(Encadrant : Quentin RAILLARD CAZANOVE)
Les centres de données sont essentiels à l'infrastructure numérique mondiale, mais leur consommation énergétique croissante pose des défis majeurs pour les systèmes énergétiques. Selon l'Agence Internationale de l'Énergie, les centres de données pourraient consommer jusqu'à 945 TWh d'électricité d'ici 2030, ce qui représente une part significative de la consommation mondiale d'énergie [1]. Ce mini-projet vise à explorer comment les centres de données peuvent être mieux intégrés dans les systèmes énergétiques actuels et futurs, en tenant compte de leur consommation d'énergie, de la flexibilité de cette consommation, de la distribution spatiale des serveurs, et de la récupération de la chaleur perdue.
La demande pour les services numériques augmente rapidement. Les grandes entreprises technologiques centralisent leurs infrastructures informatiques dans des centres de données de grande envergure, qui sont très efficaces et dispersés géographiquement à travers le monde. Ces centres de données ont des caractéristiques uniques en matière de gestion de la demande d'électricité, notamment la capacité de déplacer des charges de travail flexibles dans le temps et l'espace, ce qui peut améliorer leur efficacité économique et environnementale [2].
Étudier la consommation actuelle et projetée des centres de données [1], [3].
Étudier l’empreinte carbone de cette consommation.
Identifier les principaux facteurs contribuant à cette consommation.
Explorer les possibilités de flexibilisation de la consommation énergétique des centres de données. Des recherches ont montré que les centres de données peuvent jouer un rôle clé dans l'amélioration de la flexibilité des systèmes énergétiques grâce à leur capacité à ajuster leur consommation d'énergie [4].
Analyser les technologies et stratégies permettant de moduler la demande énergétique en fonction de l'offre disponible.
Étudier les impacts de cette flexibilisation sur la stabilité du réseau électrique.
Examiner comment la localisation géographique des centres de données peut influencer leur consommation énergétique et leur intégration dans le système énergétique.
Analyser les avantages et inconvénients des différentes stratégies de distribution spatiale.
Proposer des recommandations pour une distribution optimale des serveurs.
Étudier les technologies de récupération de la chaleur produite par les centres de données. Des études ont montré que les centres de données peuvent réutiliser leur chaleur perdue pour le chauffage urbain, ce qui améliore leur efficacité énergétique globale [5].
Évaluer les bénéfices économiques et environnementaux de la récupération de chaleur.
[1] IEA, “Energy and AI,”Paris, Apr. 2025. Accessed: Jun. 12, 2025. [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/energy-and-ai
[2] I. Riepin, T. Brown, and V. M. Zavala, “Spatio-temporal load shifting for truly clean computing,”Advances in Applied Energy, vol. 17, p. 100202, Mar. 2025, doi: 10.1016/J.ADAPEN.2024.100202.
[3] B. Lorentz, J. Trüby, G. Tuff, Q. Perrier, C. Lévêque, and B. Le Dizes, “Powering artificial intelligence A study of AI’s environmental footprint—today and tomorrow,”2024. Accessed: Jan. 14, 2025. [Online]. Available: https://www.deloitte.com/fr/fr/our-thinking/explore/climat-developpement-durable/empreinte-environnementale-de-l-ia-aujourd-hui-et-demain.html
[4] M. T. Takci, M. Qadrdan, J. Summers, and J. Gustafsson, “Data centres as a source of flexibility for power systems,”Energy Reports, vol. 13, pp. 3661–671, Jun. 2025, doi: 10.1016/J.EGYR.2025.03.020.
[5] P. Huang et al., “A review of data centers as prosumers in district energy systems: Renewable energy integration and waste heat reuse for district heating,”Appl Energy, vol. 258, p. 114109, Jan. 2020, doi: 10.1016/J.APENERGY.2019.114109.
[6] C. Koronen, M. Åhman, and L. J. Nilsson, “Data centres in future European energy systems—energy efficiency, integration and policy,”Energy Effic, vol. 13, no. 1, pp. 129–44, Jan. 2020, doi: 10.1007/S12053-019-09833-8/TABLES/1.
[7] C. Guo, F. Luo, Z. Cai, and Z. Y. Dong, “Integrated energy systems of data centers and smart grids: State-of-the-art and future opportunities,”Appl Energy, vol. 301, p. 117474, Nov. 2021, doi: 10.1016/J.APENERGY.2021.117474.
[8] M. Koot and F. Wijnhoven, “Usage impact on data center electricity needs: A system dynamic forecasting model,”Appl Energy, vol. 291, p. 116798, Jun. 2021, doi: 10.1016/J.APENERGY.2021.116798.
[9] Z. Wu, L. Chen, J. Wang, M. Zhou, G. Li, and Q. Xia, “Incentivizing the Spatiotemporal Flexibility of Data Centers Toward Power System Coordination,”IEEE Trans Netw Sci Eng, vol. 10, no. 3, pp. 1766–778, May 2023, doi: 10.1109/TNSE.2023.3234445.
[10] Wendover Productions, “How AI is Ruining the Electric Grid.”Accessed: Jul. 21, 2025. [Online]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=3__HO-akNC8