KI provoque un pic de consommation électrique dans le centre de données. Mais le réseau n'est pas encore prêt
L'essor fulgurant de l'intelligence artificielle, porté par les grands modèles linguistiques tels que ChatGPT, entraîne une augmentation sans précédent de la consommation électrique des centres de données aux États-Unis. Ces besoins énergétiques croissants pèsent de plus en plus lourdement sur le réseau électrique vieillissant du pays, ce qui se traduit par une baisse de la qualité de l'alimentation, un risque accru de pannes et de nouveaux défis pour les infrastructures des bâtiments résidentiels. Alors que l'adoption de l'IA s'accélère, il est devenu urgent de disposer d'un réseau électrique plus intelligent et plus résilient. Cet article examine l'ampleur de l'impact, les failles de sécurité associées et les mesures que les services publics, les autorités de régulation et les fournisseurs de technologies doivent prendre pour garantir que le réseau puisse suivre le rythme de la révolution de l'IA.
Lorsque OpenAI a lancé ChatGPT le 30 novembre 2022, cela a déclenché une course mondiale à l'intelligence artificielle (IA). La capacité du chatbot à générer des réponses semblables à celles d'un humain et à accomplir des tâches complexes a marqué un bond en avant considérable dans le domaine de l'IA. Cela a incité des concurrents tels que Google, Meta et Anthropic à accélérer le développement de leurs propres grands modèles linguistiques (LLM).
L'essor de l'IA exerce toutefois une pression considérable sur les infrastructures physiques. L'IA entraîne une augmentation de la demande en électricité, les entreprises construisant de nouveaux centres de données pour prendre en charge des charges de calcul de plus en plus intensives.
Cet article se concentre sur les États-Unis et examine l'augmentation prévue de la demande en électricité des centres de données alimentés par l'IA, son impact sur le réseau électrique, ainsi que les raisons pour lesquelles les fournisseurs d'électricité et les autorités de régulation doivent moderniser de toute urgence le réseau afin de suivre le rythme de cette transformation.
Comment l'IA transforme la demande en électricité aux États-Unis
L'IA s'est rapidement imposée comme l'une des innovations majeures 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 l'espace de deux ans. Ce rythme dépasse celui des débuts de l'Internet et des ordinateurs personnels (figure 1).
Graphique 1 : L'adoption de l'IA générative dépasse celle des technologies précédentes en matière d'emploi
Deux ans après son lancement commercial, l'IA générative a atteint un taux d'adoption de 40 % aux États-Unis
Cette adoption rapide s'accompagne de coûts énergétiques considérables. L'entraînement et le fonctionnement de ces modèles exigent une puissance de calcul énorme, ce qui accroît la pression sur les centres de données et fait grimper la consommation d'électricité à des niveaux records. Un facteur important à l'origine de cette tendance est le passage des serveurs traditionnels basés sur des processeurs (CPU) à des systèmes fonctionnant avec des processeurs graphiques (GPU). Bien que les GPU soient moins efficaces sur le plan énergétique que les puces spécialisées, ils dominent aujourd'hui les charges de travail liées à l'IA grâce à leur puissance en matière de traitement parallèle.
Selon une estimation, une seule requête sur ChatGPT consommerait près de dix fois plus d'électricité qu'une recherche Google classique. Cela correspond à peu près à la consommation d'une ampoule LED de faible puissance pendant une heure (graphique 2).
Graphique 2 : Un système basé sur l'IA consomme plus d'énergie qu'une recherche Google standard
Avec le développement de l'infrastructure GPU, la consommation d'énergie 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 estime que cette part pourrait augmenter considérablement et atteindre même 12 % dans les années à venir (figure 3).
Graphique 3 : La consommation électrique des centres de données aux États-Unis augmente parallèlement à la croissance de l'IA
D'ici 2028, la consommation électrique des centres de données pourrait représenter jusqu'à 12 % de la consommation totale d'électricité aux États-Unis
Pour mettre cette croissance en perspective : l'augmentation prévue de la consommation d'électricité des centres de données aux États-Unis entre 2023 et 2028 dépassera la consommation totale d'électricité du Royaume-Uni en 2023, soit l'équivalent d'environ 28 millions de foyers.
À mesure que la demande en électricité s'accélère, la stabilité du réseau américain devient une préoccupation majeure pour les fournisseurs d'électricité, les autorités de régulation et le secteur des centres de données.
Le réseau sous pression
La plupart des Américains utilisent leurs appareils sans trop se soucier de l'électricité qui les alimente. Dans certaines régions du pays, cependant, l'approvisionnement en électricité devient de moins en moins fiable.
L'expansion des centres de données basés sur l'IA n'entraîne pas seulement une augmentation de la consommation d'électricité, mais perturbe également la circulation du courant dans les réseaux locaux. Dans les zones où se concentrent de nombreux serveurs très gourmands en énergie, les fluctuations de tension sont de plus en plus fréquentes.
Selon une analyse de Bloomberg, les données provenant de capteurs installés dans plus de 700 000 foyers révèlent une nette tendance à la baisse de la qualité de l'électricité à proximité des pôles d'IA en pleine expansion. Les perturbations les plus importantes ont été enregistrées dans un rayon de 32 km autour des principaux clusters de centres de données (graphique 4).
Graphique 4 : Les hubs des centres de données d'IA sont associés à une baisse de la qualité de l'électricité
Les données des capteurs révèlent d'importantes perturbations au niveau des performances dans un rayon de 32 km autour de l'infrastructure d'IA en pleine expansion aux États-Unis
Graphique 5 : Les incendies d'origine électrique coûtent de plus en plus cher aux ménages américains
En 2023, les pertes liées aux incendies dans les bâtiments résidentiels dus à des dysfonctionnements électriques ont dépassé 1,5 milliard de dollars américains
L'analyse des données des capteurs réalisée par Bloomberg a révélé que, dans un comté américain moyen, environ 1,7 % des capteurs enregistraient au moins une fois par mois une valeur supérieure au seuil de 8 % fixé pour les harmoniques indésirables. 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 nouvelles capacités de centres de données ont récemment été mises en service, environ 6 % des 1 100 capteurs installés dans des habitations ont détecté des distorsions harmoniques excessives. Presque toutes ces mesures provenaient de maisons situées dans un rayon de 11 kilomètres autour des principaux sites de centres de données. Deux douzaines de capteurs ont enregistré des valeurs à deux chiffres, certaines atteignant même 12,9 %.
Graphique 6 : La qualité de l'alimentation électrique reste stable même à grande distance des centres de données d'IA
Le comté de York, en Virginie, affiche des niveaux de distorsion harmonique systématiquement faibles, nettement inférieurs au seuil de 3 %, et ce, sans qu'aucun centre de données ne soit en activité à proximité.
Outre les préoccupations liées à la qualité de l'alimentation électrique, 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 électrique et à basculer vers des générateurs sur site lorsque les valeurs de tension ou de fréquence dépassent les seuils autorisés. Cela permet de protéger les équipements sensibles contre les dommages. Cependant, lorsque plusieurs installations sont mises hors tension simultanément, cela entraîne une baisse soudaine de la demande, ce qui provoque un excédent d'électricité dans le réseau. Ce déséquilibre peut déstabiliser le réseau et augmenter le risque de pannes.
Avec l'accélération du développement des centres de données, il devient de plus en plus urgent de veiller à ce que le réseau puisse s'adapter. Les fournisseurs d'électricité commencent à tirer la sonnette d'alarme. De nombreuses régions sont aujourd'hui confrontées à un double défi : elles doivent répondre à la hausse historique de la demande en électricité tout en stabilisant les infrastructures qui assurent l'approvisionnement.
Modernisation du réseau
Pour relever le défi posé par la demande croissante en électricité des centres de données et 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 des 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 réseau américain, notamment au niveau de la distribution, repose encore sur une infrastructure obsolète. Alors que les investissements dans les énergies renouvelables ont explosé, les dépenses consacrées à l'extension des réseaux sont à la traîne. Dans un rapport de 2023 intitulé « Réseaux électriques et transition énergétique sûre », l'Agence internationale de l'énergie constate que plus de 90 % des coupures d'électricité aux États-Unis sont imputables au réseau de distribution.
Les entreprises de services publics américaines ont commencé à investir dans le réseau électrique avec un sentiment d'urgence renouvelé. Parmi les annonces pour 2025, on peut citer :
Les réseaux de distribution qui acheminent l'électricité directement aux consommateurs finaux ont constitué, au cours des deux dernières décennies, le principal poste de dépenses d'investissement des entreprises de services publics. De 2003 à 2023, les investissements dans les infrastructures de distribution ont augmenté de 31,4 milliards de dollars, soit une hausse de 160 %. Plus d'un cinquième de cette croissance a été enregistré en une seule année. Entre 2022 et 2023, les dépenses ont augmenté de 6,5 milliards de dollars pour atteindre un total de 50,9 milliards de dollars, principalement en raison du remplacement et de la modernisation d'équipements obsolètes (figure 7).
Graphique 7 : Apports annuels de capitaux aux États-Unis par secteur
Les entreprises technologiques se lancent également dans la course. Des sociétés telles que Corinex, spécialisées dans les technologies d'amélioration du réseau électrique, collaborent avec les services publics pour numériser le réseau de distribution basse tension à l'aide de la technologie « haut débit par courant porteur ». Ces systèmes fournissent des données en temps réel sur la tension, les harmoniques et les flux d'énergie, ce qui aide les opérateurs à détecter les surcharges à un stade précoce et à réagir plus efficacement. Nos outils améliorent la visibilité et la flexibilité au niveau local et aident les services publics à gérer les répercussions plus larges des charges en amont importantes, telles que les centres de données.
La modernisation des infrastructures ne constitue toutefois qu'une partie de la solution. Les planificateurs de réseau et les autorités de régulation étudient actuellement de nouvelles normes de connexion pour les charges importantes, en mettant l'accent sur la localisation, la coordination en cas de perturbations et une meilleure communication entre les centres de données et les fournisseurs d'énergie.
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, qui n'étaient autrefois considérés que comme des installations de traitement de l'information, sont aujourd'hui de gros consommateurs d'électricité qui redéfinissent la manière dont l'électricité est produite, distribuée et gérée.
Les entreprises de services publics, les autorités de régulation et les fournisseurs de technologies commencent à réagir, mais le rythme de déploiement de l'IA s'accélère plus vite que la capacité d'adaptation du réseau. Sans une planification coordonnée et des investissements durables, la pression exercée sur les systèmes énergétiques ne fera que s'intensifier.
L'avenir de l'IA dépend de la fiabilité des systèmes qui la soutiennent. Pour construire cet avenir, il faut un réseau aussi avancé et adaptable que la technologie qu'il est appelé à alimenter.
À propos de l'auteur
Colin Tang est responsable des investissements chez Corinex, où il met à profit sa vaste expérience dans le secteur financier pour faire progresser la stratégie d'investissement et la performance du portefeuille de l'entreprise. Fort d'une expérience éprouvée dans l'identification et l'exploitation d'opportunités d'investissement, Colin joue un rôle essentiel dans la réalisation des objectifs financiers et la croissance de Corinex.
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