Qu'est-ce que le Power Usage Effectiveness (PUE) ?

Le Power Usage Effectiveness (PUE) est une mesure clé de l’efficacité énergétique des data centers, introduite en 2007 par The Green Grid, un consortium industriel réunissant de grandes entreprises de l’informatique comme IBM, Oracle, ou encore Google.

Cette référence mondiale, expliquée dans la norme EN 50600-4-2, évalue le rendement énergétique des data centers et permet de comparer l’énergie totale consommée par le data center à celle utilisée par les équipements informatiques. En incitant les gestionnaires de data centers à réduire la consommation énergétique, le PUE aide à limiter l’empreinte carbone de ces derniers.

Il prend en compte divers facteurs, notamment le design, le taux d’occupation et la température extérieure, et met en lumière l’importance de l’énergie dépensée pour le refroidissement. Devenu un indicateur phare, le PUE permet notamment aux opérateurs des data centers de colocation comme Digital Realty, de mesurer et d’améliorer leur performance énergétique, tout en facilitant les comparaisons entre différents data centers. En outre, il encourage les actions concrètes pour optimiser l’efficacité énergétique, comme l’amélioration des systèmes de refroidissement et l’adoption de pratiques de gestion plus éco-responsables.

Pour calculer le Power Usage Effectiveness (PUE) d’un data center, il est essentiel de prendre en compte deux facteurs principaux : la charge informatique et la consommation énergétique totale de l’installation.

1. La charge informatique représente l’énergie consommée par les équipements informatiques, tels que les serveurs, et est généralement mesurée via les Power Distribution Units (PDU).
2. La consommation énergétique totale englobe en revanche l’énergie utilisée par l’ensemble de l’infrastructure du data center, y compris les systèmes de refroidissement, l’éclairage, les alimentations sans coupure (UPS), et tous les équipements réseau. Cette consommation est généralement mesurée à partir du compteur du service public.

Le PUE se calcule en divisant la consommation énergétique totale du data center par la consommation énergétique de la charge informatique. Cette formule simple permet de mesurer l’efficacité énergétique du data center. Par exemple, un PUE de 2.0 signifie que pour chaque watt utilisé par les équipements informatiques, un watt supplémentaire est consommé par les autres systèmes du data center.

L’objectif du PUE, tel que défini par le Green Grid, est de mesurer l’efficacité avec laquelle l’énergie est utilisée dans un centre informatique, indépendamment de la source de cette énergie. Le PUE est donc un indicateur de performance énergétique, permettant aux entreprises de suivre et d’améliorer l’efficacité énergétique de leurs data centers au fil du temps. Il est important de noter que le PUE ne mesure pas la performance des équipements informatiques eux-mêmes, mais uniquement l’efficacité de l’infrastructure énergétique.
Le PUE est donc un outil précieux pour évaluer et optimiser la consommation d’énergie des data centers, en tenant compte à la fois de la consommation des équipements informatiques et de l’infrastructure globale.

Combien et comment les data centers consomment-ils de l'énergie?

Les data centers consomment beaucoup d'énergie. Cela impose aux fournisseurs de data centers la responsabilité d'utiliser moins d'énergie dans la mesure du possible. De manière générale, la répartition de l'utilisation de l'énergie dans un data center se constitue à 45% pour les serveurs informatiques (Traitement et stockage des données), 35% de l’énergie est utilisée pour refroidir les équipements, les 20% restants se répartissent entre l’alimentation des équipements réseaux ainsi que l’éclairage, les systèmes de sécurité et autre infrastructure de support. En 2023, tous les data centers dans le monde ont consommé environ 350 TWh, ce qui représente entre 1 % et 1,3 % de la consommation électrique mondiale. Cette consommation pourrait atteindre jusqu'à 3 % d'ici 2030.

En effet, avec l’arrive de l’intelligence artificielle, technologie prometteuse, mais également très gourmande en énergie – Pour prendre un exemple concret : l’entraînement des grands modèles de langage (LLM), consomme énormément d'énergie : l'entraînement initial de GPT-3 par exemple, a nécessité environ 1 300 mégawattheures (MWh), ce qui équivaut à la consommation énergétique annuelle de 130 foyers américains. Avec l'adoption croissante de l'IA générative et d'autres technologies avancées, la consommation énergétique des data centers pourrait augmenter de manière significative. Pour atténuer l'impact énergétique de l'IA, plusieurs stratégies sont en cours de développement :de plus en plus de data centers se tournent vers des sources d'énergie renouvelable pour alimenter leurs opérations et améliorent l'efficacité des systèmes de refroidissement et des serveurs qui permet également de contribuer à réduire la consommation énergétique globale.

En résumé, la gestion de l'énergie dans les data centers est cruciale pour réduire les coûts et l'empreinte carbone. Des solutions comme l'utilisation de l'énergie renouvelable, l'optimisation des systèmes de refroidissement, et l'amélioration de l'efficacité des serveurs sont de plus en plus adoptées pour rendre ces infrastructures plus durables.

PUE et consommation énergétique des data centers

Pour gérer cette consommation énergétique, les gestionnaires de data centers utilisent un indicateur clé appelé Power Usage Effectiveness (PUE). Le PUE mesure l’efficacité énergétique d’un data center en comparant la quantité totale d’énergie utilisée par l’installation à celle utilisée par les équipements informatiques. Un PUE élevé indique une inefficacité énergétique, ce qui pousse les équipes de gestion à explorer des moyens d’optimiser la consommation d’énergie.

Réduire le PUE présente plusieurs avantages. Non seulement cela permet de diminuer les coûts énergétiques, mais cela contribue également à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES). Les data centers sont responsables d’environ 2 % des émissions mondiales de GES, principalement en raison de la quantité d’énergie nécessaire pour leur fonctionnement et leur refroidissement. Comparer les PUE entre différents data centers peut être complexe en raison des variations climatiques, des infrastructures et des pratiques de gestion. Par exemple, deux data centers de taille similaire mais situés dans des zones géographiques différentes peuvent avoir des consommations énergétiques très éloignées en raison des conditions climatiques locales et des matériaux de construction.

Pour améliorer les performances énergétiques d’un data center, il est essentiel de mettre en place une stratégie de mesure continue du PUE. Cette mesure permet de collecter des informations utiles pour diagnostiquer les inefficacités et établir un plan d’action visant à améliorer le PUE. Ce plan doit tenir compte des spécificités de chaque installation, telles que la qualité de service et la redondance. Les optimisations réalisées peuvent ensuite être mesurées à l’aide du PUE, qui devient un indicateur de suivi des progrès.

Qu'est-ce que le DCiE?

Le "Data Center Infrastructure Efficiency" (DCiE) est une autre méthode pour juger de la consommation d'énergie d'un data center. Elle utilise les mêmes métriques que le PUE mais communique les résultats différemment. Alors que le PUE est un ratio, le DCiE indique la charge informatique en pourcentage de l'utilisation totale de l'énergie de l'installation.

Comment calculer le PUE et le DCiE?

Le calcul du PUE est :

Total montant d'énergie utilisé / IT utilisation d'énergie de l'équipement = PUE ratio du data center.

Par exemple : un data center utilisant 50 000 kWh d'énergie, dont 40 000 kWh utilisés sur les équipements informatiques, aurait un PUE de 1,25.

Le DCiE inverse la formule :

Energie des équipements informatiques / utilisation totale de l'installation = DCiE

Dans l'exemple précédent, le data center aurait un DCiE de 80 pour cent.

Comment le PUE et le DCiE vous aident à gérer vos coûts

Le calcul de ces métriques est incroyablement utile. Plus le calcul du PUE est élevé, moins la consommation d'énergie d'un data center est efficace. A l'inverse, plus le PUE est proche de 1, plus son utilisation de l'énergie est efficace. Un fournisseur de data center devrair utiliser le PUE pour stimuler l'amélioration continue de l'efficacité énergétique et en fin de compte, rendre le data center plus rentable.

Comment utiliser le PUE ?

Les gestionnaires du data center doivent mesurer régulièrement son PUE. La consommation d'énergie peut varier en fonction de l'heure de la journée et de la saison - effectuer des mesures régulières permet de surmonter les fluctuations. Au fil du temps, ces résultats montrent comment les entreprises se sont améliorées et créent de futurs points de référence pour les data centers.

Selon l'Uptime Institute, la valeur moyenne du PUE était de 1,58 en 2023, ce qui signifie que les data centers ont utilisé environ 60% de leur consommation d'énergie pour les équipements informatiques. C'est une légère amélioration par rapport au score de 1,59 de 2020 - mais un gain significatif par rapport au score moyen de 2,5 de 2007. En recueillant le PUE au fil du temps, les data centers peuvent prouver leurs efforts pour réduire le PUE.

Les gestionnaires du data center doivent mesurer régulièrement son PUE. La consommation d'énergie peut varier en fonction de l'heure de la journéeet de la saison - effectuer des mesures régulières permet de surmonter les fluctuations. Au fil du temps, ces résultats montrent comment les entreprises se sont améliorées et créent de futurs points de référence pour les data centers.

Comment réduire le PUE ?

Cold Aisle Containment - Réduire le PUE (Power Usage Effectiveness) d’un data center est essentiel pour améliorer son efficacité énergétique et réduire les coûts opérationnels. Une des méthodes les plus efficaces est le confinement des allées froides. Cette technique consiste à séparer les flux d’air chaud et froid, empêchant ainsi l’air chaud de recirculer et de mélanger avec l’air froid. En utilisant des panneaux d’obturation et en évitant les flux d’air de by-pass, on peut optimiser la circulation de l’air et réduire la consommation d’énergie.

Technologie de refroidissement améliorée - L’amélioration des technologies de refroidissement est également cruciale. En adoptant des systèmes de refroidissement avancés, en optimisant la gestion des flux d’air et en améliorant la disposition des équipements, on peut considérablement diminuer l’énergie nécessaire pour maintenir une température optimale. Par exemple, le free cooling technique utilisée notamment pour notre data centers de la Courneuve PAR7 et qui permet d’utiliser l’air froid extérieur pour refroidir les salles informatiques du data center, représentant une amélioration de 2% de la performance énergétique par an. À Paris, cette solution peut être utilisée jusqu’à 70% du temps.

Pour les data centers Digital Realty installés sur le Grand Port Maritime de Marseille, le River Cooling est une technologie innovante qui a été préconisée pour améliorer leur efficacité énergétique. Ce système utilise l'eau d'une ancienne installation industrielle pour refroidir les data centers MRS2 et MRS3 par échange thermique. En détournant l'eau souterraine d'une ancienne mine à travers 3 km de canalisations enterrées, cette méthode permet de maintenir une température optimale sans recourir à des refroidisseurs électriques.
Grâce à cette technique, les data centers peuvent atteindre un PUE de 1,2, ce qui est extrêmement efficace. Le River Cooling permet également de réduire la consommation d'énergie de manière significative, économisant jusqu'à 18 400 MWh par an et réduisant les émissions de CO2 de 795 tonnes.

De plus, apporter de petites améliorations peut avoir un impact significatif. L’utilisation d’alimentations avancées, l’éclairage automatique et l’élimination des déchets contribuent à une réduction globale du PUE. Il est également essentiel de mesurer régulièrement le PUE pour détecter rapidement les problèmes et suivre les progrès réalisés.

Enfin, suivre les recommandations de The Green Grid et de l’ASHRAE peut aider à éviter la sur-climatisation des salles de serveurs, en maintenant une température ambiante entre 15 et 32 °C. En adoptant ces pratiques, les data centers peuvent non seulement réduire leurs coûts, mais aussi leur empreinte écologique, tout en améliorant leur compétitivité.

Pourquoi est-il important de réduire le PUE et quels sont les autres indicateurs de performances énergétiques?

Réduire le Power Usage Effectiveness d’un data center est crucial pour plusieurs raisons. Le PUE et le Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE) démontrent l’efficacité avec laquelle un data center utilise de l’énergie.

En comprenant la quantité d’énergie dépensée pour différents processus, les entreprises peuvent évaluer comment apporter des améliorations permettant faire baisser les coûts, d’améliorer le service et de réduire les déchets. Nos data centers de colocation sont conçus dans un souci d’efficacité. Un PUE plus bas signifie une meilleure efficacité énergétique, ce qui se traduit par des coûts d’exploitation réduits pour les opérateurs et les clients. En optimisant l’utilisation de l’énergie, les data centers peuvent diminuer leur empreinte carbone, contribuant ainsi à la lutte contre le changement climatique.

De plus, une meilleure efficacité énergétique permet d’améliorer la fiabilité et la performance des infrastructures IT, car les systèmes de refroidissement et les équipements sont utilisés de manière plus optimale. Enfin, un PUE réduit favorise l’innovation et l’adoption de technologies plus efficientes, renforçant ainsi la durabilité et la compétitivité des data centers. Bien que le PUE soit un indicateur clé de l’efficacité énergétique des data centers d’autres mesures de rendement, telles que l’ERE, le WUE et le CUE, ont été introduites par The Green Grid pour offrir une évaluation plus complète de leur performance environnementale.

• ERE (Energy Reuse Effectiveness) : L'ERE est une mesure assez récente qui permet de mesurer la quantité d'énergie réutilisée par rapport à l'énergie totale consommée par le data center. Un ERE élevé indique que le data center est capable de réutiliser une grande partie de son énergie, par exemple pour chauffer des bâtiments voisins, ce qui réduit son empreinte énergétique globale.
• WUE (Water Usage Effectiveness) : Le WUE a également été développé par The Green Grid. Il a été introduit pour répondre aux préoccupations croissantes concernant l’utilisation de l’eau dans les data centers, en particulier dans les régions où l’eau est une ressource limitée. Le WUE évalue l'efficacité de l'utilisation de l'eau dans un data center. Il est calculé en divisant la quantité totale d'eau utilisée par l'énergie consommée par les équipements informatiques. Un WUE faible signifie que le data center utilise moins d'eau pour ses opérations, ce qui est crucial dans les régions où l'eau est une ressource limitée
• CUE (Carbon Usage Effectiveness) : Le CUE a été introduit par The Green Grid en 2010 et mesure l'impact carbone d'un data center. Il est défini comme le ratio des émissions de CO₂ par rapport à l'énergie consommée par les équipements informatiques. Un CUE faible indique que le data center utilise des sources d'énergie à faible émission de carbone, ce qui contribue à réduire son impact environnemental
  

N'hésitez pas à consulter notre feuille de route en faveur d’un numérique responsable et à nous contacter dès à présent afin de discuter du rendement de votre data center, la solution que les data centers Digital Realty peuvent vous apporter et discuter avec nos experts.