L'hydrogène au secours des Data Centers de Microsoft

Les centres de données informatiques sont un maillon majeur du réseau Internet. C’est pourquoi ils doivent être opérationnels 24/7 avec un taux de fiabilité et de disponibilité qui frise les 100 %. Même en cas de coupure de courant, où des générateurs gavés au gazole prennent aujourd’hui le relais. Microsoft se tourne aussi pour eux vers les énergies alternatives. Dont l’hydrogène, avec un premier modèle 3 MW qui vient d’être inséré dans la boucle.

Pas de réunions virtuelles pour le télétravail, de recherches amoureuses sur le Web, d’achats en ligne, de jeux de construction numériques, ou d’espaces de stockage de photos à distance et toujours accessibles sans les Data Centers. C’est pourquoi le maximum est fait pour qu’ils soient toujours en service. Microsoft indique pour eux une disponibilité temporelle de 99,999 %. Ce que l’entreprise traque, ce sont les coupures de courant locales qui pourraient avoir des répercussions instantanées à l’échelle mondiale sans infrastructures de secours.

Dans l’urgence, ce sont d’abord des batteries qui assurent l’alimentation en électricité quelques minutes. Le temps de démarrer les générateurs diesel qui pourront prendre le relais sans être limités par les capacités énergétiques des packs. « C’est la différence entre un centre de données et un entrepôt rempli d’ordinateurs », s’amuserait presque Sean James, directeur de la recherche sur les centres de données pour Microsoft.

Sortir des énergies fossiles

On trouve aussi et surtout dans un centre de données un nombre incalculable de serveurs informatiques. Mais également des systèmes gigantesques pour maintenir tous les appareils dans une plage de température idéale pour leur bon fonctionnement. Même s’ils sont peu souvent utilisés, les générateurs de secours sont essentiels au maintien de l’activité. C’est pourquoi ils sont testés périodiquement. Il s’agit de vérifier qu’à tout instant ils pourront prendre en charge de façon rapide et fiable les besoins électriques des machines. Ces structures se présentent généralement sous la forme de très gros moteurs diesel, chacun à l’abri d’un conteneur standard 40 pieds.

Dans son programme vers la neutralité carbone à horizon 2030, Microsoft a déjà engagé sa sortie des carburants fossiles. Ainsi, un de ses sites suédois emploie depuis novembre 2021 un mélange qui contient au moins 50 % de produit d’origine renouvelable. Avec pour bénéfice une réduction quasiment équivalente des émissions de dioxyde de carbone par rapport au gazole habituel.

Vers l’hydrogène

« A long terme, la membrane échangeuse de protons des piles à combustible pourrait être une solution viable et sans émission de carbone », indique Lucas Joppa, directeur de l’environnement de Microsoft. L’entreprise aligne tout de même 2 conditions qu’elle espère vite satisfaites : « de l’hydrogène vert, à un coût économiquement viable ».

Située dans la région de New York, Latham est la ville américaine où le premier générateur hydrogène de Microsoft a été démarré. Sa puissance de 3 MW est équivalente à celle des modèles diesel habituellement exploités. « Ce à quoi nous venons d’assister est, pour l’industrie des centres de données, un moment aussi important qu’un atterrissage sur la lune », a comparé Sean James, soulignant que le nouveau générateur « ne produit aucune émission ».

Si le dimensionnement de cette infrastructure de secours peut apparaître modeste à l’échelle du géant américain, elle est cependant suffisante pour alimenter 10 000 serveurs informatiques. Au démarrage, c’est de l’hydrogène bleu, obtenu comme sous-produit de la production industrielle de chlore et d’hydroxyde de sodium, qui a été employé, en attendant une meilleure disponibilité des molécules H2 vertes.

Des piles à combustible depuis 2013

Petit retour en arrière. C’est en 2013 que Microsoft a utilisé pour la première fois des piles à combustible pour alimenter des racks de serveurs informatiques. Et c’était en collaboration avec le National Fuel Cell Research Center de l’université de Californie, à Irvine. En revanche, c’est du gaz naturel qui était employé pour elles.

L’idée de mobiliser cette technologie comme alternative aux générateurs diesel date de 2018. Elle a été encouragée par les projections concernant les coûts et la disponibilité de l’hydrogène. La grande entreprise a vite remarqué les avantages des PAC, en particulier la possibilité d’être démarrées et stoppées rapidement, mais aussi l’adaptation de la puissance aux besoins réels. Des caractéristiques recherchées pour les unités électriques de secours.

La même année, un générateur de 65 kW en alimentation d’un rack d’ordinateurs a été mis en service. Deux ans plus tard, la puissance passe à 250 kW, afin de pouvoir fournir pendant 48 heures d’affilée l’énergie nécessaire au fonctionnement de 10 racks de serveurs dans un centre de données. Le démonstrateur 3 MW, qui mobilise 2 conteneurs 40 pieds, endosse désormais la mission de prouver que des piles à hydrogène peuvent remplacer les habituels générateurs gavés au gazole. Chaque caisson est composé de 18 piles à combustible hydrogène de 125 kW.

Démonstrateur

Cet ensemble est le plus important système développé par la société Plug, qui a ainsi répondu à la demande de Microsoft. Spécialisée dans les infrastructures pour l’hydrogène vert, elle a dû adapter tous les autres composants en conséquence. Ainsi les compresseurs, échangeurs de chaleur, onduleurs, et tuyaux d’acheminement du gaz.

« Chaque pièce de ce système de pile à combustible est passée par une équipe qui était à la pointe de ce qu’elle faisait », a mis en avant Scott Spink, directeur de l’ingénierie chez Plug. Les 2 conteneurs H2 ont été assemblés au fil de l’eau sur une dalle de béton adjacente à un parking, derrière le siège de l’entreprise basé à Latham. Des tests ont déjà été réalisés pour démontrer que le générateur hydrogène peut être aussi fiable et performant que son équivalent diesel. Plug compte développer une offre commerciale à partir de cette première réalisation à grande envergure, en affinant le design.

De son côté, Microsoft souhaite équiper de cette technologie un futur Data Centers qui se trouverait dans une zone où les normes de qualité de l’air interdiraient l’exploitation de groupes diesel. Sauf que pour répondre aux objectifs 2030 du géant de l’informatique, les commandes à passer se chiffrent globalement à hauteur d’un millier d’unités. Ils seraient idéalement associés à des électrolyseurs installés également sur place, alimentés en électricité verte.

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