Cloud computing et développement durable

En 2020, le trafic internet mondial a bondi de plus de 40 %, tiré par l’augmentation du streaming vidéo mais également par les vidéoconférences, les jeux en ligne et les réseaux sociaux. Cette croissance s’ajoute à la demande progressive de services numériques au cours de la dernière décennie. Depuis 2010, le nombre d’internautes dans le monde a doublé. Le trafic internet mondial lui, a été multiplié par 15, soit environ 30 % par an.

Selon l’ADEME (l’agence de la transition écologique), le secteur numérique représente actuellement 3.5% des émissions de gaz à effet de serre ; or la forte augmentation des usages laisse présager un doublement d’ici 2025. Et, selon l’IEA (International Energy Agency), la consommation mondiale d’électricité des Data Centers en 2020 était de 200 à 250 TWh, soit environ 1 % de la demande finale mondiale d’électricité, si on exclut l’énergie utilisée pour l’extraction de cryptomonnaie.

Alors que les rapports du GIEC se font de plus en plus alarmants et pressants, et qu’on demande de plus en plus d’économies aux entreprises, essayons de comprendre comment l’utilisation des services Cloud peut alléger le cout carbone de notre activité professionnelle.

De quoi parlons-nous…

Les scopes

Le développement durable passe par la maitrise de nos émissions de gaz à effet de serre (GES). Il est donc nécessaire de revenir sur la définition des scopes 1, 2 et 3 qui représentent les principales catégories de facteurs d’émission de GES.

Scope 1 : les facteurs d’émissions directes de GES générés par l’activité
Scope 2 : les facteurs d’émissions indirectes de GES associés à la consommation d’électricité et/ou de chaleur
Scope 3 : les facteurs d’émissions indirectes de GES associés aux activités globales de l’entreprise

Généralement l’informatique n’est qu’un outil support de l’activité principale de l’entreprise. Le cout carbone d’un système informatique (matériels, salle climatisée, etc.) fait donc partie de son scope 3.

Ainsi, en agissant sur les scopes 1, 2 et 3 de leur activité de datacenter, les fournisseurs de cloud computing font directement bénéficier à chaque entreprise d’une réduction de leur empreinte carbone.

Les objectifs

La neutralité carbone : La neutralité carbone implique un équilibre entre les émissions de carbone et l’absorption du carbone de l’atmosphère par les puits de carbone. En pratique, une entreprise devient neutre en réduisant ses émissions et/ou en payant les autres pour qu’elles n’émettent pas l’équivalent de leurs émissions restantes.

Zéro carbone net : Une organisation est considérée comme zéro carbone net lorsqu’elle élimine autant de carbone qu’elle en émet.

Carbone négatif : une entreprise est négative en carbone lorsqu’elle élimine plus de carbone qu’elle en émet chaque année.

Comment le Cloud aide à réduire les émissions de GES

Les fournisseurs de cloud travaillent pour réduire les impacts environnementaux liés

au cycle de vie des matériels utilisés, de l’extraction des matières premières au recyclage en fin de vie, en passant par la fabrication, le transport et l’utilisation
aux consommations d’énergie nécessaire à l’exploitation (électricité, refroidissement)

Les normalisations internationales ISO 14.040 et 14.043 fixent les bases méthodologiques et déontologiques de ce type d’évaluation, favorisant une harmonisation et une fiabilité des résultats et une communication plus formalisée.

L’efficacité opérationnelle du cloud

Sur une infrastructure locale, le besoin de disponibilité des applications peut conduire au sur-approvisionnement des ressources informatiques pour éviter une demande théorique non satisfaite.

Le cloud permet un provisionnement dynamique à la demande des ressources, ce qui permet d’utiliser la bonne ressource au bon moment et pour la bonne durée. De plus, l’ajustement au plus près de la capacité du data center avec la demande réelle minimise les couts et les consommations énergétiques.

D’autre part, le cloud permet de mutualiser et d’amortir l’usage des ressources hardware sur une grande base d’utilisateurs qui ont des modèles de consommation différents. Tout comme le réseau électrique relie des milliers d’utilisateurs dont les demandes d’énergie fluctuantes peuvent s’équilibrer, l’infrastructure cloud accueille des milliers d’entreprises et des millions d’utilisateurs dont les différents schémas d’utilisation peuvent s’équilibrer les uns les autres.

Tout cela permet d’obtenir un meilleur taux moyen d’utilisation des serveurs. Il est ainsi possible d’effectuer le même montant de travail avec moins de serveurs qui consomment moins. Par exemple, une augmentation du taux d’utilisation de 10 % à 40 % permet à un serveur de traiter quatre fois plus de charges de travail, tandis que le tirage d’énergie par serveur ne va augmenter que de 1,7 fois.

L’efficacité des datacenters

Le PUE (Power Usage Effectiveness) mesure le ratio entre la consommation globale d’électricité du datacenter et de l’électricité utile délivrée au matériel informatique.

L’efficacité énergétique des Data Centers s’améliore d’année en année. Bien que la puissance de calcul ait augmenté de 550 % au cours des dernières décennies, la consommation d’énergie du secteur n’a augmenté que de 6 %.

L’un des postes à haute consommation énergétique est le refroidissement des Datacenters. Aujourd’hui, la plupart des Datacenters repose sur le système d’allées froides et chaudes. Ainsi, l’entrée d’air du serveur fait face à l’allée froide et l’évacuation est située de l’autre côté. Mais de nouvelles solutions sont explorées, notamment le refroidissement liquide qui peut être plus de 1000 fois plus efficace que l’air, et devrait réduire la consommation d’énergie des serveurs de 5à 15% au minimum.

Enfin, selon Microsoft, l’utilisation des services Cloud par rapport à une infrastructure locale, serait jusqu’à 93% plus économe en énergie et jusqu’à 98% plus efficace en CO2.

L’intelligence artificielle

Enfin, l’utilisation de l’intelligence artificielle présente dans les services cloud et les données à grande échelle permettent d’optimiser les modèles de calcul et les services en ligne, de suivre en temps réel et d’améliorer les designs des architectures selon les régions et les utilisations afin de créer des datacenters plus intelligents et plus efficaces.

Les engagements écologiques

Les principaux fournisseurs de cloud sont tous engagé dans le développement durable, avec des objectifs à cours et moyens termes, mais aussi dans des programmes de recherche visant à améliorer les rendements énergétiques des datacenters, améliorer le fonctionnement des architectures et réduire l’emprunte carbone du numérique.

On peut citer, par exemple, des recherches sur les énergies de refroidissement et les micro-processeurs chez AWS, des programmes de création d’énergie zero-carbone, de reforestation ou de gestion de l’eau chez Google, ou encore du refroidissement liquide par immersion et l’utilisation de pile à hydrogène pour les générateurs de secours chez Microsoft.

Ainsi, Google affiche 100% d’utilisation d’énergie renouvelable pour toutes ses régions cloud depuis 2017 et vise une énergie sans carbone en 2030. En septembre 2020, il avait annoncé avoir compensé la totalité des émissions carbone générées depuis sa création. (Our Commitment to Sustainability – Google Sustainability)

De son coté, Microsoft se fixe 70% d’énergie renouvelable en 2023 et 100% en 2025. Neutre en carbone depuis 2009, l’éditeur vise le carbone négatif d’ici 2030 et la suppression totale de l’impact de son activité d’ici 2050. (Microsoft experiences Développement Durable | le hub de l’intelligence numérique)

Pour AWS (Amazon Web Service), l’objectif est 100% d’énergie renouvelable d’ici 2025 et un bilan zero-carbone dans l’ensemble de leurs activités d’ici 2040. (Sustainability in the Cloud – Amazon Sustainability (aboutamazon.com))

D’autre part, dans leur volonté de proposer une activité carbone zero, voire carbone négatif, ces acteurs peuvent peser directement, ou indirectement, sur les fournisseurs d’énergie en favorisant les contrats locaux d’énergie renouvelables ou sur les fabricants de composants informatiques dans la gestion du cycle de vie et du recyclage des matériaux. Dans tous les cas, ils travaillent à la mise en place de solutions pour des chaines d’approvisionnement plus saines et une économie circulaire locale.

Quelle visibilité pour l’entreprise

Pour une entreprise qui s’engage sur le développement durable, l’accès aux différents tableaux de bord permet de suivre, mesurer, prévoir et corriger les émissions de GES générées par l’utilisation des services Cloud.

AWS : Customer Carbon Footprint Tool