Alors que le monde devient de plus en plus connecté, la demande d'appareils numériques augmente et les centres de données fonctionnent 24 heures sur 24. Exyte travaille constamment sur des solutions techniques pour surmonter les défis environnementaux qui accompagnent cette demande. Les centres de données et les usines de fabrication de semi-conducteurs (fabs) à haut rendement énergétique jouent un rôle essentiel à cet égard, tout comme ExyCell® d'Exyte pour l'industrie biopharmaceutique et des sciences de la vie. Les experts d'Exyte, Taib Shabbir, Manfred Engelhard et Luca Mussati, travaillent en étroite collaboration pour intégrer la durabilité dans ces industries.
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Le chemin vers la durabilité commence au stade de la planification
"Mon rôle principal est de décarboniser les usines de semi-conducteurs que nous construisons pour nos clients", explique Shabbir, qui travaille dans le domaine du développement durable depuis une quinzaine d'années. La fabrication de semi-conducteurs est par nature une opération à forte intensité énergétique. Bien que les fabricants de puces soient déterminés à réduire leurs émissions de carbone, tous les sites ne disposent pas d'une quantité suffisante d'énergie verte disponible sur le réseau. Les combustibles fossiles dominent encore le secteur de l'énergie dans de nombreuses régions du monde.
"Chez Exyte, nous savons que les mesures de développement durable doivent être envisagées dès le stade de la planification, avant la construction d'une nouvelle usine, afin d'avoir un impact plus important sur la réduction de l'empreinte carbone pendant les opérations des clients". Il est plus complexe et plus coûteux de mettre en œuvre de telles mesures dans une installation déjà pleinement opérationnelle. "En résumé, plus nous planifions tôt, moins le coût est élevé et plus l'impact est important", ajoute Shabbir.
Les ingénieurs comme Shabbir analysent chaque source d'émission de carbone et sa quantité au sein de l'usine. Ils examinent le carbone incorporé dans les matériaux de construction et les émissions produites pendant la construction et l'exploitation. "Nous n'utilisons que la quantité de béton nécessaire, car c'est un matériau de construction à forte intensité de carbone", explique Shabbir. "Dans la mesure du possible, nous préférons utiliser l'acier, qui a un contenu recyclé plus élevé et qui est plus facile à recycler, plutôt que le béton."
Solutions pour la consommation d'eau et d'électricité
Une fois construite, une usine de semi-conducteurs a besoin de beaucoup d'électricité et d'eau pour sa production et son fonctionnement. Les wafers, disques de silicium sur lesquels sont créés les semi-conducteurs, subissent des centaines de traitements et de nettoyages à l'aide de divers gaz, produits chimiques et eau ultra-pure. Les eaux usées doivent à leur tour être traitées avant d'être réintroduites dans le cycle de l'eau.
"Exyte possède l'expertise nécessaire pour permettre aux usines de recycler un pourcentage élevé d'eaux usées", explique M. Shabbir. La modélisation numérique et la simulation dynamique peuvent nous aider à trouver l'équilibre entre l'utilisation de l'électricité et de l'eau", explique M. Shabbir.
"La durabilité est la clé de la croissance
Exyte met particulièrement l'accent sur la décarbonisation par le biais de solutions technologiques. C'est l'une des raisons pour lesquelles Shabbir apprécie de faire partie de l'équipe d'Exyte. "Travailler pour une entreprise qui met l'accent sur le développement durable est important, car je veux contribuer à créer un monde meilleur pour la prochaine génération. C'est un objectif qui n'est pas en contradiction avec les ambitions économiques d'Exyte et de nos clients. La durabilité est la clé de la croissance", conclut-il.
Les semi-conducteurs ont également un impact sur l'efficacité énergétique d'autres industries, telles que les centres de données. Les solutions technologiques basées sur des semi-conducteurs de haute qualité peuvent limiter les besoins en énergie et réduire le refroidissement dans les centres de données.
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Rendre les centres de données plus durables
Au siège d'Exyte à Stuttgart, Manfred Engelhard est l'expert en la matière pour les solutions de centres de données durables. En tant que directeur de la technologie, il a plus de 30 ans d'expérience dans le développement et la fourniture de solutions efficaces sur le plan énergétique. Laisser un meilleur environnement aux générations futures est un sujet qui lui tient à cœur.
Pour Engelhard, comme pour Shabbir, la durabilité commence par une planification prudente du bâtiment et de sa construction. Quels sont les matériaux de construction qui sont particulièrement durables, qui ont un faible taux de carbone incorporé ou qui contiennent du contenu recyclé ? De nombreux matériaux de construction, tels que les colonnes de soutien en acier, peuvent être réutilisés.
Dans la construction de centres de données, des matériaux de construction alternatifs tels que le béton à faible teneur en carbone et le bois sont souvent une bonne alternative au béton et à l'acier en raison de leur faible teneur en carbone. Des stratégies telles que la réduction de la hauteur des étages et de la taille de l'ensemble du bâtiment sont axées sur une utilisation optimale des ressources. Des solutions technologiques bénéfiques pour l'environnement, telles que des carburants sans CO2 pour le fonctionnement des générateurs, sont également adoptées dans les centres de données", déclare M. Engelhard.
"Les centres de données sont indispensables à notre mode de vie moderne, non seulement pour nos activités quotidiennes, mais aussi pour les applications d'intelligence artificielle, la conduite autonome, les sciences de la vie et la recherche."
Autant de chevaux que 630 Volkswagen Golfs
Les centres de données ont besoin de beaucoup d'énergie. Exyte construit des centres de données pour des fournisseurs de cloud à grande échelle, qui mettent en réseau des millions de serveurs à travers le monde. L'énergie nécessaire au fonctionnement d'un seul centre de données peut atteindre plus de 60 mégawatts.
Pour schématiser, 60 mégawatts d'énergie équivalent à plus de 80 000 chevaux-vapeur. C'est autant que huit trains à grande vitesse ou environ 630 Volkswagen Golf. Ces 60 mégawatts alimentent non seulement les nombreux serveurs de l'installation, mais aussi les systèmes de refroidissement et de soutien de l'installation. Sans système de refroidissement, les serveurs surchaufferaient rapidement, ce qui entraînerait une panne du système.
Nous disposons déjà de technologies de "refroidissement direct de la puce" qui peuvent être utilisées pour collecter la chaleur directement au niveau de la puce des serveurs et la transmettre aux services publics municipaux, par exemple pour chauffer des quartiers résidentiels entiers", explique M. Engelhard.
Il ajoute que cela nécessite toutefois que les municipalités ou les entreprises de services publics locales fournissent l'infrastructure nécessaire pour absorber la chaleur résiduelle pour les systèmes de chauffage urbain. "Chacun de nos centres de données permet l'utilisation de cette technologie et certaines municipalités sont intéressées par l'exploitation de cette ressource", précise M. Engelhard. Les réglementations européennes relatives à la réutilisation de la chaleur des centres de données et à l'efficacité énergétique accéléreront la tendance à la durabilité, comme la loi allemande "Energieeffizienzgesetz", une nouvelle loi sur l'efficacité énergétique.
Les centres de données ne sont pas seulement des consommateurs d'énergie
Engelhard considère les centres de données par rapport à leur environnement immédiat : que peuvent-ils rendre à l'environnement dans lequel ils opèrent ? Qu'il s'agisse de la récupération de la chaleur ou des situations d'urgence telles que les coupures de courant, leurs énormes générateurs de secours peuvent soutenir le réseau électrique afin d'éviter les pannes de courant : "Les centres de données ne se contentent pas de stocker vos données, ils veillent également à ce que les lumières restent allumées", explique M. Engelhard. Ici aussi, des discussions ont déjà eu lieu avec les opérateurs de réseaux électriques sur la manière dont ils peuvent bénéficier des centres de données dans les situations d'urgence des centrales électriques.
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Des innovations qui rendent les installations plus durables
Si les centres de données constituent un aspect important et significatif des technologies d'Exyte, ce n'est pas le seul secteur de l'entreprise qui a pour mission de créer un avenir meilleur pour la planète. La conception d'installations durables pour la biopharmacie et les sciences de la vie est également une source de motivation et de défis pour les employés d'Exyte.Il ne s'agit pas d'un secteur qui se contente de produire des médicaments qui sauvent des vies et qui sont à la fois purs et irréprochables, mais d'un secteur qui est soumis à des réglementations strictes en matière de production et de conception. En effet, les installations biopharmaceutiques et des sciences de la vie sont soumises aux règles des bonnes pratiques de fabrication (BPF). Celles-ci garantissent que les usines sont construites selon des normes élevées sans compromettre la qualité de la production. C'est là le principal défi pour les ingénieurs : concevoir des installations pharmaceutiques qui améliorent la durabilité sans compromettre les BPF.
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ExyCell® réduit les besoins en ressources
Luca Mussati, vice-président d'Exyte chargé de la technologie et de l'innovation pour la biopharmacie et les sciences de la vie, est passionné par le développement durable et pense qu'Exyte joue un rôle clé dans ce secteur. "La société développe de nouvelles solutions durables pour un client, qu'elle peut également proposer à d'autres entreprises après une mise en œuvre réussie", remarque-t-il, "Cette 'fertilisation croisée' fait d'Exyte un moteur d'innovation dans l'industrie".
L'une des principales innovations d'Exyte, le système modulaire de salle blanche ExyCell®, n'est pas seulement en avance sur la concurrence en matière d'installations préfabriquées flexibles, c'est aussi une solution durable. Le ventilateur à filtre intégré au plénum (PIFF) de l'ExyCell® pour le chauffage, la ventilation et la climatisation réduit la consommation d'énergie jusqu'à 50 %. Il peut être contrôlé numériquement via l'Internet des objets (IoT) et optimisé grâce aux jumeaux numériques et aux solutions d'intelligence artificielle pour minimiser la consommation d'énergie.
"Nous utilisons notre ingéniosité et notre expérience pour concevoir des installations plus efficaces sur le plan énergétique", explique M. Mussati. Cet ingénieur de formation ne cherche pas seulement à économiser le plus d'énergie possible sur le plan professionnel, mais aussi sur le plan personnel. "Je me déplace toujours en train lorsque c'est possible. En ce moment, je rénove ma maison pour la rendre plus économe en énergie. Toit solaire, pompe à chaleur. Il est important pour moi de laisser un monde meilleur à nos enfants."
