ces deux solutions facilitent la récupération de la chaleur émise par les équipements.
La première est le refroidissement au niveau des composants appelée Direct-to-Chip (D2C), qui suppose que des échangeurs sont placés sur les composants qui chauffent le plus, à savoir les CPU ou GPU. Validée par l’ensemble des acteurs, cette technologie ne permet toutefois pas sa maintenance en fonctionnement et une panne d’infrastructure va affecter de nombreux équipements, précise Guillaume Gérard : « Il faudra parfois faire face à des arrêts involontaires. »
En mai 2025, les chercheurs de Microsoft ont publié dans Nature un article qui quantifie pour la première fois la quantité d’énergie et d’eau consommée et les émissions de gaz à effet de serre produites par quatre techniques de refroidissement des centres de données tout au long de leur cycle de vie. Sur son site, l’entreprise explique que « l’étude a révélé que le passage du refroidissement par air à des plaques froides qui refroidissent plus directement les puces des datacenters pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre et la demande en énergie d’environ 15 % et la consommation d’eau de 30 à 50 % sur toute la durée de vie des datacenters. Il ne s’agit pas seulement de l’eau utilisée pour le refroidissement, mais aussi de celle utilisée pour la production d’électricité et la fabrication de composants ».
Le refroidissement par immersion : une méthode moins énergivore
Seconde méthode de refroidissement : l’immersion. Elle a l’avantage d’améliorer la durabilité des infrastructures car les équipements ne sont pas au contact de l’air, n’utilisent pas de ventilateurs et ne sont pas soumis à des vibrations ni à des variations de température importantes. « Le refroidissement par immersion dans l’huile est une technique qui permet d’évacuer la chaleur au plus près des composants qui la produisent, tout en autorisant sa maintenance en fonctionnement, contrairement aux solutions D2C. Toutefois, pour l’IA, elle nécessite une validation au coup par coup. Pour expliquer simplement son fonctionnement, les racks sont immergés dans des bains d’huile et la chaleur produite est évacuée par des circuits d’eau externes », explique Guillaume Gérard, qui précise qu’« outre le fait que cette technique améliore la durabilité des serveurs, elle permet de faire diminuer les émissions du scope 3 en plus du scope 2 ». Cette approche est plus coûteuse, mais permet des gains sur le long terme. L’étude de Microsoft indique que les plaques froides et les deux technologies de refroidissement par immersion réduisent les émissions de gaz à effet de serre de 15 à 21% sur l’ensemble de leur cycle de vie, la demande énergétique de 15 à 20% et la consommation d’eau de 31 à 52% dans les centres de données, par rapport au refroidissement par air.
Le refroidissement par air ne permet plus de suivre l’évolution des besoins liés aux charges de travail intensives. À l’inverse, le D2C multiplie par quatre la densité atteignable, et l’immersion par dix. Cette approche ouvre donc la voie à des architectures de centre de données hautement performantes. L’adoption massive des techniques de refroidissement par immersion suppose toutefois une standardisation des équipements qui doivent trouver leur maturité pour être adaptés aux nouvelles générations de GPU pour l’IA.
Sources :
Using life cycle assessment to drive innovation for sustainable cool clouds (en anglais)
En savoir plus :
Data Center Liquid Cooling Market Expected to Grow at a CAGR of 25.3% by 2032 (en anglais)
Guillaume Gérard
