Et si la chaleur des supercalculateurs, de Casablanca à Cape Town, cessait de se perdre ? Avec le refroidissement biphasé direct sur puce, l’énergie pourrait être captée au plus près du silicium puis valorisée via des cycles ORC pour produire de l’électricité. À la clé : quasi-zéro eau, PUE au ras du sol, coûts en chute libre et micro-réseaux résilients. Comment transformer les datacenters africains en centrales de récupération, sobres et rentables ?

Les centres de données et supercalculateurs africains commencent à générer d’énormes quantités de chaleur, notamment dans des pays comme le Maroc (Toubkal, ~3,15 pétaflops) [1] et l’Afrique du Sud (Lengau, classé au Top500 jusqu’en 2019) [6]. Plutôt que de dissiper cette chaleur, de nouvelles stratégies visent à la valoriser en énergie réutilisable.

L’idée est de capter la chaleur « fatale » au plus près de sa source (puces CPU/GPU) via un refroidissement direct sur puce biphasé (par ébullition pool-boiling d’un fluide diélectrique) pour extraire efficacement la chaleur [2]. Ce refroidissement deux-phases maintient les puces à température sûre sans eau et quasiment sans énergie supplémentaire, éliminant la consommation d’eau (WUE ≈ 0) même sous climat chaud [2][3].

C’est un atout crucial en Afrique où l’eau est souvent rare. De plus, cette approche réduit drastiquement les besoins énergétiques du refroidissement – jusqu’à 80 % d’économie par rapport à l’air, ce qui permet d’atteindre un PUE proche de 1,05 [1][2]. Concrètement, un centre de données de 1 MW qui adopterait ce système économiserait des milliers de dollars en électricité et éviterait la consommation de plus de 4 millions de litres d’eau par jour pour le refroidissement traditionnel [3].

Cette optimisation renforce la durabilité énergétique, d’autant que certains supercalculateurs africains exploitent déjà les énergies renouvelables : par exemple, le système Toubkal peut fonctionner à pleine charge sur une alimentation 100 % solaire grâce à une ferme photovoltaïque de 1 MW installée sur le site [4]. La récupération de chaleur viendrait compléter ce tableau en transformant ces data centers en infrastructures nettes contributrices d’énergie propre, alignées avec les objectifs climatiques globaux.

La mise en œuvre d’une telle stratégie en Afrique reposerait sur l’intégration de technologies éprouvées de récupération d’énergie. La chaleur captée via des plaques froides à ébullition est acheminée dans un circuit fermé où le fluide vaporisé cède son énergie à un système de conversion, typiquement un cycle organique de Rankine (ORC). Des travaux scientifiques montrent que les ORC sont la solution la plus adaptée pour valoriser la chaleur de basse température des centres de données et la convertir en électricité [5].

Bien que le rendement de conversion reste modeste (environ 3 à 7 % d’électricité récupérée selon le fluide utilisé) [5], l’impact cumulé est significatif à l’échelle d’un grand centre. Par exemple, sur 1 MW de chaleur dissipée, une ORC peut restituer de l’ordre de 50 kW électriques – de quoi alimenter une partie des serveurs ou des auxiliaires du site. Cette électricité réinjectée localement réduit la consommation nette du centre et peut même soutenir le micro-réseau d'un campus [5][7].

Sur le plan technique, la transition nécessiterait d’équiper les data centers de nouvelle génération (et les installations existantes, si possible) de systèmes de refroidissement deux-phases couplés à des micro-turbines ORC. Des partenariats avec des fournisseurs spécialisés seraient essentiels pour former le personnel et adapter ces solutions aux conditions locales (températures ambiantes élevées, réseaux électriques parfois fragiles, etc.).

Économiquement, l’investissement initial se justifie par les économies opérationnelles : une réduction de plus de 80 % des coûts de refroidissement et la revente ou l’auto-consommation de l’énergie récupérée améliorent grandement le retour sur investissement [2][1]. En Allemagne, l’utilisation de la chaleur de serveurs pour chauffer des bâtiments a déjà permis d’atteindre un ERE ≈ 0,62 (beaucoup d’énergie réutilisée) et d’économiser ~70 000 € par an en énergie totale [1].

De même, les centres africains, en convertissant un défi thermique en ressource, pourraient non seulement s’affranchir de contraintes (eau, électricité coûteuse) mais aussi créer de la valeur : approvisionnement électrique stable pour des campus technologiques, chauffage d’installations industrielles ou agricoles voisines, etc.

En somme, l’essor de l’IA et du HPC en Afrique offre l’opportunité de bâtir des infrastructures plus sobres et circulaires, où chaque watt est exploité deux fois – d’abord pour le calcul, puis pour l’énergie qu’il peut restituer [2]. Cette approche, soutenue par des études récentes et des innovations industrielles, pourrait positionner l’Afrique à la pointe de la durabilité numérique tout en réduisant les coûts à long terme.

Sources

[1] DatacenterDynamics – Description du supercalculateur « Toubkal » (UM6P, Maroc) de 3,15 PFlops, classé 98ᵉ mondial en 2021, et contexte HPC africain (Maroc, Afrique du Sud). DatacenterDynamics – Cas Cloud&Heat (Dresde) : réutilisation de chaleur pour chauffer des logements, PUE partiel jusqu’à 1,01 et PUE global ~1,05 grâce à l’export de chaleur (ERE = 0,62) DatacenterDynamics – Économie annuelle estimée (~70 k€ et 180 tonnes CO₂) en récupérant la chaleur des serveurs (Cloud&Heat), illustration des gains économiques réalisables..

[2] ZutaCore Blog – Avantages du refroidissement direct sur puce biphasé (HyperCool), fluide diélectrique en circuit fermé, élimination de l’eau et efficacité énergétique. Données sur la réduction de 82 % de la consommation énergétique de refroidissement avec le deux-phase, améliorant fortement le ROI.Communiqué ZutaCore/SoftBank (2025) – Vision d’un refroidissement durable permettant une réutilisation 100 % de la chaleur dissipée, pour des centres de données à bilan énergétique net positif. blog.zutacore.com

[3] Onopia (citation) – Consommation typique d’eau d’un grand centre de données (100 MW : ~4,2 millions de litres/jour) avec refroidissement classique, soulignant l’intérêt d’un WUE nul. onopia.com

[4] UM6P – Communiqué sur le Supercalculateur Toubkal (Maroc) fonctionnant à 100 % sur énergie solaire grâce à 1 MWc de panneaux photovoltaïques intégrés. toubkal.um6p.ma

[5] Corigliano et al. (2024, Applied Sciences) – Revue scientifique sur la valorisation de la chaleur de centre de données par ORC : l’ORC identifiée comme solution la plus adaptée pour produire de l’électricité (rendements typiques 3–7 %).

[6] Odetayo, B. J. (2024, September 17). Towards enhancing computational capabilities in Africa: The University of Benin HPC initiative [Slide deck]. ASP Online Seminars. CERN Indico.

[7] Corigliano et al. (2024) – Avantages énergétiques et environnementaux de la récupération de chaleur (amélioration de l’efficacité électrique, réduction des émissions).