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Le rendez-vous de l'innovation #53

November 16, 2022

Les data centers comme moyen de chauffage ?

« Explosions des prix du gaz et de l’électricité, recommandations de chauffage à 19°C, pénurie de carburant … » les annoncent se multiplient dernièrement confirmant une crise énergétique sans précédent, initiée en partie par le conflit en Ukraine et les décisions russes d'interrompre les livraisons de gaz en Europe. En mars 2022, 48 % du gaz et 25 % du pétrole consommés en Europe provenaient de Russie, chiffres confirmant la dépendance de l’Europe du gaz de la Russie. Pour s’extirper de cette crise, la France mise sur un plan de relance nucléaire combiné au développement des énergies renouvelables. La piste consistant à valoriser la chaleur générée par les des data centers pourrait également être explorée.

  • Comment se servir des calculs numériques pour se chauffer ?

Un datacenter est un serveur connecté à travers des équipements réseau et de communication afin de stocker, faire des calculs et transférer l’information numérique ainsi que d’y accéder. Un serveur est composé d’un processeur, d’un espace de stockage et d’une mémoire avec une puissance de calcul élevée. Ces entrepôts de données souffrent d'un double dilemme énergétique. D'une part, la chaleur dégagée par les machines qui n'est pas valorisée et d'autre part, une quantité astronomique d'énergie supplémentaire requise pour refroidir les installations. Pour « verdir » les datacenters, la société Qarnot computing est partie du principe que si l’énergie coûte très cher à transporter, l’acheminement des données informatiques est quasi gratuit.

Partant de ce constat, Qarnot computinga proposé le « radiateur-ordinateur ». L’idée est de remplacer la résistance électrique interne d’un radiateur, qui transforme chaque watt d’électricité en chaleur, par des processeurs de calcul, qui produiront la même quantité de chaleur. Ce nouvel « radiateur[1]ordinateur » est basé sur deux nouvelles technologies : un nouveau modèle de serveurs et un nouveau gestionnaire de grille informatique distribuée qui intègre un ordonnanceur de tâches sensible à la chaleur. Un système de calcul dit associatif qui est basé sur un variable d’ajustement a été proposé permettant d’ajuster le besoin de chauffage et le besoin de calcul de clients aussi bien en hiver qu’en été.

  • Produire plus de chaleur en résolvant des problèmes de RO1

La gestion des stocks en s’adaptant aux contraintes logistiques spécifiques à une entreprise, le repliement des protéines ou encore la gestion de l’énergie pour assurer la stabilité dans un réseau sont des exemples de problèmes qui peuvent être résolue par la recherche opérationnelle (RO). La résolution de ces problèmes consiste à prendre des décisions complexes en choisissant la meilleure option parmi un ensemble de combinaisons. Le problème est représenté sous forme d’une problématique d’optimisation visant à maximiser/minimiser une fonction de plusieurs variables (critère, fonction objectif). Certaines classes de ces problèmes d'optimisation sont très gourmandes en ressources de calcul et peuvent être résolues efficacement dans le cloud. Qarnot computing propose une solution décentralisée ou la chaleur dégagée par les serveurs est incorporée dans les chaudières et par la suite réutilisée pour chauffer les logements, bureaux etc.

Ce centre de données géo-distribué comporte un ordonnanceur gérant les besoins de calcul et de chauffage. Le planificateur applique une approche de planification adaptative sensible à la chaleur. Il doit répondre aux changements quotidiens et saisonniers de la demande de chaleur sur les différents sites. Ceci devrait se faire tout en satisfaisant les contraintes opérationnelles telles que le respect de l'accord de niveau de service (SLA) entre les deux clients (calcul et chaleur) ainsi que la préservation du matériel contre la surchauffe. Des stratégies incluant l'augmentation ou la réduction de la fréquence d’un processeur (le nombre d'opérations effectuées en une seconde) sont en cours d’études pour résoudre ce problème particulier d'ordonnancement.

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