La Chine met en service un centre de données sous-marin alimenté par l’éolien au large de Shanghai

Un nouveau modèle de calcul en mer

La Chine a mis en service la première phase d’un centre de données installé sur les fonds marins près de Shanghai, conçu pour associer énergie éolienne offshore et refroidissement par l’océan. Construit par HiCloud, le projet démarre avec une installation de démonstration de 2,3 mégawatts, dont la capacité devrait atteindre 24 mégawatts. Le site se trouve au large de la zone spéciale de Lingang. La majeure partie de son électricité provient d’éoliennes offshore voisines, tandis que la chaleur est évacuée par la circulation d’eau de mer autour de caissons étanches abritant les serveurs. L’investissement s’élève à environ 1,6 milliard de yuans (environ 226 millions de dollars), et les exploitants visent une efficacité énergétique (PUE) de 1,15 ou moins, ce qui placerait le site parmi les installations les plus performantes de son genre.

Cette approche remet en cause une contrainte de longue date dans la conception des centres de données. Les campus traditionnels utilisent des groupes frigorifiques et des tours de refroidissement, qui peuvent consommer de 40 à 50 % de l’électricité d’un site. En tirant parti de la température fraîche et stable des fonds marins, l’installation sous-marine vise à ramener l’énergie consacrée au refroidissement sous la barre des 10 % de la consommation totale. Selon les concepteurs, la demande énergétique totale devrait diminuer d’environ 22,8 % par rapport à une installation terrestre équivalente. Le site réduit également de plus de 90 % l’emprise au sol et n’a pas besoin d’eau douce pour le refroidissement, deux enjeux particulièrement aigus dans les villes côtières densément peuplées comme Shanghai.

Le projet s’appuie sur plusieurs années d’essais en Chine. Au large de l’île de Hainan, HiCloud a déjà déployé une installation commerciale sous-marine à environ 35 mètres de profondeur, composée de modules résistants à la pression qui abritent chacun de 400 à 500 serveurs. Reliés entre eux, ces modules sont raccordés au continent par un câble sous-marin. Ils constituent une étape vers un cluster de plus grande envergure, dans le cadre du programme national « Eastern Data, Western Computing », qui vise à accroître les capacités et à mieux répartir le calcul sur le territoire.

Où et comment fonctionne le système

Le site de Shanghai se trouve au large, près de la zone spéciale de Lingang, dans la zone pilote de libre-échange de Chine (Shanghai). Des liaisons par fibre optique acheminent les données vers les modules immergés et en provenance de ceux-ci. Ancrés sur le fond marin, ils sont moins exposés aux mouvements provoqués par les tempêtes. Des câbles électriques raccordent le site à un parc éolien offshore qui fournit plus de 95 % de son électricité. La première phase d’exploitation portera sur un ensemble compact pouvant accueillir 198 baies de serveurs, avec une capacité d’extension grâce à l’ajout de modules lors de la phase suivante.

Comprendre les indicateurs d’efficacité

Les exploitants de centres de données suivent un indicateur appelé efficacité énergétique, ou PUE. Il correspond au rapport entre la puissance totale consommée par un site et celle fournie aux équipements informatiques. Un PUE théorique de 1,0 signifierait que chaque watt alimente les serveurs, sans aucune consommation pour le refroidissement ou les autres besoins. La politique nationale chinoise exige que les nouveaux centres de données affichent un PUE inférieur à 1,25 d’ici fin 2025. Le site sous-marin est conçu pour ne pas dépasser 1,15. Ce résultat serait comparable à celui des meilleurs centres terrestres dotés de systèmes avancés de refroidissement et de gestion de l’énergie, et bien inférieur à celui de nombreuses installations anciennes, dont le PUE reste supérieur à 1,4.

Refroidissement et consommation énergétique

L’eau de mer possède une forte capacité thermique et une température stable, ce qui en fait un moyen efficace d’évacuer la chaleur résiduelle. Dans le système de Lingang, elle circule dans des échangeurs thermiques fixés aux caissons des serveurs et absorbe la chaleur, qui est ensuite dissipée dans la masse d’eau environnante. Cette méthode évite le recours aux grands ventilateurs, groupes frigorifiques et systèmes de refroidissement par évaporation utilisés à terre. Comme les modules sont isolés de l’air et maintenus à une température stable, les composants électroniques sont également à l’abri de la poussière, des variations d’humidité et des vibrations causées par les personnes et les équipements. Ces conditions peuvent prolonger la durée de vie du matériel et réduire les pannes, comme l’ont indiqué de précédents essais sous-marins menés par d’autres entreprises.

Pourquoi la Chine agit maintenant

La demande de calcul, portée par l’intelligence artificielle, la vidéo, le commerce électronique et l’industrie connectée, augmente rapidement. L’entraînement et l’exécution des modèles d’IA modernes nécessitent des clusters denses de processeurs graphiques et tensoriels, qui consomment beaucoup d’électricité et dégagent une forte chaleur. Dans le même temps, les municipalités doivent composer avec des contraintes croissantes en matière de foncier, d’eau et d’émissions. Installer un centre de données en mer permet de répondre à chacune d’elles. La mer de Chine orientale bénéficie d’abondantes ressources éoliennes : les promoteurs du projet évoquent plus de 3 000 heures d’utilisation par an. Les fonds marins offrent, eux, une stabilité thermique naturelle propice au refroidissement.

Le plan de Shanghai prévoit une forte hausse des capacités de calcul intelligent et de la production industrielle d’ici le milieu de la décennie, avec un objectif de 200 exaFLOPS de puissance de calcul et une industrie du cloud intelligent pesant plusieurs centaines de milliards de yuans d’ici 2027. Construire des capacités à proximité des sources de données tout en utilisant les énergies renouvelables locales réduit les pertes de transport et la latence pour les utilisateurs du littoral. Le projet complète également la stratégie nationale, qui oriente une partie des charges de travail vers de grands campus dans l’ouest du pays. Le site sous-marin réduit presque à néant l’emprise au sol et la consommation d’eau douce, ce qui limite les pressions sur l’environnement local par rapport à la construction d’un grand campus terrestre.

Les promoteurs du projet visent également un déploiement à grande échelle. HiCloud et ses partenaires, notamment Shenergy Group, la branche shanghaïenne de China Telecom, INESA et CCCC Third Harbor Engineering, ont signé un accord pour développer un cluster bien plus important, avec l’ambition d’atteindre 500 mégawatts de capacité sous-marine alimentée par l’éolien offshore. Cet objectif ferait passer le concept du stade de la démonstration à celui d’une solution courante pour développer les capacités de calcul nationales.

Impacts environnementaux et marins

Tout projet rejetant de la chaleur dans l’océan doit maîtriser son panache thermique. L’eau plus chaude contient moins d’oxygène dissous et peut fragiliser la faune marine, en particulier en été et lors des vagues de chaleur marines. Les promoteurs indiquent que les essais des premières installations pilotes ont révélé une hausse de moins d’un degré Celsius dans les eaux voisines, mais une surveillance continue sera essentielle à mesure que les capacités augmenteront. Des diffuseurs, une régulation intelligente des débits qui les réduit pendant les périodes sensibles et un choix minutieux des emplacements, à l’écart des habitats vulnérables, peuvent contribuer à limiter les effets du projet.

Au-delà de la chaleur, les ingénieurs doivent aussi prendre en compte le bruit, les champs électromagnétiques autour des câbles électriques et de données, ainsi que le risque que les travaux de construction ou de maintenance perturbent les écosystèmes benthiques. Les dispositifs antisalissures des parois extérieures des modules devraient éviter les revêtements toxiques, et les mesures de lutte contre la corrosion ne doivent pas contaminer les eaux environnantes. Les autorités exigeront probablement des études d’impact détaillées, des relevés de référence et la publication régulière de données sur la température de l’eau, le bruit et la vie marine à proximité du site. Avec un contrôle rigoureux, les économies d’énergie et d’eau permises par le refroidissement océanique peuvent être conciliées avec la protection de l’environnement local.

Sécurité, résilience et maintenance

Installer des serveurs sur les fonds marins fait apparaître de nouveaux risques. Les câbles et les modules peuvent être endommagés par des ancres, des engins de pêche, des tempêtes ou des actes de sabotage. Les exploitants peuvent atténuer certains de ces risques en établissant des zones d’exclusion, en enfouissant les câbles ou en les protégeant, en recourant à la surveillance sonar et en installant des alertes détectant toute activité inhabituelle autour du site. Des chercheurs ont également averti que des interférences sonores pourraient, dans de rares circonstances, affecter des équipements sensibles, d’où l’importance de la surveillance acoustique et d’un blindage robuste dès la conception et pendant l’exploitation.

L’environnement océanique peut aussi améliorer la fiabilité. Les modules sont étanches, exempts de poussière et maintenus à une température et à un taux d’humidité stables. Cela réduit la corrosion et les contraintes mécaniques. Lors d’essais antérieurs à l’étranger, les taux de panne du matériel se sont révélés bien inférieurs à ceux des centres terrestres classiques. Des conditions stables permettent aux équipements de distribution électrique, de stockage et d’interconnexion de fonctionner dans des tolérances strictes, un point crucial pour les clusters d’entraînement de l’IA qui nécessitent des réseaux à hautes performances.

La maintenance prend une autre forme. Les ingénieurs ne peuvent pas entrer dans une salle sous-marine pour remplacer un composant. Le système doit donc être modulaire. En cas de panne d’une baie ou d’une unité d’alimentation, les exploitants remplacent un module entier ou extraient un caisson étanche qui est remonté à la surface lors d’une intervention planifiée. Le développement d’organismes marins, la corrosion et l’état des joints détermineront les calendriers d’inspection. Une conception permettant une récupération et une remise en service rapides, grâce à des interfaces claires et à des pièces standardisées, fera la différence entre un concept séduisant et un service pratique et résilient.

Économie et montée en puissance

Les coûts d’investissement sont élevés. Un projet de plusieurs centaines de millions de dollars couvre les caissons sous-marins, les travaux maritimes, les équipements spécialisés d’alimentation électrique et de refroidissement, ainsi que le raccordement à un parc éolien offshore. Pourtant, les coûts d’exploitation peuvent être intéressants si le PUE reste proche de 1,15 et si le site s’approvisionne directement auprès des éoliennes locales. Dans un centre de données moderne, l’électricité représente le principal poste de dépenses. Un PUE plus bas signifie qu’une plus grande part de cette électricité sert au calcul plutôt qu’aux équipements auxiliaires. Dans les villes où le foncier et l’eau sont rares, les économies réalisées sur les terrains, les tours de refroidissement et les droits d’accès à l’eau comptent également.

Les opérations en mer entraînent leurs propres surcoûts. Les retards dus aux conditions météorologiques augmentent les coûts et l’incertitude. Les assurances, les navires et les équipes spécialisées font grimper les prix. L’expérience et la standardisation peuvent réduire une partie de ces coûts. La filière chinoise de l’éolien offshore est bien établie, ce qui peut contribuer à maîtriser les prix et les délais. Si le site de Lingang se révèle fiable et facile à entretenir, la construction de capacités supplémentaires deviendra plus rentable. Des partenariats avec de grands opérateurs de réseau et des entreprises énergétiques peuvent également contribuer à remplir les baies avec des clients payants et à coordonner le projet avec la planification du réseau électrique.

Comparaison avec les premières tentatives

Les centres de données sous-marins ne sont pas une idée nouvelle. Il y a une dizaine d’années, le projet Natick de Microsoft a testé une capsule en acier étanche au large de la côte Pacifique, puis déployé une unité de 12 mètres dotée de 864 serveurs au large des îles Orcades. L’entreprise a fait état de taux de panne très faibles, probablement favorisés par la stabilité de l’environnement et l’intérieur rempli d’azote. Elle a mis fin au programme de recherche en 2024, indiquant qu’elle ne commercialiserait pas le concept. Le projet de Shanghai prend une autre direction. Il est associé à un parc éolien offshore, vise un PUE plus bas et s’inscrit dans un plan plus vaste de la ville et du pays visant à accroître les capacités de calcul.

D’autres entreprises et pays étudient des systèmes refroidis par l’océan ou installés sous l’eau. Des start-up ont proposé de petits modules sous-marins près des côtes, tandis que des équipes de recherche en Corée du Sud, au Japon et à Singapour ont étudié le refroidissement marin et les sites d’implantation. À terre, les exploitants continuent d’améliorer l’efficacité grâce au refroidissement liquide à eau tiède, à la réutilisation de la chaleur dans les réseaux énergétiques urbains et à de nouvelles architectures de puces moins gourmandes en énergie. Le modèle sous-marin devra démontrer que ses avantages dépassent ceux des meilleures solutions terrestres, une fois pris en compte l’ensemble des coûts et des risques.

Les prochaines étapes à suivre

La phase de démonstration près de Shanghai fournira des données concrètes sur le PUE, la fiabilité et les procédures d’intervention en mer. Des audits indépendants du bilan énergétique et des performances environnementales seront importants pour instaurer la confiance du public. Le suivi des variations de température de l’eau autour des points de rejet, la mesure du bruit et le relevé des espèces marines permettront de déterminer si des déploiements à grande échelle sont compatibles avec les écosystèmes locaux. Les autorités de régulation peuvent intégrer ces obligations de transparence aux permis et à leur renouvellement.

Deux étapes détermineront l’évolution à court terme du projet. La première sera le passage de 2,3 mégawatts aux 24 mégawatts prévus, qui permettra de vérifier si l’installation et la maintenance peuvent monter en puissance sans difficulté. La seconde concerne les progrès vers l’objectif de 500 mégawatts annoncé par le promoteur et ses partenaires. Il faudra pour cela davantage d’espace, plus d’éoliennes et des raccordements renforcés au réseau. Le projet nécessitera également des modules standardisés, des procédures de maintenance clairement définies et des chaînes d’approvisionnement capables de livrer rapidement les équipements. Si le modèle fait ses preuves à Shanghai, d’autres régions côtières bénéficiant d’un fort potentiel éolien offshore et confrontées à des contraintes foncières pourraient chercher à le reproduire.

Points clés

• HiCloud a mis en service un centre de données sur les fonds marins au large de Shanghai. L’installation de démonstration démarre avec une capacité de 2,3 mégawatts, qui devrait atteindre 24 mégawatts.
• Plus de 95 % de l’électricité du site provient de l’éolien offshore, et l’eau de mer assure le refroidissement.
• Les exploitants visent un PUE de 1,15 ou moins, inférieur à l’objectif national chinois de 1,25 pour les nouveaux centres de données d’ici fin 2025.
• Les concepteurs estiment que la consommation électrique totale sera réduite d’environ 22,8 % par rapport à un site terrestre comparable, et que l’énergie consacrée au refroidissement tombera sous la barre des 10 % de la consommation totale.
• Le projet coûte environ 226 millions de dollars. L’installation initiale peut accueillir 198 baies de serveurs dans des modules résistants à la pression.
• Lors d’essais antérieurs en Chine, à Hainan, des modules ont été installés à environ 35 mètres de profondeur. Chacun abritait de 400 à 500 serveurs et était relié au rivage par un câble sous-marin.
• Parmi les avantages figurent une emprise au sol réduite de plus de 90 % et l’absence de consommation d’eau douce pour le refroidissement.
• HiCloud et ses partenaires ambitionnent de construire un cluster sous-marin de 500 mégawatts alimenté par l’éolien offshore.
• Le contrôle environnemental portera sur les rejets de chaleur, le bruit et les effets des câbles sur la vie marine, en particulier lors des périodes chaudes.
• Des essais sous-marins menés à l’étranger ont fait état de faibles taux de panne du matériel, mais l’exploitation à grande échelle en mer pose encore des défis en matière de maintenance, de sécurité et de coûts.