Dans un datacenter : le rack, l'eau et le courant

Vu de dehors, un datacenter ressemble à un entrepôt entouré de grilles. Dedans, trois systèmes travaillent ensemble : des serveurs qui transforment l'électricité en calcul, et donc en chaleur ; une boucle d'eau qui emporte cette chaleur ; une chaîne électrique qui fait en sorte que le courant ne manque jamais. Les quatre figures de cet article se manipulent à la souris ou au clavier : la première montre le bâtiment entier, les trois suivantes ouvrent chacun de ces systèmes.

Cette maquette réunit les trois systèmes dans un petit bâtiment fictif : vingt racks de 120 kW, soit 2,4 MW de calcul. Les traits en mouvement sont les flux. Le courant arrive à droite en haute tension, passe le transformateur et les onduleurs, puis court dans les gaines au-dessus des racks. L'eau froide, en bleu, part de chaque CDU vers les racks et revient chaude, en rouge ; l'eau du bâtiment emporte cette chaleur dehors, jusqu'aux aérorefroidisseurs, dont les ventilateurs la rendent à l'air. Un clic isole un flux à la fois.

Le rack, unité de base

Tout part d'une armoire normalisée : 19 pouces de large, et une hauteur comptée en unités de 44,45 mm. Un serveur d'IA comme le DGX H100 de NVIDIA occupe 8 unités, embarque 8 GPU et peut appeler jusqu'à 10,2 kW. Chacun de ses GPU est donné pour 700 W au plus : à eux seuls, les GPU représentent plus de la moitié de cette puissance.

Avec quatre serveurs branchés, le rack demande 40,8 kW. L'Uptime Institute mesure en 2026 une densité typique d'environ 11 kW par rack, et 4 à 5 kW reste la densité la plus répandue. Les racks d'IA de dernière génération vont bien au-delà : NVIDIA indique environ 120 kW pour un rack GB200 NVL72, qui réunit 72 GPU et 36 processeurs.

L'eau qui emporte la chaleur

Presque toute l'électricité qu'un serveur consomme finit en chaleur. Le GB200 NVL72 est conçu pour le refroidissement liquide : ses plateaux de calcul sont parcourus par un liquide qui passe dans des plaques froides posées directement sur les puces.

La figure suit une boucle fermée. Une pompe pousse l'eau froide vers les plaques ; l'eau se réchauffe au contact des puces, puis cède sa chaleur, dans un échangeur à plaques, à un second circuit : celui du bâtiment. L'Open Compute Project appelle CDU (coolant distribution unit) l'équipement qui sépare ces deux circuits et règle le débit, la pression et la température.

Le calcul tient en une ligne : la chaleur évacuée vaut le débit, multiplié par la capacité thermique de l'eau (4,18 kJ par kilo et par degré), multiplié par l'échauffement. L'OCP recommande environ 1,5 L/min par kW. Pour 120 kW, cela fait 180 L/min, soit 3 litres par seconde, et l'eau gagne 9,6 °C. Si l'on baisse la pompe, la chaleur à évacuer ne change pas : c'est l'échauffement qui monte.

Ce refroidissement a un coût, que l'on mesure avec le PUE : l'énergie totale du site divisée par celle des équipements informatiques. L'Uptime Institute relève une moyenne de 1,52 en 2026, et Google annonce 1,09 sur sa flotte. À 1,52, chaque kWh de calcul en entraîne environ un demi de plus pour le refroidissement, les pertes électriques et le reste du bâtiment.

Le courant qui ne doit jamais manquer

En France, un site de cette taille ne se branche pas sur le réseau de quartier. Enedis raccorde en basse tension jusqu'à 250 kVA et en moyenne tension (HTA) jusqu'à 40 MW ; au-delà, c'est le réseau de transport de RTE. Les datacenters raccordés chez RTE ont des puissances de raccordement de 40 à 240 MW.

Le courant arrive en haute tension, souvent 20 kV, et un transformateur l'abaisse à 400 V. Il traverse ensuite un inverseur de source, qui choisit entre le réseau et le groupe électrogène, puis un onduleur, avant d'atteindre le rack.

Coupez le réseau dans la figure. L'onduleur en double conversion, le mode le plus courant dans les grands datacenters, alimente déjà le rack en permanence : quand le réseau tombe, il passe sur ses batteries sans aucun temps de bascule. Ces batteries ne tiennent que quelques minutes, typiquement 5 à 10 selon Schneider Electric. Elles servent à attendre le groupe.

Le groupe démarre et monte à 1 500 tr/min, la vitesse d'un alternateur à quatre pôles sur un réseau à 50 Hz, puis l'inverseur lui confie la charge. La norme américaine NFPA 110 classe ces systèmes selon leur délai : un système de type 10 doit rendre le courant en 10 secondes au plus. Rien ne l'impose à un datacenter, mais c'est un choix de conception courant. Quand le réseau revient, l'inverseur repasse dessus et le groupe s'arrête. Pendant tout ce temps, le rack n'a rien vu.

À l'échelle d'un pays

L'Agence internationale de l'énergie estime que les datacenters ont consommé environ 415 TWh en 2024, soit 1,5 % de l'électricité mondiale, et prévoit environ 945 TWh en 2030. En France, RTE compte près de 1 TWh en 2025 pour les sites raccordés à son réseau, et 3 TWh sur celui d'Enedis en 2024. RTE note aussi que ces sites n'utilisent en moyenne que 22 % de leur puissance de raccordement.

Sources

NVIDIA : guides utilisateur DGX H100/H200 et DGX GB200, fiche technique H100. Uptime Institute : Global Data Center Survey 2026. Open Compute Project : Liquid to Liquid CDU Test Methodology and Performance Rating (2024). NIST Chemistry WebBook : capacité thermique de l'eau. Google : efficacité de ses datacenters (deuxième trimestre 2026). Vertiv : les types d'onduleurs. Schneider Electric : livre blanc 229 sur les batteries. Cummins : présentation de la norme NFPA 110. CRE : barème de raccordement Enedis (2026) et Observatoire des marchés de détail du quatrième trimestre 2025. RTE : Bilan électrique 2025. AIE : Energy and AI (2025).

Les figures sont dessinées avec Anatomy, un kit libre (licence MIT) de figures isométriques interactives.