L'IA alimente une forte augmentation de la consommation électrique des centres de données. Mais le réseau n'est pas prêt.
L'essor rapide de l'intelligence artificielle, alimenté par de grands modèles de langage comme ChatGPT, entraîne une hausse sans précédent de la demande d'électricité des centres de données aux États-Unis. Cet appétit croissant pour l'énergie exerce une pression croissante sur le réseau électrique vieillissant du pays, entraînant une baisse de la qualité de l'électricité, des risques accrus de pannes et de nouveaux défis pour les infrastructures résidentielles. Face à l'adoption accélérée de l'IA, le besoin d'un réseau plus intelligent et plus résilient est devenu urgent. Cet article examine l'ampleur de l'impact, les vulnérabilités qu'il révèle et les mesures que les services publics, les régulateurs et les fournisseurs de technologies doivent prendre pour garantir que le réseau puisse suivre le rythme de la révolution de l'IA.
Le lancement de ChatGPT par OpenAI le 30 novembre 2022 a déclenché une course mondiale à l'intelligence artificielle (IA). La capacité du chatbot à générer des réponses de type humain et à s'attaquer à des tâches complexes a marqué une avancée majeure dans l'IA. Il a incité des concurrents comme Google, Meta et Anthropic à accélérer leurs propres modèles linguistiques à grande échelle (LLM).
Mais l'essor de l'IA exerce une pression considérable sur les infrastructures physiques. L'IA entraîne une forte hausse de la demande d'électricité, les entreprises construisant de nouveaux centres de données pour supporter des charges de travail informatiques de plus en plus intensives.
Cet article se concentre sur les États-Unis, examinant la hausse prévue de la demande d'électricité des centres de données pilotés par l'IA, son impact sur le réseau électrique et les raisons pour lesquelles les services publics et les régulateurs doivent moderniser de toute urgence le réseau pour suivre le rythme de cette transformation.
Comment l'IA remodèle la demande d'électricité aux États-Unis
L'IA est rapidement devenue l'une des innovations les plus marquantes du XXIe siècle. Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), les grands modèles linguistiques tels que ChatGPT ont atteint un taux d'adoption de 40 % aux États-Unis en deux ans. Ce rythme dépasse celui de la croissance initiale d'Internet et des ordinateurs personnels (graphique 1).
Graphique 1 : L'adoption de l'IA générative dépasse celle des technologies précédentes sur le lieu de travail
Deux ans après sa sortie commerciale, l'IA générative a atteint un taux d'adoption de 40 % aux États-Unis.
Cette adoption rapide a un coût énergétique important. L'entraînement et l'exécution de ces modèles nécessitent une puissance de calcul colossale, ce qui accroît la pression sur les centres de données et propulse la consommation d'électricité à des niveaux records. L'un des principaux facteurs à l'origine de cette tendance est la transition des serveurs traditionnels basés sur CPU vers des systèmes alimentés par GPU. Les GPU, bien que moins économes en énergie que les puces spécialisées, dominent aujourd'hui les charges de travail de l'IA grâce à leur puissance de traitement parallèle.
Selon une estimation, une seule requête ChatGPT consomme près de dix fois plus d'électricité qu'une recherche Google classique. Cela équivaut à peu près à faire fonctionner une ampoule LED basse consommation pendant une heure (graphique 2).
Graphique 2 : Un système alimenté par l'IA nécessite plus d'énergie qu'une recherche Google standard
Avec le développement des infrastructures GPU, la consommation énergétique des centres de données aux États-Unis a fortement augmenté. Elle est passée de 176 térawattheures en 2018, soit environ 1,9 % de la consommation nationale d'électricité, à plus de 4,4 % en 2023. Le ministère de l'Énergie prévoit que cette part pourrait augmenter considérablement, atteignant jusqu'à 12 % dans les années à venir (graphique 3).
Graphique 3 : La consommation d'électricité des centres de données américains augmente avec la croissance de l'IA
La demande d'électricité des centres de données pourrait atteindre jusqu'à 12 % de la consommation totale d'électricité aux États-Unis d'ici 2028.
Pour mettre cette croissance en contexte, l’augmentation prévue de la consommation d’électricité des centres de données américains entre 2023 et 2028 dépasse la consommation totale d’électricité du Royaume-Uni en 2023, qui desservait environ 28 millions de foyers .
Alors que la demande d’électricité s’accélère, la stabilité du réseau électrique américain devient une préoccupation centrale pour les services publics, les régulateurs et le secteur des centres de données.
Le réseau sous tension
La plupart des Américains utilisent leurs appareils électroménagers sans se soucier de l'électricité qu'ils consomment. Mais dans certaines régions du pays, cette alimentation électrique devient moins fiable.
L'expansion des centres de données d'IA accroît non seulement la demande en électricité, mais perturbe également la circulation de l'électricité dans les réseaux locaux. Dans les zones où se trouvent de nombreux serveurs énergivores, les fluctuations de tension deviennent plus fréquentes.
Selon une analyse de Bloomberg, les données de capteurs de plus de 700 000 foyers montrent une nette tendance à la baisse de la qualité de l'électricité à proximité des pôles d'IA en pleine expansion. Les distorsions les plus importantes ont été enregistrées dans un rayon de 32 kilomètres autour des principaux centres de données (graphique 4).
Graphique 4 : Les centres de données IA sont liés à une baisse de la qualité de l'énergie
Les données des capteurs révèlent de graves distorsions de puissance dans un rayon de 20 miles autour d'une infrastructure d'IA à croissance rapide aux États-Unis
L'analyse des données des capteurs par Bloomberg a révélé que, dans un comté américain moyen, environ 1,7 % des capteurs enregistraient au moins une valeur mensuelle supérieure au seuil de 8 % de mauvaises harmoniques. Dans le comté de Loudoun, où se trouvent la plupart des centres de données du nord de la Virginie, ce chiffre était plus de quatre fois supérieur.
Dans le comté voisin de Prince William, où d'importantes capacités de centres de données ont récemment été ajoutées, environ 6 % des 1 100 capteurs résidentiels présentaient une distorsion harmonique excessive. La quasi-totalité de ces mesures provenaient de foyers situés à moins de 11 kilomètres des principaux centres de données. Deux douzaines de capteurs ont enregistré des niveaux à deux chiffres, certains atteignant même 12,9 %.
Graphique 6 : La qualité de l'énergie reste stable même loin des centres de données d'IA
Le comté de York, en Virginie, présente une distorsion harmonique constamment faible, bien en dessous du seuil de 3 %, sans activité de centre de données à proximité.
Au-delà des problèmes de qualité de l'énergie, les centres de données représentent également un risque croissant pour la stabilité du réseau. Une mesure de sécurité standard dans le secteur des centres de données consiste à se déconnecter du réseau et à basculer sur les générateurs locaux lorsque les niveaux de tension ou de fréquence dépassent les seuils autorisés. Cela protège les équipements sensibles des dommages. Mais lorsque plusieurs installations se déconnectent simultanément, cela provoque une chute soudaine de la demande, libérant une surtension électrique dans le système. Ce déséquilibre peut déstabiliser le réseau et augmenter le risque de pannes.
La menace devrait s'accroître avec la mise en service de nouveaux centres de données . La North American Electric Reliability Corporation, l'agence fédérale responsable de la fiabilité du réseau, a averti dans son évaluation de la fiabilité à long terme de 2024 que la croissance rapide des grands centres de données présentait un risque émergent pour la stabilité du réseau. L'inquiétude porte sur le comportement de ces installations en cas de panne, notamment la déconnexion automatique de charges importantes, qui peut engendrer de graves difficultés opérationnelles.
Alors que le développement des centres de données s'accélère, l'urgence d'assurer l'adaptation du réseau électrique se fait de plus en plus pressante. Les services publics commencent à tirer la sonnette d'alarme. De nombreuses régions sont désormais confrontées à un double défi : répondre à une hausse historique de la demande d'électricité tout en stabilisant les infrastructures qui la fournissent.
Moderniser le réseau
Pour relever le défi de la forte demande d'électricité des centres de données et de la baisse de fiabilité du réseau, il faut un réseau électrique plus intelligent et plus résilient, capable d'intégrer davantage d'énergies renouvelables. Il doit être capable de gérer les variations rapides de charge, de détecter les tensions en temps réel et de réagir avant que les perturbations ne se propagent.
Pourtant, une grande partie du système américain, notamment au niveau de la distribution, repose encore sur des infrastructures vieillissantes. Si les investissements dans les énergies renouvelables ont fortement augmenté, les dépenses consacrées à la modernisation du réseau ont stagné. Dans un rapport de 2023 intitulé « Réseaux électriques et transitions énergétiques sécurisées » , l'Agence internationale de l'énergie a constaté que plus de 90 % des interruptions d'alimentation électrique aux États-Unis proviennent du réseau de distribution.
Les services publics américains ont commencé à investir dans le réseau avec un sentiment d'urgence renouvelé. Parmi les annonces pour 2025 :
Con Edison a proposé un plan d'investissement visant à investir plus de 21 milliards de dollars sur trois ans pour construire de nouvelles infrastructures, telles que des installations de transmission, de sous-station et de distribution.
Les réseaux de distribution, qui distribuent l'électricité directement aux consommateurs finaux, ont été le principal moteur des dépenses d'investissement des services publics au cours des deux dernières décennies. De 2003 à 2023, les investissements dans les infrastructures de distribution ont augmenté de 31,4 milliards de dollars US, soit une hausse de 160 %. Plus d'un cinquième de cette croissance s'est produite en une seule année. Entre 2022 et 2023, les dépenses ont augmenté de 6,5 milliards de dollars US pour atteindre un total de 50,9 milliards de dollars US, principalement grâce au remplacement et à la modernisation d'équipements vieillissants (graphique 7).
Graphique 7 : Ajouts annuels de capitaux aux États-Unis par secteur
Les entreprises technologiques interviennent également. Des entreprises comme Corinex, dotées de technologies d'amélioration du réseau, collaborent avec les services publics pour numériser le réseau de distribution basse tension grâce à la technologie haut débit sur ligne électrique. Ces systèmes fournissent des données en temps réel sur la tension, les harmoniques et les flux d'énergie , aidant les opérateurs à détecter les tensions plus tôt et à réagir plus efficacement. En améliorant la visibilité et la flexibilité au niveau local, nos outils aident les services publics à gérer les impacts plus larges des charges importantes en amont, comme celles des centres de données.
Mais la modernisation des infrastructures n'est qu'une partie de la solution. Les planificateurs et régulateurs de réseaux étudient de nouvelles normes d'interconnexion pour les charges importantes, en mettant l'accent sur l'implantation, la coordination en cas de panne et une meilleure communication entre les centres de données et les services publics.
Conclusion
L'IA n'est plus seulement une avancée technologique. Son essor impose des exigences réelles et croissantes au réseau électrique américain. Les centres de données, autrefois considérés comme de simples installations de traitement de l'information, sont désormais d'importants consommateurs d'énergie qui transforment la production, la distribution et la gestion de l'électricité.
Les services publics, les régulateurs et les fournisseurs de technologies commencent à réagir, mais le rythme d'adoption de l'IA s'accélère plus vite que la capacité d'adaptation du réseau. Sans planification coordonnée et investissements soutenus, la pression sur les réseaux électriques ne fera que s'accentuer.
L'avenir de l'IA dépend de la fiabilité des systèmes qui la soutiennent. Construire cet avenir nécessitera un réseau électrique aussi avancé et adaptatif que la technologie qu'il est censé alimenter.
À propos de l'auteur
Colin Tang est Senior Investment Officer chez Corinex, où il met à profit sa vaste expérience dans le domaine de la finance pour piloter la stratégie d'investissement de la société et la performance du portefeuille. Avec une expérience reconnue dans l'identification et la capitalisation des opportunités d'investissement, Colin joue un rôle crucial dans le soutien des objectifs financiers et de la croissance de Corinex.
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