L’intelligence artificielle, un gouffre énergétique?

Dopée par l’intelligence artificielle, la consommation d’électricité des centres de données devrait plus que doubler d’ici 2030, un défi pour la sécurité énergétique mondiale et un facteur de hausse des émissions de CO₂, selon un récent rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE).

Déjà énergivores, les centres de données ont redoublé en appétit avec le développement récent de l’IA générative, qui nécessite des capacités de calcul colossales pour traiter les informations accumulées dans des bases de données gigantesques.

En 2024, les besoins électriques de ces infrastructures ne représentaient qu’environ 1,5 % de la consommation mondiale (415 TWh), mais ils ont déjà augmenté de 12 % par an au cours des cinq dernières années. Et ce n’est pas fini. «La demande d’électricité des centres de données dans le monde devrait plus que doubler d’ici 2030 pour atteindre environ 945 TWh», soit un peu plus que tout ce que le Japon consomme aujourd’hui, selon l’AIE.

À cette échéance, les centres de données consommeraient alors un peu moins de 3 % de l’électricité mondiale, une part encore modeste, mais qui masque des effets beaucoup plus sensibles localement. Inégalement répartis dans le monde et concentrés dans quelques régions d’un pays, et souvent près des villes, ils soulèvent nombre de défis: approvisionnement en énergie, consommation d’eau pour le refroidissement, pression sur le réseau électrique, etc.

Autant d’énergie que deux millions de foyers
À lui seul, «un centre de données de 100 mégawatts peut consommer autant d’électricité que 100 000 ménages» annuellement, et demain, «les plus grands centres en construction aujourd’hui consommeront 20 fois plus», l’équivalent de la consommation de deux millions de foyers, selon l’AIE.

Dans son rapport, le premier consacré à l’IA, l’agence de l’énergie de l’OCDE souligne aussi que «des incertitudes» planent sur cette consommation, qui dépendra de «la rapidité d’adoption de l’IA», des progrès d’efficacité énergétique et de «la possibilité de résoudre les goulets d’étranglement» dans le secteur énergétique.

Cette soif d’électricité est «particulièrement» marquée dans certains pays, comme aux États-Unis, où «près de la moitié de la croissance de la demande d’électricité (...) entre aujourd’hui et 2030 sera tirée par les centres de données», a souligné le directeur exécutif de l’AIE, Fatih Birol.

Ensemble, les États-Unis, l’Europe et la Chine représentent aujourd’hui environ 85 % de la consommation des centres de données. Le premier défi est donc de trouver de l’électricité abordable et abondante. «D’ici à 2030, les énergies renouvelables couvriront près de la moitié de l’augmentation de la demande mondiale d’électricité pour les centres de données, suivies de près par le gaz naturel et le charbon», le nucléaire gagnant des parts après 2030, selon l’AIE.

Plus de charbon
«Le moyen le moins coûteux de répondre à cette demande croissante sera d’accélérer la mise en place d’énergies renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire, complétée par le stockage dans des batteries», souligne aussi Euan Graham, analyste chez Ember. Mais aujourd’hui, 30 % de cette électricité est issue du charbon, un combustible ultrapolluant dont le président américain Donald Trump promet de «doper» l’extraction afin de répondre notamment aux ambitions de l’IA.

Dans cette situation, la course aux centres de données fera inéluctablement grimper les émissions liées à la consommation électrique de 180 millions de tonnes de CO₂ aujourd’hui à 300 millions de tonnes d’ici 2035, une part toutefois minime à l’échelle des émissions mondiales estimées en 2024 (41,6 milliards de tonnes), tempère l’AIE. Elles resteront «inférieures à 1,5 % des émissions totales du secteur de l’énergie» sur la période, mais elles font partie de celles «qui augmentent le plus rapidement», précise l’Agence.

Plus d’émissions, possibles compensations
Selon l’AIE, ces émissions de gaz à effet de serre pourraient être compensées par des économies d’émissions trois à cinq fois plus importantes, grâce aux gains d’efficacité et aux innovations induites par l’IA dans l’économie (énergie, transports, bâtiments, industrie), avance l’AIE. Prudente, elle souligne toutefois que «l’adoption (généralisée) de l’IA n’est pas garantie et pourrait être annulée par des effets de rebond et une augmentation de la consommation de combustibles fossiles», si leurs coûts baissent.

Autrement dit, l’IA n’est «pas une solution miracle» de transition énergétique et une «politique proactive» reste nécessaire.

Des chiffres qui parlent...

3 % de la consommation électrique d’ici 2030

De 1 % de la demande électrique mondiale en 2005, la consommation pour les centres de données est passée à 1,5 % en 2024, et ses besoins devraient doubler pour atteindre 3 % d’ici 2030. L’agence souligne toutefois que cette consommation est et restera une part modeste de la demande électrique mondiale.

20 % de l’électricité de l’Irlande

Les centres de données mettent déjà les réseaux électriques à rude épreuve dans certaines parties du monde. En Irlande, ils consomment déjà environ 20 % de l’électricité du pays.

40 % d’électricité d’origine fossile

Les énergies renouvelables fourniront la majeure partie de l’électricité supplémentaire consommée par les centres de données jusqu’en 2035. Toutefois, à ce moment, les énergies fossiles représenteront encore 40 % de tout l’approvisionnement.

Des émissions en hausse de 66 % en 2035

Du fait de cette dépendance aux énergies fossiles, carburant du changement climatique, les émissions indirectes liées à la consommation d’électricité des centres de données passent de 180 millions de tonnes de CO₂ aujourd’hui à 300 millions de tonnes en 2035, une hausse de 66 %. Et elles pourraient culminer jusqu’à 500 millions de tonnes dans un scénario dit de «décollage» des centres de données.

Beaucoup d’énergie, et beaucoup d’eau aussi

En plus de consommer beaucoup d’énergie, une importante quantité d’eau est nécessaire pour refroidir les infrastructures qui abritent les centres de données utilisés par les plateformes d’IA comme ChatGPT.

Selon des travaux menés conjointement par le Washington Post et l’Université de la Californie, demander l’aide de ChatGPT pour rédiger un courriel de 100 mots équivaudrait à gaspiller un peu plus d’une bouteille d’eau, soit 519 ml.

Pour générer des images — on peut par exemple penser aux starter packs de ChatGPT, qui causent une véritable frénésie depuis le mois d’avril —, c’est encore pire: une seule image nécessiterait deux à cinq litres d’eau, selon une étude de l’université Carnegie Mellon

Enfin, selon des chercheurs de l’Université de la Californie, la consommation d’eau attribuable à l’IA pourrait atteindre entre 4,2 et 6,6 milliards de mètres cubes d’ici 2027.

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