Pénurie d'électricité, d'eau, de personnel et de terres ! La vague de construction de centres de données aux États-Unis fait face à des obstacles

La vague de construction de centres de données impulsée par la révolution de l’intelligence artificielle rencontre des obstacles concrets. Du capacity électrique, des ressources en eau, à la pénurie de travailleurs qualifiés, en passant par la concurrence pour les terrains avec le développement résidentiel, cette frénésie d’infrastructures menée par des géants technologiques tels que Microsoft, Alphabet, Meta et Amazon fait face à de multiples contraintes, avec un risque accru de dérapage qui pourrait freiner les attentes optimistes du marché quant au retour sur investissement de l’IA.

Les analystes de Goldman Sachs, Brian Singer, et l’ancien chef ingénieur principal de l’équipe de développement des centres de données de Microsoft, Mark Monroe, ont récemment discuté de trois principaux goulots d’étranglement : l’électricité reste la contrainte la plus urgente à court terme, la pression sur l’eau pousse l’industrie à adopter des technologies de refroidissement plus énergivores, et la pénurie de travailleurs qualifiés pourrait devenir le prochain obstacle. Monroe avertit qu’en 2030, les États-Unis devront former plus de 500 000 nouveaux travailleurs dans la fabrication, la construction, l’exploitation et la distribution électrique pour répondre à la demande en énergie des centres de données.

Par ailleurs, les géants de la tech achètent des terrains à des prix sans précédent dans plusieurs régions des États-Unis, ce qui exerce une pression directe sur le développement résidentiel. Selon le Wall Street Journal, Amazon a dépensé 700 millions de dollars en novembre dernier pour acquérir des terrains à Virginia, notamment des parcelles que la société de développement résidentiel Stanley Martin avait achetées quelques années plus tôt pour un peu plus de 50 millions de dollars. Dans le nord de la Virginie, des terres rurales autrefois vendues à quelques milliers de dollars l’acre se négocient désormais à plus de 3 millions de dollars, rendant la concurrence impossible pour les promoteurs résidentiels.

La pérennité de cette frénésie de construction dépend des hypothèses fondamentales du récit macroéconomique actuel et de l’évaluation des actions technologiques — à savoir que l’investissement dans les centres de données peut se traduire par une augmentation mesurable de la productivité et soutenir une croissance sur le long terme. Cependant, des goulets d’étranglement dans la chaîne d’approvisionnement, des contraintes infrastructurelles et l’opposition des communautés s’accumulent, risquant de faire échouer ces attentes excessivement optimistes.

Goulot d’étranglement électrique le plus urgent

L’approvisionnement en électricité demeure la contrainte la plus critique à court terme pour le déploiement des centres de données. Monroe souligne que, bien que la charge de travail en cloud computing et en inférence IA nécessite généralement une proximité avec l’utilisateur final — ce qui entraîne une congestion du marché et des pénuries d’électricité — les charges d’entraînement IA, moins sensibles à la localisation, migrent vers des régions éloignées disposant d’une alimentation électrique abondante.

Une gestion flexible de la charge pourrait libérer une partie de la capacité, mais son adoption est freinée. Une étude de l’Université Duke indique qu’en acceptant une réduction moyenne annuelle de 0,25 % de la charge (99,75 % de disponibilité), il serait possible d’ajouter 76 gigawatts de capacité, soit 10 % de la demande maximale des États-Unis ; avec une réduction de 0,5 %, cela représenterait 98 gigawatts. Monroe explique que la diffusion de cette solution est entravée par la culture de gestion du risque propre à l’industrie — le fait d’allumer et d’éteindre fréquemment les équipements IT inquiète les opérateurs, et des incitations financières ou réglementaires plus fortes pourraient être nécessaires.

La production d’électricité sur site (Behind-the-Meter) devient une solution coûteuse temporaire. Bien que seules quelques pourcentages des centres en construction demandent cette option, Monroe insiste sur le fait que ces projets concernent généralement de grands centres, dont la demande électrique reste significative. Ces installations utilisent principalement des générateurs à cycle simple au gaz naturel, dont le coût est de 5 à 20 fois supérieur à celui de l’alimentation par le réseau. Toutefois, compte tenu de la rentabilité énorme des grands centres IA, le recours à la production sur site reste économiquement viable pour lancer de tels projets. Monroe indique que l’objectif final pour ces centres est de se connecter au réseau dans un délai de trois ans, après quoi ils migreront vers d’autres centres, intégreront ou revendront leur électricité au réseau, ou élimineront leurs actifs de production sur site.

Pressions sur l’eau et coûts énergétiques

Les pressions communautaires, réglementaires et les avancées technologiques dans les puces poussent l’industrie à adopter des refroidissements plus économes en eau mais plus énergivores. Monroe explique qu’avec l’intensification des contraintes communautaires, réglementaires et technologiques, l’industrie se détourne des systèmes de refroidissement évaporatif traditionnels très gourmands en eau pour privilégier des designs moins consommateurs en eau, notamment chez les opérateurs à très grande échelle.

Ce changement entraîne une perte d’efficacité énergétique notable. Monroe indique que la transition vers des systèmes de refroidissement en circuit fermé ou sans eau pourrait faire passer l’indice d’efficacité énergétique (PUE) de 1,08 (niveau optimal) à entre 1,35 et 1,40, ce qui signifie une augmentation des coûts énergétiques de 8 % à 35-40 %. Bien que des innovations telles que le refroidissement liquide direct ou le refroidissement par eau à haute température permettent une meilleure dissipation thermique dans certaines régions, les centres de données hébergés, avec leur clientèle diversifiée et leur besoin de définir la configuration de refroidissement dès la phase de construction, continueront probablement à utiliser des systèmes de refroidissement à eau froide. Monroe précise que, même si la part du refroidissement évaporatif dans la solution globale de refroidissement des centres de données pourrait diminuer, la demande en refroidisseurs à eau froide devrait continuer à croître fortement au cours des dix prochaines années, en raison de l’augmentation de la capacité totale des centres.

Pénurie de travailleurs qualifiés : un nouveau défi

Monroe met en garde contre la pénurie de travailleurs qualifiés, qui pourrait devenir le prochain obstacle majeur à la déploiement des centres de données. La différence avec les bâtiments industriels classiques réside dans la nécessité de systèmes électriques et mécaniques spécialisés, rendant indispensables les électriciens et plombiers spécialisés dans ce secteur.

Des partenariats entre associations industrielles et universités techniques ou collèges sont en cours pour développer des programmes de formation afin de combler ce déficit, en essayant d’attirer dès le collège les jeunes vers ces métiers. Selon Goldman Sachs, d’ici 2030, les États-Unis devront former plus de 500 000 nouveaux travailleurs dans la fabrication, la construction, l’exploitation et la distribution électrique pour couvrir la demande en énergie.

Les géants technologiques achètent des terrains à des prix élevés

Les développeurs de centres de données achètent des terrains à des prix bien supérieurs à ceux d’autres usages, ce qui impacte directement le développement résidentiel. Selon le Wall Street Journal, Steve Alloy, PDG de Stanley Martin, raconte qu’il y a cinq ans, lorsqu’il préparait un projet de 516 maisons à Bristow, en Virginie, il a constaté que des terrains environnants étaient déjà en forte demande de la part de géants comme Microsoft ou Google. En novembre dernier, la société a vendu pour 700 millions de dollars une partie de ces terrains, achetés quelques années plus tôt pour un peu plus de 50 millions, à Amazon, dans l’une des plus grosses transactions foncières jamais réalisées aux États-Unis.

La Virginie du Nord est devenue la capitale mondiale des centres de données. La région bénéficie de vastes terrains, d’une infrastructure électrique en croissance, et d’un réseau dense de fibres optiques déployé lors de la bulle Internet. Le comté de Loudoun, surnommé “Data Center Alley”, concentre un grand nombre d’installations, avec les plus grandes entreprises technologiques mondiales s’étendant le long de l’Interstate 95 vers le comté de Prince William.

Les prix des terrains s’envolent, rendant la concurrence impossible pour les promoteurs résidentiels. Dans le nord de la Virginie, les promoteurs proposent des offres allant jusqu’à 1 million de dollars par acre. Certains terrains ruraux, vendus quelques dizaines de milliers de dollars l’acre il y a peu, se négocient désormais à plus de 3 millions. Près de Chicago, dans le hub de Elk Grove Village, Stream Data Centers a acheté en 2024 un site de 55 logements pour près d’un million de dollars, puis a démoli le lot pour construire trois centres de données totalisant 2,1 millions de pieds carrés. Sur la route 67, près de Dallas, des terrains qui se vendaient il y a trois ans entre 20 000 et 40 000 dollars l’acre ont atteint plus de 350 000 dollars dans certains secteurs. Scott Finfer, promoteur résidentiel, déclare : “Les promoteurs résidentiels ne peuvent tout simplement pas suivre ces chiffres.”

L’avenir dépendra de la capacité des États-Unis à maintenir la croissance explosive des investissements dans les centres de données, qui est désormais profondément ancrée dans le récit macroéconomique et l’évaluation des actions technologiques. La thèse d’investissement suppose que cette croissance continue se traduira par une augmentation mesurable de la productivité, soutenant une croissance durable. Cependant, les risques liés à l’exécution — notamment les composants clés, l’accès au réseau électrique et les goulets d’étranglement de la chaîne d’approvisionnement — pourraient ralentir cette dynamique et décevoir les attentes excessivement optimistes.

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