Les centres de données consomment 2 % de l’énergie mondiale et en représenteront 10 % d’ici à 2030. Leur expansion est associée à des défis clés liés à l’énergie et au climat, notamment : (a) l’utilisation inefficace de l’énergie, (b) l’empreinte carbone élevée due à leur consommation d’énergie et au cycle de vie court des serveurs et (c) l’impact sur le fonctionnement du réseau électrique.

En effet, l’intégration incontrôlée des DC dans le réseau électrique a une incidence sur leur coût opérationnel et environnemental : (i) en exigeant de grandes réserves d’énergie pour l’équilibrage du réseau et (ii) en augmentant l’empreinte carbone des DC en raison de la teneur en carbone inconsciente de l’énergie utilisée. Étant donné que le contenu en carbone de l’électricité dépend de la composition de la production, les distributeurs qui souhaitent réduire leur empreinte carbone doivent optimiser leur fonctionnement en planifiant la charge de travail et en adoptant des stratégies de contrôle appropriées. Ces stratégies doivent tenir compte du contenu en CO₂eq de la combinaison de production d’électricité et de l’utilisation de la chaleur résiduelle du DC.

Les DC peuvent être considérés comme des systèmes multi-énergies dont le fonctionnement peut être amélioré sur plusieurs plans :

1. en produisant de l’électricité à partir de cycles organiques de Rankine (ORC) alimentés par la chaleur résiduelle à faible entropie du courant continu.
2. par l’alimentation locale en énergie renouvelable combinée à des stratégies de contrôle optimales.
3. en valorisant la chaleur résiduelle lorsqu’elle est couplée au chauffage urbain local.

Au sein du HeatingBits, un cadre de contrôle prédictif multi-horizon sera développé et démontré expérimentalement pour faire fonctionner le DC de l’EPFL et le système d’énergie de district du campus avec l’empreinte carbone la plus faible et le coût énergétique le plus bas. Ce cadre de contrôle s’appuiera sur des solutions avancées de conversion de l’énergie et sur un refroidissement efficace sur puce (on-chip) pour les serveurs.

Afin d’augmenter l’efficacité énergétique du DC, des efforts de recherche seront entrepris dans les domaines suivants :

1. Extraction de la chaleur des CPU à haute température du DC à travers un système de refroidissement sur puce pour alimenter le système de chauffage de l’EPFL,
2. Production d’électricité par un cycle organique de Rankine à basse température alimenté par la chaleur récupérée du DC,
3. Intégration efficace des flux d’énergie du DC dans le district énergétique de l’EPFL grâce à :
   1. une méthode de prévision et de contrôle de la charge de travail du DC,
   2. une architecture de système de distribution de courant continu, et
   3. une coordination optimale avec la production locale d’énergie par le photovoltaïque et par le ORC, le stockage d’énergie et la demande de chaleur.

En outre, l’optimisation du refroidissement de l’unité centrale et de la programmation de la charge permettra d’optimiser les performances des serveurs et de prolonger leur cycle de vie, réduisant ainsi leur empreinte environnementale.

Un démonstrateur inédit sur le campus de l’EPFL permettra de valider les solutions développées.

• Exploiter le DC de l’EPFL et le district du campus avec la plus faible empreinte carbone et le plus faible coût énergétique.
• Présenter les solutions des spin-offs de l’EPFL.
• Diffuser les technologies développées et les solutions proposées par EcoCloud, le centre de cloud computing durable de l’EPFL, auprès de grandes entreprises informatiques, telles que Microsoft, Intel, HPE, Meta, pour une commercialisation conjointe de la recherche, élargissant ainsi l’impact du projet au-delà de la Suisse.

Le projet réunit l’expertise et les compétences de 6 laboratoires de l’EPFL dans trois de ses campus, sous la direction du Prof. Mario Paolone.