La série Tech Intelligence explore des sujets variés de la tech : cloud, cybersécurité, blockchain. Aujourd’hui, découvrez quelles sont les stratégies pour réduire l'empreinte environnementale des clouders.
La montée en puissance du cloud dans nos économies est aujourd’hui incontestable. On observe une grande diversification des services cloud, un rebond des investissements (6,9% de croissance moyenne par an) qui pourrait atteindre selon International Data Corporation 90,9 milliards de dollars en 2023. Une demande croissante du multi-cloud (utilisation de différents provider) ou encore l’instauration d’un cadre légal tel que le projet GAIA-X en Europe permettant à de nouveaux acteurs de s’implanter. Cette technologie est devenue un réel enjeu stratégique qui s’adresse à l’ensemble des secteurs de nos économies.
L’avance historique des Etats-Unis dans le domaine des technologies de l’information a permis à ses trois fleurons Google (GCP), Microsoft (Azure) et Amazon (AWS) d’offrir une offre cloud exportable mondialement avant l’apparition de réels concurrents. Additionnées, leurs capitalisations boursières atteint plus de 3000 milliards de dollars en 2020. Cette valorisation leur donne un avantage concurrentiel favorable aux innovations.
Tandis que les usages du cloud se développent au sein de nos sociétés, son impact sur l’environnement pose de plus en plus de questions. Quel est l'impact de l'empreinte environnementale des clouders ? Quelles sont les sources de pollutions ? Et surtout, quelles stratégies les leaders du marché du cloud ont-ils mis en place ?
Après avoir examiné l’impact carbone des services cloud, nous analyserons les stratégies environnementales des trois leaders à l’aide d’un article de Daniel Oberhaus paru sur the WIRED : « Amazon, Google, Microsoft Here's Who Has the Greenest Cloud ».
Les Data centers (DCs) : première part dans l'empreinte environnementale des clouders
La place des Data Centers dans le monde
Pour vulgariser, les centres de données ou Data Centers sont des infrastructures regroupant des équipements d’un système informatique (ordinateur, serveur, espace de stockage, etc.). Cette infrastructure est ensuite utilisée par les entreprises pour stocker, organiser, entreposer une très grande quantité de données. Les entreprises ont ainsi accès à des ressources performantes. Dématérialisées et quasi illimités, elles permettent par exemple d’améliorer la recherche et développement.
Cette hyper concentration des ressources informatiques a connu une évolution impressionnante en l’espace de 6 ans. Depuis 2012, nous sommes passés de 500 000 Data Centers à plus de 8 millions soit une évolution de 1500%. Une croissance qui s’explique par un besoin de collecter toujours plus de données et donc de stocker. Enrichir ses bases de données permet pour de nombreuses entreprises de pouvoir mieux orienter leurs stratégies grâce à une meilleure compréhension de leurs marchés et clients. Ils en tirent un avantage compétitif. On peut ajouter à cela l’intensification des échanges numériques qui nécessite l’intervention des Data Centers pour stocker et diffuser l’information. En 2020, on estime que 50% des données créées par la totalité des entreprises dans le monde sont stockées dans le cloud et donc dans les Data Centers.
Les Data Centers ont donc connu une croissance exponentielle au cours des dernières années, mais qu’en est-il de leur impact environnemental ?
Les Datas Centers responsables de la forte hausse de pollution numérique et de l'empreinte environnementale des clouders
La hausse exponentielle des data centers à travers le monde pose question en termes de consommation énergétique et d’impact environnemental. En effet, les DCs sont très énergivores et ce pour plusieurs raisons.
D’une part leur activité est continue (internet ne dort jamais) et d’autre part, leur activité nécessite un refroidissement. Les Data Centers produisent en effet de la chaleur et ont besoin d’être refroidis pour leur bon fonctionnement. Ce refroidissement nécessite une alimentation en énergie (plus le DC est sollicité plus il faut le refroidir). Ainsi, le Département de l’Energie américain estime aujourd’hui que 2% de la production mondiale d’électricité est utilisée afin d’alimenter les Data Centers. Ce niveau pourrait s’accroitre d’ici 2030 pour atteindre 10% de la production mondiale. Une évolution d’autant plus inquiétante que les énergies fossiles alimentent la plupart des data centers. En 2020, les technologies de l’information sont responsables de 2% de toutes les émissions de gaz à effet de serre. Un quart d'entre elles provient des data centers.
Les émissions carbones représentent une composante majeure de la pollution des Data Centers. Toutefois, elles s’accompagnent d’un autre type de pollution.
Les E-waste : un autre enjeu du développement des Data Centers
Comme évoqué plus haut, la pollution des DCs ne se limite pas seulement aux émissions de gaz à effet de serre. The United States of Environnemental Protection Agency a créé un terme pour identifier les deux autres composantes de la pollution des data centers : les E-waste. Ils sont composés à 2% de déchets solides (hardware) qui sont pour la majorité facilement recyclables (plastique, or, cuivre, tout ce qui n’est pas totalement dilué dans le produit final). Mais également à 70% de déchets toxiques issues des activités de refroidissement. Ces derniers nécessitent un traitement particulier car possiblement toxiques (certains liquides de refroidissement sont mélangés à l’eau).
Pour réduire l’impact des Data Centers, un des moyens mis en avant est l’utilisation d’énergies renouvelables (solaire, éolien ou hydraulique). Comme le souligne The Berkeley National Laboratory, la localisation des DCs est aussi un facteur majeur pour réguler le niveau des émissions carbones. Aujourd’hui, on observe une extrême concentration des « hyperscale » Data Centers aux Etats-Unis. En effet, si 80% d’entre eux étaient localisés dans une région plus froide, cela entrainerait une baisse de 25% de l’énergie utilisée pour son refroidissement et donc une baisse de leurs émissions carbones.
Afin de multiplier les solutions aux émissions carbones, il nous faut considérer les innovations technologiques comme des leviers.
L’évolution technologique, réponse aux enjeux environnementaux ?
Une étude parue dans Science Magazine dresse un constat de l’impact environnemental des Data Centers bien différent de celui exposé dans la presse traditionnelle. Selon cette étude, la consommation des DCs serait surévaluée car elle omet un point crucial : les évolutions technologiques. Toujours selon cette étude, la corrélation entre le niveau d’énergie et le niveau d’activité des DCs est faible. Pour le démontrer empiriquement, les auteurs de l’article ont analysé la consommation et le niveau d’activité entre 2010 et 2018.
La consommation d’énergie utilisé a augmenté de 6% durant ces deux périodes (194 térawatts-heures à 205 térawatts-heures). Pourtant, le niveau d’activité a lui augmenté de 550%. Cela prouverait une amélioration de l’efficacité énergétique grâce aux innovations technologique portées principalement par l’IA. Bien entendu, l’étude ne remet aucunement en cause l’impact environnemental des Data Centers. Elle soumet toutefois l’idée que la transition écologique ne se concrétisera pas sans les grands acteurs des technologies de l’information.
Transition écologique : quelle stratégie pour réduire leur empreinte environnementale des clouders?
Pour juger de la cohérence et de la qualité des stratégies écologiques de nos trois superstars du cloud, nous avons effectué un classement se basant sur 4 critères. On retrouve les annonces, les actes, les zones d’ombres et l’avenir.
Les annonces des cloudeurs
Google possède un portefeuille d'énergie renouvelable de 5,5 GW. L’outsider du Cloud a pour volonté d’obtenir 100% d’énergie renouvelable (ENR) utilisée sur l’ensemble de ses activités. Il souhaite également réduire ses émissions carbones à zéro sur son activité Cloud.
Microsoft possède un portefeuille d'énergie renouvelable de 1,9 GW. Les RECs ("Renewable Energy Certificates") leur permettent de financer des projets d'énergie renouvelable pour certifier leurs installations. Les énergies renouvelables atteignent 60% de l'alimentation de ses data centers, et devraient viser 70% en 2023.
Amazon possède un portefeuille d'énergie renouvelable de 1,9 GW. A l'instar de ses concurrents, Amazon veut atteindre 100% d'énergie renouvelable sur l'activité de ses data centers. En prenant en compte les RECs, l'entreprise affirme qu'elle utilise actuelle 50% d'énergie renouvelable sur l'ensemble du groupe. Le second objectif est d'atteindre zéro émission carbone d'ici 2040.
Actes
Chez Google, on retient 3 grandes actions :
- L’augmentation de son portefeuille d’énergie renouvelable de 40%.
- L’amélioration de ses systèmes de refroidissement via des modèles algorithmiques. Ceux-ci sont formés à partir de données météorologiques pour permettre une meilleure gestion de l'énergie utilisée. Le but est d’essayer d’anticiper les vagues de chaleur ou les vagues de froid. Cela permet ainsi d'ajuster la température des data centers.
- La création d’un data center en Finlande refroidi uniquement grâce à l’eau de mer.
Fait unique chez les géants de la tech, Microsoft a instauré une taxe carbone en interne afin de responsabiliser ses entités. Elle a mis en place une campagne d’achat et de financement d’ENR. Coté R&D, l’entreprise de Mr. Gates expérimente des data centers dans les profondeurs marines et recherche un moyen de rentabiliser l’utilisation de la pile à combustible.
La firme de Jeff Bezos se contente de construire des infrastructures éoliennes (3) et solaires (6) aux Etats Unis. Une partie de l’énergie produite alimentera par la suite les data centers et les autres activités du groupe.
Zones d'ombre
On observe que ces trois acteurs du cloud mettent à disposition leurs services auprès de l'industrie pétrolière et gazière (ce sont des ressources financières importantes).
Et demain ?
Le grand plan de Google est d’alimenter tous ses data centers à 100% en énergies renouvelables. Or la production de ces dernières n’est pas continue contrairement au débit internet. La firme de Mountain View souhaite aussi accélérer la création d’infrastructure de production et de stockage d’ENR.
Un de leurs grands projets est de transformer leurs data centers pour pouvoir produire directement sur place l’électricité nécessaire. Il y a donc un double objectif : produire et stocker au même endroit. Cela pourrait permettre de réduire les émissions carbones due au transport de l’énergie.
Amazon communique très peu sur sa stratégie environnementale. En effet, on lui reproche souvent son manque de transparence. Sa position dominante (30-32% de part de marché) acquise grâce à des services de qualités pourrait expliquer cette approche.
Les cloudeurs s'engagent dans des politiques de réduction de leur empreinte carbone. Toutefois, on distingue deux types de modèles distincts. D’une part, celui de Google et Microsoft qui souhaitent parvenir à des solutions par leurs propres moyens en investissant massivement en R&D et d’autre part celui d’Amazon qui utilise sa trésorerie imposante pour financer des projets qui lui seront à son avantage. Ces choix sont propres aux cultures des trois entreprises qui se sont construites sur des modèles différents soumises aux niveaux d’engagements de leurs dirigeants.
Sources
- « Amazon, Google, Microsoft Here's Who Has the Greenest Cloud », The WIRED, Daniel Oberhaus.
- « The Data Center Dilemma : Is our Data destroying the environment ? », DataCenter Knowlegde, Michael McNerey.
- « Cleaning up electronic waste (E-waste) », United States Environnemental Protection Agency.
- News Center of The Lawrence Berkely National Laboratory.
- « Global warming: Data centres to consume three times as much energy in next decade, experts warn », The Independent, Tom Bawden.
- « Recalibrating global data center energy-use estimates », Science Mag, Eric Masanet,Arman Shehabi, Nuoa Lei, Sarah Smith, Jonathan Koomey.
- « Renewable Energy Credits (RECs) », EnergySage.
- « Share of corporate data stored in the cloud in organizations worldwide from 2015 to 2020 », Statista.
