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Les data centers durables arrivent chez Orange


Avec le concours des équipementiers, les températures des data centers se stabilisent et les baisses de consommation d’énergie peuvent atteindre 90 % du poste de refroidissement.


Avec la croissance des débits Internet, la consommation d’énergie et le dégagement de chaleur des data centers augmentent. La gestion thermique des équipements électroniques devient une vraie préoccupation. Heureusement, de nouvelles techniques émergent pour maîtriser les dépenses énergétiques.

Le passage d’un courant électrique dans un matériau dégage de la chaleur. C’est un phénomène bien connu appelé « l’effet Joule », du nom de son inventeur.
Chez Orange, les équipements électroniques (télécoms ou informatiques) constitués de composants en silicium alimentés en électricité n’échappent pas à cette règle. « L’énergie consommée par ces matériels et la chaleur qu’ils produisent ont des conséquences sur les températures des bâtiments où ils sont implantés », explique David Nörtershäuser, expert en études thermiques chez Orange.

A cela s’ajoute l’évolution des réseaux avec des débits internet qui ne cessent de croître pour répondre aux besoins de nos clients. Conséquences : les équipements d’Orange se densifient et la chaleur s’intensifie. « D’où le besoin de recourir à des sources de refroidissement toujours plus puissantes ayant un impact allant croissant en termes de consommation d’énergie » souligne David Nörtershäuser.
Actuellement, les factures d’électricité peuvent représenter jusqu’à 50 % de la consommation globale des sites hébergeant ces équipements.

De plus, les normes européennes définissent des plages de refroidissement fixant des paliers allant de 5 à 40 degrés pour les équipements de télécommunications, tandis que les températures dans les data centers sont encore maintenues entre 22 et 25 degrés. Des normes qu’Orange doit respecter pour ses propres matériels.
« Jusqu’à présent, poursuit David Nörterhäuser, les techniques actuelles n’ont pas permis de mettre en place des stratégies de réutilisation de toute cette énergie. Pour maintenir à température les équipements, on consomme de l’énergie que l’on paye, pour évacuer la chaleur que l’on ne recycle pas », note-t-il. Sans oublier que les systèmes de refroidissement à air classiquement utilisés, très énergivores, s’approchent des limites de leur capacité de refroidissement.

Face à ces problématiques et les coûts induits, Orange se tourne résolument vers le liquid cooling. Une technique qui apporte une source de refroidissement liquide au plus près des composants pour baisser leur température et éviter de recourir à des systèmes de climatisation.

Trois méthodes sont en cours d’études :

Plutôt déployée sur du matériel existant, la première nécessite l’installation d’un refroidisseur, appelé « échangeur air-eau », situé à l’arrière des armoires télécom ou des serveurs, au plus près des équipements électroniques. Son but est de capturer l’air chaud qui sort des équipements pour le transférer à l’eau qui est ensuite, soit évacuée à l’extérieur des bâtiments, soit réutilisée pour du chauffage de bureaux.

La deuxième consiste à immerger les équipements électroniques dans des bains d’huile minérale : récemment, des tests ont été effectués dans un liquide fluoré développé par la société 3M (fournisseur d’Orange), qui permettra à l’avenir de traiter des densités d’énergie très importante. Ayant une température de vaporisation allant de 45 à 49°, ces fluides viennent piéger la chaleur qui se dégage des composants. « C’est une solution qui sera disponible d’ici 5 à 10 ans », confie David Nörtershäuser.

La troisième méthode a été développée dans le cadre d’un projet européen lancé en décembre 2011, appelé OPERA-NET2. De nombreux opérateurs y participent avec le concours d’équipementiers comme Nokia par exemple, qui travaille sur la mise en place des stations de bases radio pour le réseau mobile, refroidies par eau. Une plaque dans laquelle de l’eau circule est installée au plus près du composant. Par conduction thermique, la chaleur est transférée directement au fluide et les calories sont ainsi récupérées via cette plaque.
Cette dernière solution retient toute l’attention d’Orange. « L’impact est très positif concernant la fiabilité des équipements parce qu’à l’échelle du composant, les températures sont plus stables par l’intermédiaire de ce système et les baisses de consommation d’énergie peuvent atteindre jusqu’à 90 % du poste refroidissement », affirme David Nörtershäuser.
Autre avantage : elle permet de densifier les équipements au mètre carré et d’économiser des surfaces au sol sachant que les bâtiments font aussi partie de l’équation économique. Désormais et dès leur conception, la gestion thermique des immeubles est considérée chez Orange comme une  solution. Notamment, la technique des doubles parois qui fait désormais partie des pistes sur lesquelles Orange se penche activement pour refroidir ses équipements. Un moyen aussi d’éviter, par les méthodes classiques d’injection d’air, l’apport de polluants et d’humidité souvent à l’origine de défaillances prématurées des équipements.
Brevetée au niveau international, la mise en place de doubles parois implantées au niveau des salles où sont installés les data centers, permet à la fois d’optimiser l’évacuation des calories inhérentes aux machines, et minimise les apports externes.
« Dernièrement, les technologies liées à l’évacuation de la chaleur de nos matériels évoluent vers des containers permettant de déployer très rapidement des data centers « clef en main ». Un moyen d’éviter de passer par la construction complexe de salles techniques », remarque David Nörtershäuser.

Implanter des solutions comme le liquid cooling dans des bâtiments bien pensés garantit un déploiement pérenne des équipements et une dépense énergétique maitrisée. « S’agissant de ruptures technologiques importantes, toutes ces innovations, plébiscitées par Orange, font désormais l’objet d’une spécification auprès de l’organisme de normalisation européen. Un moyen d’accélérer la transition de notre écosystème vers ces technologies vertes », conclut David Nortershauser.
A terme, ces méthodes seront déployées dans tous les pays où Orange est présent.


Avec le concours des équipementiers, les températures des data centers se stabilisent et les baisses de consommation d’énergie peuvent atteindre 90 % du poste de refroidissement.


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