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L’accélération de l’IA pose déjà des questions de pénuries d’eau et d’énergie

De l'eau dans le gaz

L’accélération de l’IA pose déjà des questions de pénuries d’eau et d’énergie

Crédits : Matthew Henry, Unsplash

Le Royaume-Uni comme les États-Unis viennent de présenter de nouveaux plans pour soutenir la mise en place d'infrastructures pour l'IA dans leurs territoires. Mais actuellement, aux États-Unis, de nouvelles centrales au gaz sont ouvertes pour répondre aux demandes d'énergie de l'IA. Au Royaume-Uni, l'implantation par le gouvernement de sa « première zone de croissance de l'IA » près d'un nouveau réservoir pose la question des priorités d'accès à l'eau.

Le 15 janvier à 09h08

Ce mardi 14 janvier et six jours avant la passation de pouvoir à Donal Trump, Joe Biden a publié un décret pour l'investissement des États-Unis dans des infrastructures. « Je signe aujourd'hui un décret historique visant à accélérer la vitesse à laquelle nous construisons la prochaine génération d'infrastructures d'IA ici aux États-Unis, de manière à renforcer la compétitivité économique, la sécurité nationale, la sécurité de l'IA et l'énergie propre », affirme-t-il.

Selon certaines estimations, la consommation énergétique de l’IA devrait être multipliée par 4 à 9 d’ici 2050 et la consommation d'énergie des data centers aux États-Unis est déjà très carbonée.

Le gaz comme source d'énergie future aux États-Unis

Mais, malgré les différentes annonces d'investissements dans le nucléaire par les géants du numérique, les États-Unis seraient plutôt à l'aube d'un boom de la construction de centrales électriques au gaz naturel, selon le Financial Times. Le journal économique américain explique que « les grandes entreprises technologiques se tournent vers les combustibles fossiles pour répondre aux énormes besoins en électricité de la révolution de l'intelligence artificielle, ce qui met en péril les objectifs en matière de climat ».

Le journal cite le cabinet de conseil en énergie Enverus qui prévoit qu'au moins 80 centrales électriques au gaz seront construites aux États-Unis d'ici à 2030. Le Financial Times estime la capacité supplémentaire de ces centrales à 46 gigawatts, « soit la taille du réseau électrique norvégien et près de 20 % de plus que ce qui a été ajouté au cours des cinq dernières années ». Et selon Corianna Mah, analyste pour Enverus interrogée par le journal, « le gaz croît en fait plus rapidement aujourd'hui, et à moyen terme, que jamais auparavant ». Aucun des projets qu'Enverus a listés ne prévoit d'être équipé d'un système de capture de dioxyde de carbone.

Approvisionnement de l'eau dans un lac de barrage prévu pour la population britannique

De son côté, le gouvernement du Royaume-Uni vient d'annoncer une stratégie nationale pour faire de son pays un leader en matière d’intelligence artificielle. Dedans, il prévoit entre autres des « Zones de croissance de l'IA » (IA growth zones), « des zones bénéficiant d'un meilleur accès à l'électricité et d'un soutien pour les autorisations de planification, afin d'accélérer la mise en place d'une infrastructure d'IA sur le sol britannique », comme l'explique le communiqué du Secrétariat d'État à la science, à l'innovation et à la technologie.

Mais des questions se posent sur l'emplacement prévu de la première « zone de croissance ». Situé à Culham, au siège de l'Autorité britannique de l'énergie atomique (UKAEA), cet endroit est aussi celui du premier nouveau lac de barrage construit depuis 30 ans aux Royaume-Uni, « qui était censé fournir de l'eau aux habitants du sud-est de l'Angleterre, qui souffre d'un grave problème d'approvisionnement en eau », explique le Guardian.

Le journal britannique souligne que cette région est celle qui, selon l'agence environnementale nationale, est la plus sensible du pays aux manques d'eau. Entre les réserves d'eau disponibles et la demande attendue sans compter les data centers, le sud-est du pays sera confronté à un déficit potentiel de plus de 2,5 milliards de litres par jour d'ici 2050.

Du côté énergétique, le gouvernement britannique a mis en place un Conseil de l'énergie de l'IA qui doit travailler avec les entreprises du secteur pour « pour comprendre les demandes et les défis énergétiques » liés à l'intelligence artificielle. Il parie encore sur la possibilité de mettre en place des SMR (réacteurs nucléaires modulaires).

« L'expansion de l'IA a été un sujet de préoccupation pour National Grid [entreprise de distribution de l'électricité et du gaz notamment au Royaume-Uni], mais la vitesse à laquelle la demande de calcul de l'IA augmente a pris tout le monde par surprise et, à moins que nous n'équilibrions correctement les compromis ci-dessus, avec des politiques appropriées, toute l'énergie verte et bon marché dont nous disposons sera utilisée par les grandes entreprises technologiques, ce qui privera les familles qui souffrent déjà de la pauvreté énergétique », explique Gopal Ramchurn, chercheur de l'université de Southampton, interrogé par le Guardian.

La France s'appuie sur son nucléaire, mais des tensions sont présentes

Quant à la France, l'instabilité politique ne permet pas d'y voir très clair dans la politique du pays concernant l'IA. Lors de son discours de politique générale, le premier Ministre François Bayrou a évoqué l'IA lorsqu'il a annoncé la création d’un fonds spécial « entièrement [consacré] à la réforme de l’État ». Ce fonds sera financé par des actifs « en particulier immobiliers, qui appartiennent à la puissance publique, de façon à pouvoir investir, par exemple, dans le déploiement de l’intelligence artificielle dans nos services publics ».

Lors de ses vœux, le Président de la Région Normandie Hervé Morin a évoqué la volonté de sa région d’être référente en matière d’intelligence artificielle et d’accueillir des data centers sur trois ou quatre points du territoire. Il a mis en avant « son potentiel énergétique décarboné », faisant référence aux centrales nucléaires de Flamanville, Paluel et Penly et à l'EPR situé lui aussi à Flamanville.

Mais RTE tirait récemment un signal d'alarme sur le foisonnement de projets de data centers prévus pour l'IA. Si l'entreprise affirmait en novembre à l'Usine Nouvelle avoir « assez d’électricité pour répondre à la croissance des besoins », elle pointait aussi du doigt une « course à la capacité » et un manque de planification :« plusieurs projets ont été abandonnés en raison de tensions sur la distribution de l’énergie », ajoutait-il.

Commentaires (27)

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Avant de Tout en parlant d'IA, il serait bon que quand les gens songent à l'eau qu'ils utilisent pour se doucher, ils prennent conscience de combien d'eau a nécessité tout ce qu'ils utilisent/achètent au quotidien...
On parle d'énergie grise, mais rarement d'eau grise...

1kg de coton : ~10 000 litres
1kg de viande de bœuf : ~15 400 litres
1kg de maïs : ~1800 litres
1kg d'aluminium : ~15 000 litres
1kg de cuivre : ~ 350 litres
1kg d'acier : ~200 litres
1kg de verre : ~35 litres
1l de gazole : ~3 à 4 litres
1kg de polyuréthane : ~2 500 à 3 000 litres
1 parpaing : ~12,5 litres
1 voiture : ~150 000 litres
1m2 de bitume : ~40 litres
1 douche par jour et par an : ~25000 litres
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Les excuses que certains inventent pour justifier qu'ils ne prennent pas de douche...

:humour:
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Vive le savon sans eau !

Et pour les Jean's un lavage par mois suffit, même les fabricants le disent.
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Avec les enfants ça passe à une fois par jour :transpi:
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Ça sert à rien et en plus le Jean's dans 3 mois, complètement délavé...

Ha délavé ? Jean's délavé !? mais c'est pour ça en fait. Pas pour la propreté inatteignable de 99,98%, mais plus pour se faire "rebel" à la récré avec "Regardez trop mon Jean's !"
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Avant de parler d'IA, il serait bon que quand les gens songent à l'eau qu'ils utilisent pour se doucher, ils prennent conscience de combien d'eau a nécessité tout ce qu'ils utilisent/achètent au quotidien...
La question n'est pas "avant de parler de X" (X = IA ici). Mais "tout en parlant de X". Il ne faudrait pas que les usages de Y viennent masquer les usages de X, ou inversement. Ou servir d'excuse pour ne pas agir sur l'un à cause de l'autre.

L'eau, contrairement à beaucoup de chose comme l'électricité, est un besoin vital. 3j sans boire, on n'est pas "très très bien" généralement.

Je me dis que, dans un sens, c'est peut être une bonne chose que cela arrive (la pénurie), si cela permet enfin à certains de comprendre que non, les ressources ne sont pas infinies et illimités, qu'on ne peut pas espérer une croissance ad vitam eternam et de repenser les véritables priorités de la vie (et non, l'IA, surtout la générative, n'en est pas une pour moi).
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Mais l'eau pour les datacenters est bien recyclée, non ?

Le liquide de refroidissement dans une voiture tourne bien lui en circuit fermé ?
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Il y a des systèmes de refroidissement par évaporation et dans ce cas, il me semble que l'eau est perdue.
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Le cycle naturel de l'eau fait bien les choses effectivement. L'eau n'est pas perdue, elle va finir par revenir. Mais...

Le cas le plus fréquent, c'est d'utiliser l'eau d'un cours d'eau (fleuve, rivière, etc). Cette eau peut être utilisé à plusieurs fins :
- refroidissement de centrales (nucléaire, thermique, etc.) : une partie est rejetée sous forme de vapeur dans l'atmosphère, l'autre est réinjectée dans le cours d'eau à une température plus élevée
- refroidissement de datacenter : même problème que pour les centrales. Les datacenter ont tendance à privilégier maintenant les refroidissements "basse consommation énergétique", ce qui nécessite très souvent un fluide caloporteur (souvent de l'eau)
- usage agricole
- usage "robinet" (alimentation d'une ville)

Sachant que l'usage que j'appelle "robinet", c'est celui en bout de chaine. Il y a d'ailleurs des règlementations sur l'usage de l'eau, notamment sur la quantité "pompable" et sur la température de sortie de l'eau réinjectée dans le cours d'eau (pour les centrales sûr, pour les datacenter, je ne sais pas).

Maintenant, avec un été un peu chaud et sec, on va avoir :
- des centrales qui veulent produire plus donc refroidir plus (les gens allument la climatisation)
- des datacenters qui veulent refroidir plus (il y a eu le cas il y a quelques années, avec un datacenter de Microsoft qui avait consommé beaucoup plus d'eau que prévu)
- des agriculteurs qui veulent arroser pour éviter la perte de leur culture
- nous qui voulons plus boire, remplir les piscines, etc.

Sans compter que le débit d'un cours d'eau n'est pas constant. Il est généralement plus faible en été, et à une température plus élevée (donc le refroidissement des centrales et des datacenters va nécessiter de prélever plus d'eau qu'en plein hiver).

Donc quand on met tout bout à bout, d'un côté, un cours d'eau dont le débit ne va pas magiquement croitre, nos usages qui eux, croissent (et de manière presque exponentielle !), il y a forcément un moment où on va avoir un souci et on ne pourra pas contenter tout le monde.
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donc le refroidissement des centrales
Sauf quelques cas particuliers, les centrales nucléaires ne consomment rien et ne font que prélever (les cas particuliers sont ceux des centrales avec aéroréfrigérants). Je connais moins la pratique pour les autres centrales thermiques, mais elles sont généralement à l'arrêt en été car on n'en a pas besoin. La problématique pour elles, c'est la température de rejet. La modulation nécessaire au respect des normes est estimée à 3% de l'énergie produite, c'est-à-dire pas grand chose.
- des centrales qui veulent consommer plus (la climatisation)
Pas forcément, en été les installations solaires produisent beaucoup et couvrent une bonne partie de la consommation. Les installations thermiques sont pour partie à l'arrêt pour maintenance.
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Sauf quelques cas particuliers, les centrales nucléaires ne consomment rien et ne font que prélever (les cas particuliers sont ceux des centrales avec aéroréfrigérants).
J'ai précisé un peu mon commentaire initial (il y avait du flou sur certains aspects). En gros, en plein pic de canicule, les centrales sont plus sollicitées, car les gens allument leur clim. Centrales plus sollicitées => besoin de refroidissement plus important => besoin d'eau plus important (et ça, quel que soit le type de central, nucléaire y compris).

L'eau évaporée est faible (je crois que c'est de l'ordre de 2% de mémoire), et le reste est effectivement remis dans le cours d'eau. Ce qui augmente la température du cours d'eau, et à un impact négatif sur les prélèvements pour refroidissement en aval (sans compter sur la perturbation des écosystèmes).

Par eau consommée, j'entendais dans mon commentaire l'eau évaporée (bien évidement), mais aussi l'eau réinjectée (car à une température différente avec un impact sur l'écosystème et tout ce qui se trouve en aval).
Pas forcément, en été les installations solaires produisent beaucoup et couvrent une bonne partie de la consommation.
Oui, comme tu le dis, ça couvre une partie. Le reste est géré par des sources pilotables, donc des centrales ou des barrages hydroélectriques (dont l'utilisabilité de ces derniers va dépendre de leur niveau, généralement plus bas en été). Cela limite en partie les besoins.
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(sans compter sur la perturbation des écosystèmes)
Les normes sont justement là pour éviter les perturbations.
Cela limite en partie les besoins.
Il n'y a jamais eu de problème de disponibilité en été. Et raison de plus pour construire des nouvelles centrales nucléaires ET des installations renouvelables.
en plein pic de canicule, les centrales sont plus sollicitées, car les gens allument leur clim.
On a des données là dessus ? Si on va sur eco2mix et qu'on prend des années chaudes en France (2022 et 2023 par exemple), le pic de conso est <60 GW, très loin des 85 et plus qu'on peut observer en hiver (avec un record historique autour de 110).

La clim a un immense avantage, c'est que son usage est bien corrélé à la production du solaire photovoltaïque.
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Correction : les installation thermique ne sont pas plus à l'arrêt en été que en hiver :
https://www.rte-france.com/eco2mix/la-production-delectricite-par-filiere#
Par exemple en cas d'été chaud elles produisent fortement (ex été 2023 pointe à 4600Mw)
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J'oubliais qu'il y a une (des ?) régions qui ont été vent debout contre le nucléaire et qui ne fonctionnent qu'au gaz.
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Merci pour ta reponse très claire & detaillée.:incline:

Je pense que la difference entre un circuit ouvert et un circuit fermé est l'efficacité.

J'ai par exemple un kit watercooling pour CPU complètement scellé. Le liquide (glycol) ne faisant office que de caloporteur vers 3 ventilos sur une grille... Zéro évaporation de liquide.

En circuit ouvert, en effet une usine va jeter les calories, pas trop besoin de ventiler pour les extraire et les sortir d'un kit ou circuit.

Et puis aussi si on a un changement d’état eau liquide --> évaporation, ça aussi ça aspire un max de calories, genre brumisateur ou tour aero-réfrigérante.

D'ailleurs j'avais lu que:

- centrale nucléaire sans tour: 50m3/s d'eau consommée

- centrale nucléaire avec tour: 5m3/s d'eau consommée

Après les datacenters pourraient peut-être au prix d'une consommation électrique supplémentaire pour les ventilos, de ré-injecter une partie de l'eau dans le circuit surtout si les villageois d'à côté ont très soifs.
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Après les datacenters pourraient peut-être au prix d'une consommation électrique supplémentaire pour les ventilos,
Ce n'est que déplacer le problème malheureusement, car il faut aussi produire l'électricité, production qui potentiellement, nécessitera sans doute plus d'eau que le refroidissement directement par eau.
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Sauf qu'en France par exemple, la réglementation interdit de se resservir de l'eau usée pour retour dans le réseau potable et donc au robinet (après traitements of course).

Donc si pénurie d'eau sévère pour les habitants, peut-être qu'on régler le curseur "ventilos" du datacenter selon les conditions climatiques du moment ?
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Je n'ai pas la réponse à cette question. Après, l'électricité est plus facilement transportable que l'eau. Donc elle pourrait être produite ailleurs éventuellement, où c'est "encore possible".

Mais cela revient à ce que je disais précédemment : on ne fait que déplacer le problème ;)
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on ne fait que déplacer le problème ;)
Sauf si on a déployé assez d'ENR (le pb se posant principalement en été). Moi aussi j'ai souvent le réflexe de dire qu'il y a l'impact de la production d'électricité et la mauvaise manie de lui associer systématiquement un rendement médiocre alors que tous les paramètres changent quand tu considères du chauffage/refroidissement par PàC et de la production électrique renouvelable (presque pas de perte de conversion) mais je me soigne :-P
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Ma dernière question était plutôt "rhétorique" en fait que pratique, question qui pourrait traduire par :

"Mais dans cet mé t ga site d'IA, y-a-t-il un sélecteur pour choisir la part d'eau potable octroyée et réservée pour les Machines et donc le restant pour les Humains?"
(John Connors - 2042) :8

Une association écologiste militant pour le développement durable, la décroissance et contre la sur-exploitation des ressources naturelles avait dit il y a quelques années :

"Une civilisation humaine qui utilise de l'eau potable pour s'en servir pour l'eau des toilettes - plus exactement ils avaient dit: " une civilisation qui chie dans de l'eau potable - est condamnée à disparaitre à long ou moyen terme"

(Les toilettes :bocul: sèches !)
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J'ai besoin de tout ce qui est dans ta liste, pas de l'IA
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C'est sûr qu'il est utile de comparer des produits et services nécessaires à la vie avec la consommation des datacenters pour créer des lolcats avec de l'IA. Par ailleurs, n'oublie pas qu'au delà de la consommation directe d'eau en datacenter (pour le refroidissement, et sans doute assez peu perdue et polluée), il y a surtout toute la pollution amont (notamment de l'eau puisqu'on est sur ce sujet) pour produire les composants des datacenters (une des industries les plus dégueulasses au monde, surtout que les usines se situent pour beaucoup dans des pays peu regardants sur l'environnement).
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hum, faut pas exagérer non plus. 4% l'empreinte du numérique dont 50% les datacenters (avec les usages importés !). Certes la pente de progression est forte mais les vrais sujets restent les mobilité et la construction. Le sénat a surtout évoqué des tensions LOCALES. A Marseille par exemple, c'est un sujet car il y a concentration des datacenters ET une tension préexistante sur les ressources.
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4% l'empreinte du numérique dont 50% les datacenters
4% aujourd'hui, sur un secteur en forte croissance et qui refuse les efforts au nom de "regardez les autres font pire", quand on projette ça sur un système où les autres secteurs font de gros efforts de décarbonation, ça pose un problème à un moment donné (4% d'aujourd'hui, si on ne change rien, ça va vers les 12 à 15% de la cible pour limiter le changement, c'est énorme)
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C'est ton interprétation. Je ne pense pas que tant de secteur fassent des efforts. Dire que l'IT n'en fait pas alors qu'on avait déjà des logos "EnergyStar" sur la matériel il y a 30 ans, c'est un peu malhonnête.
En plus, je sais que ça cadre pas avec le narratif de beaucoup, mais les économies de carbone faite grâce à l'IT ont vite été mises sous le tapis. Les millions de km non parcourut en voiture grâce au télétravail ou à l'administration en ligne, les optimisations de circuits logistiques, etc...
Pour les projections, évite de sortir des chiffres de nul part. Ça me rappelle des publications d'organismes reconnus qui, chiffres et calculs à l'appui, nous prouvaient que le bitcoin consommerait autant d'électricité que les état-unis d'ici fin 2019, la totalité de l'électricité de la planète début 2020 et que ça ferait bouillir les océans fin 2020... Next tente de nous faire le coup avec l'IA. Mais moi, depuis lors, les projections de chiffre partisanes, à l'emporte-pièce, c'est poubelle direct !
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Pour moi, la construction des centrales à gaz aux US est le vrai problème, et pour deux raisons :
-Augmentation à très cours terme des émissions de CO2 du pays
-Augmentation de CO2 qui durera le temps de vie de la centrale, genre 40/50 ans ?

On accélère la course et on va droit dans le mur climatique, pour tellement rien, c'est invraisemblable.

[https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/climat-sans-actions-fortes-gros-rechauffement-en-vue-selon-meteo-france_151388]
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Tout ça parce que VLC a présenté une feature de sous titres générés par IA pour les vidéos !

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