Pourquoi le centre de données sous-marin d’Ulsan modifie le problème du refroidissement par l’eau
Ulsan a été retenu pour le projet de développement du modèle standard du « Carbon-Zero Underwater Data Center », dans le cadre du ministère sud-coréen des Océans et de la Pêche. Le gouvernement central doit accorder 40 milliards de KRW (≈ 29 millions de dollars) sur cinq ans, tandis que l’engagement total atteint 51,1 milliards de KRW jusqu’en 2030 (Data Center Dynamics, 2026 ; Seoul Economic Daily, 2026-04-08). Le projet prévoit d’accueillir jusqu’à 100 000 serveurs dans une enceinte sous pression située à environ 20 m sous la surface de la mer. L’eau offshore d’Ulsan, dont la température annuelle moyenne atteint 13,3 °C, constituera le fluide principal. L’objectif fixé pour 2030 est une efficacité énergétique de 1,2 à 20 m de profondeur. Un complexe commercial de grande ampleur sera mis en service à partir de 2031 (Seoul Economic Daily, 2026-04-08).
Ces chiffres déterminent le problème de refroidissement : 100 000 serveurs, 20 m de profondeur, 13,3 °C et PUE 1,2. Le refroidissement « gratuit par la mer » ne fonctionne que si l’eau d’introduction est traitée comme une véritable eau industrielle. Elle doit être dégrillée, filtrée et conditionnée, puis rejetée proprement ou recyclée par une unité de récupération des purges. Le projet annonce une réduction de 12 % des émissions de carbone par rapport à un site terrestre comparable. Le coût d’ingénierie correspond toutefois au traitement des eaux usées, et non au tonnage de fluidesfrigorigènes (Mint, 2025-11). Le reste de cet article traite donc le refroidissement sous l’angle du traitement de l’eau.
Le consortium chargé du projet, reunissant KIOST, UNIST, POSCO, GS E&C, SK Telecom et dix autres partenaires, doit Conceptualiser l’architecture modulaire sous enceinte sous pression. Cette architecture devra être standardisée par la ville pour permettre une extension économique à grande échelle (Data Center Dynamics, 2026). La demande locale explique également pourquoi la Corée envisage des sites sous-marins. La demande électrique des centres de données de la région de Séoul dépasserait 1 450 MW en 2028. Seuls 1,9 % des projets auraient été approuvés, ce qui pousse les concepteurs vers des sites ne consommant pas les capacités disponibles du réseau terrestre (Mint, 2025-11).
Ce que le refroidissement par eau de mer impose réellement au traitement de l’eau
L’eau de mer ne constitue pas un puits de chaleur gratuit. Elle apporte une charge élevée, avec des sels dissous totaux (TDS) d’environ 35 000 mg/L, ainsi que des concentrations de sulfates et de chlorures défavorables aux métaux. Elle contient également des larves de balanes et de moules, des bactéries formatrices de biofilms et des floraisons saisonnières de plancton. Le projet d’Ulsan associe l’enceinte sous pression à une « technologie hybride de refroidissement à très haut rendement ». L’eau de mer alimente la boucle principale, tandis qu’une boucle secondaire interface les équipements informatiques (Data Center Dynamics, 2026 ; Seoul Economic Daily, 2026-04-08). Chaque barrière entre ces deux boucles et chaque purge vers le milieu constituent une opération que l’EPC doit définir.
Quatre flux d’effluents ou de purges doivent être coordonnés avant de concevoir une unité de traitement :
- Rejets de prise d’eau — rétrolavage des dégrilleurs grossiers et fins, et concentrat d’ultrafiltration, rejetés en mer au titre d’une autorisation de rejet marin.
- Purges de la boucle hybride —排出 contrôlée maintenant les cycles de concentration. Les TDS se situent généralement entre 1 200 et 6 000 mg/L, avec des ions d’entartrage et des matières en suspension habituellement comprises entre 10 et 50 mg/L (Genesis Water Technologies).
- Condensats de la salle des serveurs — essentiellement de l’eau distillée provenant de la boucle secondaire, généralement réutilisable sur site et facile à traiter.
- Eaux usées sanitaires et activités économiques à terre — provenant de la zone de préparation, des installations du personnel et de tout système de refroidissement diesel de secours. Ces flux sont exclus de la boucle d’eau de mer, mais relèvent du même périmètre de rejet si le contrat du maître d’ouvrage les inclut.
Le maître d’ouvrage doit préciser quels flux seront raccordés à la même unité de traitement. Cette vérification doit précéder l’arrêt définitif du schéma de procédé (PFD).
Cadre réglementaire sud-coréen pour le rejet du centre de données d’Ulsan
La Water Quality Conservation Act (수질환경보전법), loi sud-coréenne principale relative aux eaux usées industrielles, est appliquée par le ministère de l’Environnement. L’application régionale relève du gouvernement de la ville métropolitaine d’Ulsan. Les limites dépendent du rejet, vers le réseau d’assainissement municipal ou vers un milieu côtier. Elles dépendent également de l’application régionale. Un même exploitant peut donc respecter des limites différentes de TDS, de matières en suspension et de résidus de biocides selon l’exutoire.
Pour tout rejet côtier direct, la Marine Environment Management Act, administrée par le ministère des Océans et de la Pêche, ajoute des normes Marines à la Water Quality Conservation Act. Ce ministère finance également le centre de données sous-marin d’Ulsan et contrôle les rejets marins. L’équipe du maître d’ouvrage chargée des autorisations doit donc confirmer les limites applicables au site avant de définir toute opération de traitement. Les limites d’un autre site industriel sud-coréen ne peuvent pas être présumées applicables.
Les paramètres à contrôler dans les purges de la boucle hybride comprennent les TDS, les matières en suspension, le chlore résiduel et les autres résidus de biocides. L’ingénieur doit également prévoir le pH, l’écart de température au point de rejet et les huiles et graisses issues du refroidissement des groupes électrogènes ou des systèmes d’alimentation sans interruption. L’exutoire d’Ulsan rejettera dans une eau elle-même proche de 13,3 °C. L’écart de température constitue donc une question réelle pour l’autorisation. Le périmètre réglementaire doit être fourni par le maître d’ouvrage, et ne doit pas devenir une hypothèse de conception.
Pretraitement de l’eau de prise : protéger la boucle hybride dès le fond marin
La première barrière est un tambour rotatif ou un dégrilleur installé à la prise d’eau de mer. Il élimine les déchets macrocolmatants, notamment les macroalgues, les méduses et les plastiques, avant leur entrée dans l’enceinte sous pression. À 20 m de profondeur, le tambour est l’équipement standard pour une prise néarshore ou sous-marine. Il détermine si l’échangeur fonctionnera correctement dès la première saison.
La deuxième barrière est un dégrillage fin. Les filtres spiralés autonettoyants, généralement dimensionnés entre 10 et 25 µm, retirent continuellement les particules et réduisent la charge biologique de la boucle avec peu d’eaux de rétrolavage (Genesis Water Technologies). Pour une prise sous-marine comparable à celle d’Ulsan, cette étape protège les échangeurs aval et réduit la consommation de réactifs chimiques.
L’ultrafiltration constitue le prétraitement principal avant toute dessalure par osmose inverse dans une boucle alimentée en eau de mer. L’ultrafiltration à fibres creuses, avec des pores d’environ 0,01 à 0,1 µm, élimine bactéries, virus, colloïdes et précurseurs du biofouling à basse pression. Les membranes sont généralement en PVDF et fonctionnent à 10–30 psi. Elles constituent la barrière standard entre la prise d’eau et les membranes haute pression. Correctement dimensionné, ce système d’ultrafiltration à fibres creuses pour le prétraitement de l’eau de mer permet à l’osmose inverse d’atteindre le rendement prévu sans subir de colmatage.
En amont de l’osmose inverse, une faible dose d’antiscalant et de chlore ou de dioxyde de chlore constitue l’étape habituelle de conditionnement. L’antiscalant doit être compatible avec la chimie des membranes d’ultrafiltration et avec les éléments d’osmose inverse retenus. Un filtre multicouche pour la finition en amont peut retirer les particules résiduelles missed par le filtre spiralé. Un dégrilleur mécanique rotatif, dimensionné pour la prise marine, définit la charge de traitement initiale.
Unité de traitement des purges : ultrafiltration → osmose inverse → MVC optionnelle pour Ulsan
Les solutions réalistes pour les purges de la boucle hybride d’Ulsan se répartissent en trois familles. La première consiste à traiter les eaux jusqu’aux limites de l’autorisation, puis à les rejeter à l’exutoire. La deuxième permet de réutiliser l’eau traitée comme appoint d’une tour de refroidissement. La troisième met en œuvre une presque absence de rejet liquide (ZLD), avec récupération et cristallisation du concentrat. Le tableau suivant présente les technologies proposées dans les offres. Les descriptions de procédé proviennent de Genesis Water Technologies.
| Technologie | Rôle dans l’unité | Pression de fonctionnement | Récupération | Qualité de sortie |
|---|---|---|---|---|
| Filtre latéral autonettoyant (10–25 µm) | Permet d’augmenter les cycles de concentration et protège les échangeurs et membranes aval | Faible (gravitaire / faible charge) | Purge continue, environ 1 à 5 % du débit de circulation | Réduit les matières en suspension des purges à un niveau compatible avec l’osmose inverse |
| Ultrafiltration (0,01–0,1 µm) | Pretraitement avant osmose inverse ou traitement autonome des matières en suspension et organismes biologiques | 10–30 psi | 90 à 95 % | Élimine bactéries, virus et colloïdes ; le concentrat retourne aux purges |
| Osmose inverse (pour eau de mer) | Finition des purges pour une réutilisation comme appoint de tour de refroidissement ; réduction principale des TDS | 150–400 psi, avec une pression supérieure pour l’eau de mer | 50 à 85 % | Perméat à 10–50 mg/L de TDS ; rejet de 95 à 99 % des sels dissous |
| Nanofiltration | Adoucissement partiel ; première réduction des ions divalents lorsque la dureté limite le procédé | 75–150 psi | 70 à 85 % | TDS du perméat约为 30 à 50 % de l’alimentation ; consommation d’énergie inférieure à celle de l’osmose inverse |
| Compression mécanique de la vapeur (MVC) | Finit le concentrat d’osmose inverse et permet d’approcher le ZLD | Thermique (alimentation électrique) | 95 à 98 % du flux de concentrat | Distillat à moins de 10 mg/L de TDS ; saumure à 20–30 % de sels dissous |
L’unité adaptée à Ulsan associe ultrafiltration et osmose inverse pour traiter les purges. Une MVC peut être ajoutée sur le concentrat si le projet évolue vers le ZLD. L’osmose inverse retire de 95 à 99 % des sels dissous et la plupart des réactifs de traitement. Le perméat contient 10–50 mg/L de TDS, avec un rendement de 50 à 85 %. Cette eau peut retourner comme appoint dans la tour de refroidissement, ce qui réduit directement la consommation d’eau douce (Genesis Water Technologies). Une association d’osmose inverse à 50–75 % de rendement et de MVC sur le concentrat porte la récupération globale à 85–95 %. Ce choix réduit la prise d’eau douce et le volume à traiter avant tout rejet marin.
Le périmètre EPC comprend un système d’osmose inverse industriel pour la récupération des purges. Un lot de remplacement d’éléments de membranes d’osmose inverse et d’ultrafiltration pour eau de mer doit être adapté au rendement de conception et à la salinité de l’eau d’alimentation. Un bioréacteur à membranes traite séparément le flux sanitaire afin de ne pas surcharger les membranes d’eau de mer. Une skid de dosage d’antiscalant et de biocide commandée par PLC synchronise les injections avec la conductivité de la boucle.
Désinfection, résidus et choix des matériaux dans une boucle à eau de mer
Les anciens programmes de refroidissement à base de chromate ou de phosphates élevés accumulent des résidus dans les purges. Ils compliquent la réutilisation des membranes et la conformité des rejets. Les boucles modernes de centres de données privilégient un programme sans phosphates et à faible toxicité. La production locale de biocide limite les risques de manipulation et de stockage liés au chlore en vrac (Genesis Water Technologies).
Pour le contrôle des biocides, un générateur local de dioxyde de chlore pour le contrôle des biocides de la boucle assure un résidu régulier sans risque de formation de trihalométhanes (THM). Cette solution convient lorsque la maîtrise de Legionella et des biofilms relève du cadre réglementaire. Un stérilisateur UV appliqué au perméat ou à la boucle de recirculation constitue une finition sans réactif chimique. Il contrôle notamment Cryptosporidium et Giardia, sans modifier la chimie de l’eau. Cette option évite d其他地方 reporter une charge excessive de biocide sur les membranes.
À 20 m de charge, l’eau de mer riche en chlorures est incompatible avec l’acier carbone et la plupart des aciers inoxydables série 300. Les systèmes de prise d’eau et les échangeurs à plaques doivent utiliser un acier super duplex, du titane ou du PRV. Le choix des matériaux doit aussi soutenir la standardisation des enclosures sous pression et des modules. La même sélection d’alliages pourra ainsi être déployée dans le complexe commercial après 2031.
Dimensionnement, coûts et conditionnement modulaire pour un site d’Ulsan de 100 000 serveurs
Le projet prévoit explicitement des configurations modulaires et standardisées pour assurer une extension économique vers le complexe commercial de 2031 (Seoul Economic Daily, 2026-04-08). Cette modularité est indispensable pour le traitement de l’eau. L’EPC doit dimensionner les skids en vue d’un conteneurisation ou d’une installation sur châssis dès la conception. L’enveloppe de l’enceinte sous pression doit pouvoir les accueillir et le même modèle doit être répété sur les 100 000 serveurs.
L’augmentation du rendement d’osmose inverse de 70 % à 80 % accroît le risque d’entartrage du concentrat. Elle exige généralement un programme d’antiscalant plus agressif et des nettoyages chimiques plus fréquents. Pour une eau de mer, il convient de retenir un rendement d’osmose inverse prudent. La MVC récupère le concentrat sans soumettre les membranes à des contraintes excessives. Genesis Water Technologies évalue les coûts d’osmose inverse autour de 1,50 à 3,00 $ par millier de gallons traités. Cette estimation inclut l’énergie, les réactifs, le remplacement des membranes et la maintenance. La MVC consomme 15 à 25 kWh par millier de gallons américains de distillat. Les frais de rejet atteignent environ 5 à 15 $ par millier de gallons dans les régions soumis au stress hydrique (Genesis Water Technologies). Ces valeurs servent de repères pour les offres. L’ingénieur doit confirmer les tarifs,/frais d’antiscalant d’Ulsan auprès des services et autorités concernés avant de fixer la conception.
Le maître d owing doit fournir la charge informatique moyenne et de pointe, le PUE cible, les cycles de concentration de la boucle hybride, la fraction d’appoint d’eau douce et la charge d’eaux usées sanitaires. Il doit également préciser si la zone de préparation terrestre relève du même ensemble de traitement. Le guide général de conformité 2026 pour les rejets de centres de données présente la logique du cadre réglementaire dans plusieurs juridictions. Le guide comparable de 2026 sur les purges dans un site à climat chaud et le guide 2026 pour un site où l’eau douce est limitée examinent la même unité dans d’autres contextes.
Questions fréquentes
Quel est l’objectif de PUE 1,2 pour le centre de données sous-marin d’Ulsan ?
Un PUE de 1,2 à 20 m de profondeur constitue l’objectif de démonstration publié par le consortium d’Ulsan pour 2030. Un complexe commercial de grande ampleur suivra à partir de 2031 (Seoul Economic Daily, 2026-04-08). Cet objectif sert à vérifier les performances, mais ne garantit pas une valeur d’exploitation. Le PUE réel dépendra de l’architecture de la boucle hybride, de la charge informatique et du taux de récupération des purges.
Comment le projet d’Ulsan est-il financé et quel budget est engagé ?
Le gouvernement central finance le projet à hauteur de 40 milliards de KRW (≈ 29 millions de dollars) sur cinq ans. L’engagement total atteint 51,1 milliards de KRW jusqu’en 2030, contributions complémentaires comprises (Data Center Dynamics, 2026 ; Seoul Economic Daily, 2026-04-08). Ce budget couvre la phase de démonstration. Les CAPEX (coûts d’investissement) du complexe commercial à partir de 2031 relèvent d’un périmètre distinct.
Quelle qualité d’effluent la finition par osmose inverse permet-elle d’obtenir ?
Le traitement des purges par osmose inverse produit un perméat à 10–50 mg/L de TDS, avec un rendement de 50 à 85 %. Il retire 95 à 99 % des sels dissous et la plupart des réactifs de traitement (Genesis Water Technologies). Ce perméat peut servir d’appoint pour une tour de refroidissement. Il réduit ainsi directement la consommation d’eau douce et le volume à traiter avant tout rejet marin.
Quel ordre de grandeur retenu pour les coûts et les délais d’une skid de récupération à Ulsan ?
Pour les centres de données refroidis par eau de mer, les coûts d’exploitation de l’osmose inverse s’élèvent à environ 1,50 à 3,00 $ par millier de gallons traités. La MVC consomme 15 à 25 kWh par millier de gallons américains de distillat. Les frais de rejet dans les régions sous stress hydrique atteignent environ 5 à 15 $ par millier de gallons (Genesis Water Technologies). Pour préparer une offre à Ulsan, il faut obtenir les tarifs'électricité, les prix des antiscalants et les frais de rejet auprès des services concernés. L’équipe chargée des autorisations doit confirmer ces montants et les délais de livraison avant l’échéance de démonstration de 2030. Aucun devis ne doit être verrouillé à partir d’un projet hors de Corée. Pour sélectionner un fournisseur, il faut vérifier ses références en osmose inverse sur eau de mer ou en MVC. L’équipe doit aussi confirmer la fourniture d’éléments de membranes d’osmose inverse et d’ultrafiltration adaptés à une eau d’alimentation de 35 000 mg/L.
