Large data centres in cities risk suburban heating

Les villes sont connues depuis longtemps pour piéger la chaleur, créant des poches de tiédeur nettement plus chaudes que la campagne environnante. Cela se produit parce que le béton et l'asphalte absorbent l'énergie du soleil et la restituent lentement, tandis que l'absence de sol et de plantes limite le refroidissement par évaporation. Aujourd'hui, une nouvelle couche de chaleur s'ajoute à ce mélange urbain, une chaleur qui provient des serveurs massifs alimentant la révolution de l'intelligence artificielle. Ces installations, connues sous le nom de centres de données (data centers), consomment d'énormes quantités d'électricité pour faire fonctionner leurs ordinateurs et les refroidir. Bien que l'énergie qu'elles utilisent soit essentielle à la vie moderne, la chaleur générée comme sous-produit de cette consommation d'énergie est rejetée directement dans l'atmosphère, de jour comme de nuit. À mesure que ces installations passent de petites salles de serveurs à des campus de l'ordre du gigawatt, les scientifiques se posent une question cruciale : sommes-nous en train de transformer par inadvertance nos villes en lieux encore plus chauds, particulièrement lors de vagues de chaleur dangereuses ?

Une équipe de chercheurs dirigée par Andrew Pitman, de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, s'est donné pour mission de répondre à cette question en étudiant Sydney, en Australie. Ils se sont concentrés sur l'expansion rapide des centres de données de la ville, qui comprend des dizaines de sites existants, de nombreux chantiers en cours de construction et plusieurs projets massifs en phase de planification. Pour comprendre l'impact, l'équipe a utilisé un modèle atmosphérique sophistiqué qui simule les modèles météorologiques à une échelle très fine, zoomant sur des carrés d'un kilomètre à travers la ville. Ils ont lancé des simulations de dix événements de vagues de chaleur distincts, comparant la météo actuelle avec un scénario où tous les centres de données actuels, en construction et prévus seraient activés à pleine capacité. Cela leur a permis d'isoler l'effet spécifique de la chaleur résiduelle de ces installations sur la température de l'air local.

Les résultats ont révélé un effet de réchauffement clair et significatif, particulièrement dans la partie ouest de la ville où se trouvent les plus grands centres de données. Lorsque toutes ces installations fonctionnent ensemble, la température moyenne de l'air pendant une vague de chaleur augmente de 0,5 à 1,0 degré Celsius sur une zone étendue. À proximité immédiate des sites les plus importants, le réchauffement est encore plus intense, avec des températures moyennes grimpant de plus de 1,5 degré. Le modèle a montré que cette chaleur supplémentaire affecte à la fois la partie la plus chaude de la journée et la partie la plus fraîche de la nuit, mais l'impact sur les températures nocturnes est particulièrement frappant. Près du plus grand centre de données, la température minimale — le point le plus bas atteint par l'air avant le lever du soleil — pourrait augmenter jusqu'à 3,5 degrés Celsius. Cela signifie que lors d'une nuit d'été chaude, l'air pourrait ne pas se refroidir autant qu'il le ferait normalement, privant l'environnement et les populations vivant à proximité d'un certain soulagement.

L'ampleur du problème dépend fortement de la manière dont ces centres de données sont refroidis et de leur taille. Les chercheurs ont constaté que les installations plus petites ont un effet négligeable, mais la nouvelle génération de centres de données massifs, dont certains prévus pour dépasser les 1 000 mégawatts, modifie le climat local. La méthode de refroidissement importe également. De nombreux centres de données utilisent de l'eau pour absorber la chaleur, laquelle se transforme en vapeur et emporte l'énergie. Bien que cela empêche la libération immédiate d'air chaud, les chercheurs ont noté que dans une ville comme Sydney, qui fait face à des pénuries d'eau, compter sur cette méthode est risqué. Si le refroidissement par eau était interdit et que toute la chaleur devait être rejetée directement dans l'air sous forme de chaleur sensible, la zone affectée par le réchauffement s'étendrait considérablement, atteignant plus loin dans le nord de Sydney et exposant davantage de personnes à des températures plus élevées.

Le coût humain de ce réchauffement est mesurable. En se basant sur les données démographiques actuelles, les chercheurs ont estimé que dans leur scénario le plus extrême, où tous les grands centres de données prévus sont construits, près de 255 000 personnes à Sydney pourraient être exposées à des vagues de chaleur au moins 0,3 degré Celsius plus chaudes qu'elles ne le seraient autrement. Plus de 78 000 de ces personnes pourraient faire face à des vagues de chaleur au moins 0,5 degré plus chaudes. Il ne s'agit pas seulement d'une question de confort ; les températures plus élevées lors des vagues de chaleur sont liées à une augmentation de la mortalité, des pertes économiques et des risques sanitaires. L'étude souligne que la chaleur de ces installations s'ajoute à l'effet d'îlot de chaleur urbain existant et à la tendance globale du réchauffement climatique, créant un risque aggravé pour les citadins.

Les chercheurs suggèrent que la solution peut résider dans l'emplacement de ces installations. Placer les grands centres de données en dehors des limites de la ville pourrait empêcher l'intensification de la chaleur au sein des zones urbaines. Cette approche pourrait également offrir des avantages aux villes régionales, car la connexion de ces installations distantes aux villes via des réseaux à haut débit améliorerait la connectivité numérique de ces communautés. Si les centres de données doivent rester en ville, l'étude déconseille de les regrouper dans des pôles technologiques, car la chaleur combinée de plusieurs sites crée un effet de réchauffement local bien plus fort que des installations plus petites et dispersées. De plus, la dépendance aux générateurs de secours au diesel ou au gaz, qui libéreraient encore plus de chaleur et de pollution lors des pannes de courant, présente une autre couche de risque que les planificateurs doivent prendre en compte.

En fin de compte, ce travail apporte un facteur jusqu'alors négligé dans la conversation sur l'urbanisme et la résilience climatique. Si l'énergie consommée par ces centres de données stimule les percées scientifiques et médicales, la chaleur physique qu'ils rejettent remodèle l'environnement local. L'étude suggère qu'à mesure que la demande pour l'intelligence artificielle croît, le besoin de gérer l'empreinte thermique de l'infrastructure qui la soutient croît également. En comprenant ces dynamiques, les urbanistes et les décideurs politiques peuvent prendre des décisions plus éclairées sur l'emplacement de ces installations essentielles, garantissant que la poursuite du progrès technologique ne se fasse pas au prix d'un réchauffement dangereux de nos villes.