Résumé :
Avec le développement rapide de l'intelligence artificielle générative, le Texas, aux États-Unis, ouvre la voie à un boom de la construction de centres de données à grande échelle. Cependant, un nouveau rapport de recherche prévient que si un grand nombre de centres de données s'appuient sur le réseau électrique existant et les combustibles fossiles pour répondre aux besoins énergétiques à l'avenir, les résultats obtenus en matière de contrôle de la pollution atmosphérique au Texas au cours des deux dernières décennies pourraient être considérablement annulés, et certains niveaux d'émissions de polluants pourraient même revenir aux niveaux du début du 21e siècle.
Ce rapport, publié par le Houston Advanced Research Center (HARC), se concentre sur l'analyse des impacts possibles sur la qualité de l'air provoqués par l'expansion des centres de données au Texas. Les chercheurs notent que les centres de données doivent alimenter en permanence un grand nombre de serveurs et doivent également faire fonctionner des systèmes de refroidissement pour empêcher la surchauffe des équipements informatiques hautes performances. Alors que la consommation d’énergie et les besoins en refroidissement des puces d’intelligence artificielle continuent d’augmenter, les besoins en énergie des centres de données augmentent également rapidement.
Le nœud du problème n’est pas seulement la quantité d’électricité nécessaire, mais aussi la manière dont cette électricité sera produite. Si tous les projets de centres de données prévus étaient connectés au réseau texan comme prévu et alimentés par le futur mix énergétique prévu, les émissions de polluants associées pourraient augmenter considérablement. L’étude conclut que dans ce scénario, des décennies d’amélioration de la qualité de l’air au Texas pourraient être annulées en seulement cinq ans.
Le rapport prédit que si le scénario ci-dessus se développe, la pollution par les particules fines produites par le secteur électrique du Texas, communément appelées suie, pourrait augmenter jusqu'à plus de trois fois le niveau actuel, atteignant le niveau le plus élevé depuis 2006. Les émissions d'oxydes d'azote responsables du smog pourraient augmenter de 136 %, se rapprochant des niveaux de 2004. Dans le même temps, les émissions de dioxyde de carbone liées au réchauffement climatique pourraient augmenter de 90 % par rapport à 2025.
Cependant, ces chiffres ne signifient pas que la pollution augmentera nécessairement dans les mêmes proportions. L’équipe de recherche a modélisé les émissions futures sur la base de trois prévisions différentes de la demande d’énergie des centres de données. Certains projets proposés en sont encore au stade de la planification et pourraient ne pas être finalement mis en œuvre ; Les développeurs de centres de données peuvent également réduire leur dépendance aux combustibles fossiles en construisant des installations solaires et éoliennes. Par conséquent, l’impact environnemental final dépend toujours de l’échelle réelle de construction du projet, de la source d’énergie et des dispositions politiques pertinentes.
Le rapport souligne spécifiquement que la manière dont les centres de données sont alimentés peut faire une énorme différence en matière de pollution. Si l’électricité du réseau est utilisée et que des installations d’énergie renouvelable sont construites sur site, les émissions d’oxyde d’azote peuvent être réduites jusqu’à environ 90 % par rapport à une solution reposant entièrement sur la production d’électricité par combustion. Au contraire, si les promoteurs choisissent de déployer des moteurs au gaz naturel ou des turbines à gaz directement dans le parc afin d’éviter le temps d’attente pour le raccordement au réseau, les émissions polluantes pourraient encore augmenter.
Actuellement, le Texas est devenu l'un des plus grands marchés de centres de données aux États-Unis. En termes de capacité des centres de données, la capacité totale existante et en construction dans l'État est d'environ 26 GW. En outre, le Texas prévoit un grand nombre de projets énergétiques sur site. Des rapports antérieurs publiés par des instituts d'études de marché montrent que la capacité des centres de données dont la construction est proposée au Texas en utilisant la production d'électricité sur site est bien supérieure à celle des autres États.
La raison pour laquelle les développeurs de centres de données envisagent de plus en plus de produire leur propre électricité est étroitement liée au long temps d'attente pour la connexion au réseau. Les grands centres de données nécessitent une alimentation électrique stable et continue, mais les nouvelles connexions au réseau impliquent souvent la construction d'installations électriques, l'évaluation de la capacité de transmission et les processus d'approbation, et le temps d'attente peut atteindre plusieurs années. Pour les entreprises qui souhaitent entrer en activité le plus rapidement possible, la construction de leurs propres installations de production d'électricité est devenue une option pour raccourcir le cycle de construction du projet.
Cependant, la production d'électricité sur site n'est pas nécessairement plus respectueuse de l'environnement. Les chercheurs ont souligné que pour obtenir de l'électricité le plus rapidement possible, certains développeurs ont tendance à utiliser des moteurs au gaz naturel ou des turbines à gaz qui peuvent être construites plus rapidement, plutôt que d'attendre l'expansion du réseau ou d'investir dans le soutien aux installations d'énergie renouvelable. Bien que cette option puisse accélérer le fonctionnement du centre de données, elle peut entraîner des émissions polluantes plus élevées.
Carlos Gamarra, vice-président de l'énergie, de la qualité de l'air et des technologies de l'information chez HARC, a déclaré que le véritable problème auquel sont confrontés les développeurs de centres de données est que l'attente d'une connexion au réseau peut prendre trois à cinq ans, et les entreprises ne sont généralement pas disposées à attendre aussi longtemps, elles envisagent donc de construire des systèmes de production d'électricité sur site. Mais sous la pression du temps, les développeurs ne choisissent pas toujours les options les moins polluantes.
L'étude a également révélé que l'expansion rapide du secteur des centres de données lui-même peut encore entraîner une augmentation des émissions, même avec des alimentations électriques relativement propres. Le rapport prédit que dans un scénario plus propre dominé par le réseau électrique et combiné à l'énergie éolienne et solaire sur site, les émissions d'oxyde d'azote à l'échelle de l'État du Texas pourraient encore augmenter de 35 % d'ici 2031. Si le nouveau centre de données dépend principalement du gaz naturel sur site pour produire de l'électricité, l'augmentation des émissions d'oxyde d'azote pourrait avoisiner les 400 %.
Les oxydes d'azote sont d'importants précurseurs de polluants qui forment l'ozone troposphérique et le smog photochimique. Une exposition à long terme peut endommager le système respiratoire humain et augmenter le risque de maladies respiratoires chroniques. Les particules fines peuvent pénétrer profondément dans les poumons, et certaines particules peuvent même pénétrer dans la circulation sanguine et sont associées à des crises d'asthme, à des problèmes cardiovasculaires et à d'autres risques pour la santé.
Le Texas lui-même est déjà confronté à certaines pressions liées à la qualité de l'air. Les grandes villes comme Houston, Dallas-Fort Worth, San Antonio et Austin doivent souvent faire face aux défis posés par les normes fédérales sur la pollution atmosphérique. Les émissions dues au trafic, les températures estivales élevées et l’activité industrielle contribuent tous de manière significative aux problèmes locaux de qualité de l’air. Si les nouveaux centres de données augmentent encore les émissions de la production d’électricité, les régions concernées pourraient être confrontées à une pression accrue en matière de gouvernance environnementale.
Les chercheurs estiment que la capacité du Texas à réduire divers polluants atmosphériques majeurs au cours des deux dernières décennies est étroitement liée aux changements dans le mix énergétique, au développement de l'énergie éolienne et solaire, au retrait des installations de production d'électricité au charbon et à la mise en œuvre de mesures de contrôle de la pollution dans les secteurs de l'industrie, des transports et de la production d'électricité. Aujourd’hui, les nouvelles demandes d’énergie apportées par les centres de données pourraient poser de nouveaux défis à ces réalisations.
Le PDG de HARC, John Hall, a déclaré qu'au cours des dernières décennies, les départements des transports, les gouvernements des États et d'autres parties concernées ont continué à travailler dur pour réduire les émissions de pollution, mais que le boom actuel de la construction de centres de données pourrait mettre ces réalisations en péril. Il a averti que si les tendances ne sont pas contrôlées, les générations futures pourraient avoir besoin de respirer un air plus pollué que la génération actuelle.
En ce qui concerne la manière de réduire les risques, les chercheurs recommandent de traiter les centres de données comme des installations industrielles ayant des impacts énergétiques et environnementaux importants et d'exiger qu'ils se conforment aux normes correspondantes en matière de production d'électricité et d'émissions industrielles. Les développeurs doivent choisir une énergie propre dans la mesure du possible, répondre aux exigences existantes en matière de contrôle de la pollution et divulguer publiquement la consommation électrique des centres de données, les sources d'alimentation électrique et les émissions polluantes afin de permettre aux communautés locales d'évaluer les impacts potentiels avant que les projets ne soient approuvés ou construits.
Dans le même temps, la planification de l'alimentation électrique doit également accorder davantage d'attention aux besoins à long terme induits par l'expansion des centres de données. Bien que le fait de compter uniquement sur le gaz naturel pour produire de l’électricité puisse répondre plus rapidement aux besoins immédiats en électricité de certains projets, si un grand nombre de projets adoptent la même approche, les émissions cumulées peuvent avoir un impact significatif. En élargissant l’offre d’énergie renouvelable, en améliorant les capacités d’accès au réseau et en mettant en œuvre une supervision efficace des installations de production d’électricité sur site, il pourrait être possible de réduire les risques de pollution atmosphérique tout en répondant aux besoins de développement du secteur de l’intelligence artificielle.
Ce rapport n'affirme pas que la qualité de l'air au Texas régressera inévitablement vers les niveaux du début des années 2000, mais montre les résultats futurs possibles à travers différents scénarios d'alimentation électrique. Les chercheurs ont souligné que l'orientation finale dépend toujours de la mise en œuvre effective du projet de centre de données et de la manière dont les développeurs, les sociétés énergétiques et les gouvernements font leurs choix.
Alors que la demande en puissance de calcul de l'intelligence artificielle continue de croître, les centres de données ne sont plus seulement des installations back-end dans l'industrie Internet, mais deviennent un facteur important affectant les systèmes énergétiques, les émissions industrielles et l'environnement local. Comment contrôler la pollution tout en construisant une infrastructure d’intelligence artificielle deviendra un défi à long terme auquel le Texas et d’autres régions connaissant une expansion rapide des centres de données devront faire face.
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