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Claude Crampes et Antonio Estache
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Par Claude Crampes (TSE, Université Toulouse Capitole) et Antonio Estache (ECARES, Université libre de Bruxelles)
Toutes ces solutions pourraient être adoptées au détriment d’une partie de la population, présente et future. Les responsables politiques devront donc procéder à des arbitrages difficiles entre les besoins de développement de l’IA et le bien-être des populations.
L’Agence Internationale de l’Energie (AIE) estime la consommation actuelle d’électricité par les centres de données (hors minage des cryptomonnaies) à 1,5% de la consommation mondiale. Le chiffre peut paraitre insignifiant, mais il a doublé en 15 ans et, avec le développement de l’IA, les prévisions de hausse sont supérieures à 10% par an. D’après l’AIE, un centre de données (CD) axé sur l'IA consomme autant d'électricité que 100 000 foyers, et les plus grands actuellement en construction en consommeront 20 fois plus. Une connexion au réseau électrique provoque donc un choc de demande qui exige une adaptation des capacités de production et du réseau d’acheminement (voir l’Annexe A de la prise de position de ENTSOE). Cette forte augmentation de demande crée des risques de rationnement de l’accès à l’énergie à court et moyen terme et nécessite des investissements substantiels pour réduire ces risques à long terme. Par conséquent, les consommateurs vont faire face à une hausse des prix de l'électricité si on ne change pas les structures tarifaires actuelles et les règles d’accès au service.
Ces effets suscitent déjà des polémiques et des prises de décisions de politique sectorielle visant à protéger les consommateurs traditionnels. Ainsi, aux USA le protocole arrêté par l’opérateur du système Pennsylvanie-New Jersey-Maryland (PJM) pour accueillir des CD a provoqué des protestations d’élus trouvant injustifiée l’augmentation du prix de l’électricité qui en résulterait pour les ménages de la région. Dans l’Ohio, le régulateur régional a décidé de créer une catégorie spécifique de clients obligeant les CD à payer par avance 85 % de leur consommation d'énergie prévue afin de financer les mises à niveau nécessaires du réseau électrique. Dans le même esprit, en France pour faire face aux demandes de raccordement dans la région de Marseille (cinquième hub mondial de transit de données), les CD candidats doivent contribuer au financement des travaux nécessaires (550MW) à hauteur de 92,5k€/MW. En Belgique, l'opérateur du réseau, Elia, envisage de plafonner la consommation d'électricité des CD pour éviter l’éviction d'autres utilisateurs industriels à la suite de la forte augmentation de la demande des CD. En Irlande, les nouveaux CD devront disposer de générateurs ou de batteries, et l'énergie produite sur leurs sites devra être ré-injectable dans le réseau électrique via le marché de gros. Des décisions similaires sont en discussion dans de nombreux pays (voir par exemple ICI et ICI, y compris dans les pays émergents. Dans la plupart des cas, les débats portent aussi sur le choix des technologies d’approvisionnement électrique.
Disposer d’une énergie fiable indépendamment des sautes d’humeur du marché, des congestions du réseau et des tensions politiques liées aux chocs de demande est une solution qui séduit certains exploitants de CD. Nous avons déjà évoqué le recours à la filière nucléaire dans un billet précédent. Deux autres filières font actuellement l’objet de recherche : la géothermie et les turbines à gaz.
Avec la géothermie, l’énergie est renouvelable, non intermittente, et elle a une faible empreinte carbone. La géothermie permettrait notamment de réduire les coûts de refroidissement des CD qui représentent 40% de leur consommation d’énergie. Mais pour accéder à l’énergie thermique du sous-sol, il faut réaliser des forages dont le coût privé dépend de la nature des roches et de la profondeur, et dont le coût public est souvent sous-estimé : microséismes, pollution de la nappe phréatique, conséquences thermiques du refroidissement par air ou par eau (voir ICI page 12). Les Big Tech n’ont pas les compétences pour entreprendre ces travaux mais elles peuvent signer des contrats d’approvisionnement avec des entreprises spécialisées. Ainsi, Star Energy Geothermal, filiale de l’entreprise indonésienne Barito Renewables Energy, est en pourparlers pour fournir de l'énergie à des CD si les promoteurs les construisent à proximité de ses centrales géothermiques. De même, XGS Energy a conclu un accord avec Meta (Facebook, Instagram, WhatsApp) pour développer au Nouveau Mexique 150 MW d'énergie géothermique de nouvelle génération destinée au développement durable de l'IA.
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Les turbines sont une autre solution possible. La maitrise de la technologie des turbines de Boom Supersonic, une entreprise américaine du secteur aérospatial qui développe l’avion de ligne supersonique Overture, n’a pas manqué d’attirer l’attention de Crusoe, fournisseur de plateformes d’IA. Crusoe a passé commande de 29 turbines à gaz Superpower de 42 MW (soit un total de 1,22 GW) dérivées du cœur du moteur supersonique Symphony développé par Boom Supersonic. Les principaux avantages de ces turbines sont qu’elles ne nécessitent aucun refroidissement et peuvent fonctionner à des températures ambiantes pouvant atteindre 43 °C. Un turbogénérateur peut être installé en deux semaines une fois les fondations posées, et il ne prend pas plus de place qu'un conteneur standard. L’inconvénient principal est évidemment celui de toutes les technologies brulant des énergies fossiles pour produire de l’électricité : émission de particules fines et de dioxyde de carbone.
Puisque les ressources terrestres sont rares et leur utilisation polluante, pourquoi ne pas installer les CD dans l’espace où l’énergie solaire est abondante et le refroidissement gratuit (du côté non exposé au soleil bien sûr). ASCEND Advanced Space Cloud for European Net zero Emission and Data sovereignty est une étude de faisabilité réalisée pour la Commission européenne par un consortium mené par Thales Alenia Space. Son objectif est de définir le programme de développement et la feuille de route technologique associée pour un système opérationnel en 2030.
Divers concurrents se sont lancés dans la course pour placer des CD en orbite autour de la Terre, et même sur la Lune (voir par exemple ICI et ICI). Il est donc probable que les problèmes techniques (construction, lancement, exploitation) trouveront vite des solutions financièrement acceptables. Mais l’idée selon laquelle l’espace peut être occupé gratuitement sans externalité négative est aussi erronée que celle qui a fait croire à nos ancêtres que l’on pouvait puiser sans dommage dans le sous-sol terrestre. Il est facile d’imaginer la lutte des générations futures pour faire reconnaitre que l’environnement à protéger ne s’arrête pas avec l’atmosphère terrestre.
Pour satisfaire les besoins en énergie des centres de données, il ne faudra pas se contenter de prendre en compte les contraintes techniques locales ou spatiales. Les problèmes économiques et sociaux liés à la consommation des autres industriels et des ménages combinés aux effets sur l’environnement seront aussi au cœur des débats et des polémiques qui ne font que commencer. Pour résoudre de façon efficiente et équitable ce problème multidimensionnel, il faut offrir aux décideurs politiques des pays concernés un menu de solutions parmi lesquelles ils pourront choisir la mieux adaptée aux conditions socio-économiques et techniques locales, et les choix ne seront pas simples.
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