Gestion de l'énergie dans les data centers : l'exigence de haute disponibilité
Un data center est conçu pour alimenter les équipements informatiques sans interruption et garantir la productivité IT grâce à des redondances appropriées : alimentations multiples, ASI, systèmes de substitution au réseau.
Pour éviter toute pénurie d'énergie sur un élément critique, la transparence des flux électriques est indispensable. La haute disponibilité électrique doit être surveillée en continu, et les dépassements notifiés en temps voulu.
Ce qu'un système de gestion de l'énergie doit couvrir
Le système recense les énergies aux points de jonction, puis surveille en arrière-plan ce qui conditionne la haute disponibilité : une mesure rapide, à taux d'échantillonnage élevé, et des alertes immédiates à chaque dépassement.
Il faut aussi relever le facteur de puissance, les distorsions sur les phases et le neutre, les courants de défaut et l'état des cinq conducteurs du système TN-S.
Quatre domaines se superposent sur la même chaîne de mesure :
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haute disponibilité — contrôler les redondances, éviter les mises hors tension ;
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efficacité énergétique — représenter les pertes, suivre les indicateurs ;
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protection incendie et CEM — détecter défauts et départs de feu ;
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centres de coûts — répartir les frais par surface, zone ou circuit.
Pour chaque lieu, une technologie de mesure adaptée
Les normes DIN EN 50600-2-2 et ISO/IEC 22237-3 définissent trois niveaux de granularité : les points où la consommation doit être enregistrée, et la précision à respecter.
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Granularité 1 — alimentations primaire et secondaire, sortie des ASI. Classe 0,5 pour l'énergie active et les transformateurs de courant, la classe 0,2 avec analyseur de classe A restant le meilleur choix.
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Granularité 2 — entre distribution primaire et sorties des distributions secondaires finales. Classe 1, appareils et transformateurs.
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Granularité 3 — prises protégées alimentées par des distributions tertiaires, chaque type de charge mesuré séparément, en classe 2 au minimum.
Aux niveaux 1 et 2, on mesure l'énergie totale du data center et celle de l'informatique : c'est ce qui permet le calcul du PUE.
Déterminer et calculer le PUE
Le PUE est le quotient de la consommation énergétique globale du data center par celle des équipements informatiques. Son calcul exige l'enregistrement des deux valeurs sur une période concordante de douze mois.
Les normes EN 50600-4-2 et ISO/IEC 30134-2 distinguent trois résolutions, selon l'endroit où la charge informatique est relevée :
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PUE 1 — à la sortie des dispositifs ASI ;
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PUE 2 — à la sortie des PDU, à l'intérieur du data center ;
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PUE 3 — à l'entrée de l'équipement : prise, appareil ou unité de rack comptée.
Pour une exploitation normale avec refroidissement central, un calcul de niveau 1 à 2 suffit largement : la précision de mesure y est bien meilleure qu'au niveau 3. Les racks à très forte puissance — calcul haute performance, IA, refroidissement par eau — imposent le niveau 3.
Efficacité énergétique du système de refroidissement
Trois précautions valent pour tous les indicateurs : mesurer en moyenne tension pour intégrer les pertes des transformateurs, agréger les kWh directement dans l'appareil, et ne comparer deux années qu'à températures moyennes équivalentes.
Le CER rapporte la chaleur à évacuer à la consommation énergétique de la production de froid. Dans les systèmes refroidis à l'eau s'ajoute le WUE : la consommation d'eau annuelle rapportée à celle de l'informatique, ce qui suppose des compteurs d'eau en granularité 3, combinés à l'électricité dans un même indicateur.
Haute disponibilité : les dispositions normatives
La qualité de la tension des alimentations primaire et secondaire est définie par l'EN 50160, qui décrit les caractéristiques de la tension des réseaux publics.
L'EN 61000-2-4 définit les niveaux de compatibilité pour les perturbations conduites à basse fréquence. Elle s'applique jusqu'à 36 kV, avec les classes 1 à 2 pour l'ensemble du data center : classe 2 pour l'alimentation supplémentaire non fournie par le service public, classe 1 entre l'ASI et les prises protégées. Ces niveaux doivent être respectés à 100 %, faute de quoi surviennent des pannes et des dommages dont le fournisseur d'énergie n'est pas responsable.
Les perturbations fréquentes de la qualité de la tension
- Variations de fréquence — écarts aux 50 Hz, qui perturbent les serveurs.
- Baisses de tension et interruptions — pertes de mémoire, crashs logiciels, erreurs de données.
- Dissymétries — une charge inégale des phases surcharge le neutre, avec risque d'incendie.
- Harmoniques — principale cause des problèmes de qualité de la tension.
- Régimes transitoires — surtensions qui endommagent les isolants et détruisent les équipements.
Ces mesures servent aussi à contrôler les systèmes « catcher », typiques des data centers, qui commutent d'un chemin à l'autre en 5 millisecondes : un appareil adapté suit les deux chemins et enregistre les transitoires à partir de 18 µs.
Suivi du courant différentiel : notifier avant la mise hors tension
Comme il n'est pas possible d'utiliser des disjoncteurs différentiels dans un data center, le contrôle permanent du courant différentiel (RCM) offre la sécurité alternative : il surveille et consigne le fonctionnement du système TN-S sans jamais couper.
Les trois phases et le neutre passent dans le transformateur différentiel — les trois phases seules pour les charges sans neutre, comme les entraînements régulés. Hors défaut, le courant total est nul ou proche de zéro ; dès qu'un courant s'écoule vers la terre, la différence est détectée et évaluée. Ces hausses, généralement insidieuses, doivent être signalées avant que les protections ne déconnectent une baie ou un circuit de prises.
Le système TN-S contrôlé
Les normes DIN EN 50600-2 et ISO/IEC 22237-3 demandent d'ailleurs des dispositifs capables de mesurer et d'enregistrer les courants de défaut à la jonction entre conducteurs de protection et de neutre. Il ne peut exister qu'une seule connexion entre le neutre et le système de mise à la terre : le point de mise à la terre central, ou ZEP. Le PEN doit être posé isolé sur tout son parcours.
Le courant au ZEP s'apprécie selon la puissance totale du TN-S et le type de consommateurs : les courants de décharge liés au fonctionnement sont tolérés, les écarts anormaux signalés. Pour les composants informatiques, une valeur limite de l'ordre de 0,5 mA par ampère est retenue.
Analyser, évaluer et documenter
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Efficacité — tableaux de bord PUE, courbes de charge, diagrammes de Sankey, cartes thermiques.
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Disponibilité — taux de disponibilité, temps d'arrêt, MTBF et MTTR, conformité EN 50160 et IEEE 519.
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Protection incendie et CEM — rapport RCM à code couleur, qui documente les dépassements.
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Colocation — compteurs MID pour attribuer racks et zones de location à chaque client.
Téléchargez la doc technique
Le guide Janitza « Gestion de l'énergie intelligente pour les centres de données » (46 pages) détaille les niveaux de granularité, les schémas de mesure de l'alimentation principale au rack, le calcul du PUE, du CER et du WUE, et le contrôle du TN-S.
Téléchargez le guide
Questions fréquentes
Le transformateur de courant compte-t-il autant que l'appareil ?
Oui : une mesure de classe 0,5 derrière un tore de classe 2 ne vaut rien. Les deux doivent être choisis ensemble, niveau par niveau.
Le RCM dispense-t-il des mesures d'isolement périodiques ?
En Allemagne, la DGUV Vorschrift 3 l'admet lorsque la surveillance est permanente et documentée. En France, les vérifications périodiques restent dues : le RCM les complète, il ne les remplace pas.
Comment ces mesures remontent-elles dans la GTB ou le DCIM ?
Par Modbus RTU et TCP/IP, BACnet IP, SNMP ou OPC UA selon les appareils.
