Numérique et consommation énergétique

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Ordinateurs, tablettes, capteurs et autres objets connectés, smartphones, réseaux sociaux, 3G, 4G, fibre, monnaies cryptographiques, blockchain, intelligence artificielle, démarches dématérialisées et autres portails web… Les services que propose à tous cette « révolution numérique », sont en très forte augmentation et demandent de l’énergie pour fonctionner.

De quoi parle-t-on ?

Ordinateurs, tablettes, capteurs et autres objets connectés, smartphones, réseaux sociaux, 3G, 4G, fibre, monnaies cryptographiques, blockchain, intelligence artificielle, démarches dématérialisées et autres portails web… Les services que propose à tous cette « révolution numérique », sont en très forte augmentation. Cela crée une demande supplémentaire en énergie pour les faire fonctionner.

  • les appareils à disposition des utilisateurs : ordinateurs, tablettes, smartphones, écrans, objets connectés, box internet, décodeurs TV, etc. ;
  • les infrastructures du réseau qui permettent le transport des données nécessaires aux services numériques : antennes relais (3G, 4G), câbles sous-marins, fibres optiques, routeurs, répartiteurs, firewall, etc. ;
  • les serveurs et appareils de stockage de données qui fournissent les différents services numé-riques : grandes entreprises du numérique, administrations, entreprises, PME, start-up ; ces ser-veurs étant globalement regroupés dans d’importants centres d’hébergement (les datacenters).

La consommation énergétique du numérique est celle liée à la consommation électrique de ces différents équipements.

À cette consommation liée aux usages, il faut ajouter, dans une analyse en cycle de vie (ACV), la consom-mation d’énergie nécessaire à la fabrication des équipements et à leur traitement en fin de vie.

Le numérique représente 3 % de la consommation d’énergie finale

En France, la consommation énergétique est de 476 TWh et l’électricité représente environ 25 % de l’énergie finale.
GreenIT estimait qu’en 2015 le numérique consommait environ 56 TWh, ce qui représente environ 12 % de la consommation électrique du pays et 3 % de la consommation d’énergie finale.
Sur les 56 TWh :

  • 43 TWh pour les équipements utilisateurs à usage personnel ou professionnel (ordinateurs, ta-blettes, smartphones, box d’accès à internet, etc.)
  • 3,5 TWh pour le cœur du réseau (composants techniques pour relier les datacenters aux usagers, 3G, 4G, etc.)
  • 10 TWh pour les « datacenters »

Et d’ici 25 ans ?

NégaWatt estime que la consommation électrique du numérique devrait augmenter de 15 TWh d’ici à 2030, soit +25 % par rapport à 2015 et porterait ainsi la part du numérique à environ 15 % de la consommation électrique du pays.
Avec le déploiement de la 4G, qui consomme 23 fois plus d’énergie qu’une connexion ADSL, la consommation du réseau devrait selon NégaWatt augmenter de 10 % par an sur les 15 prochaines années.

Évolution de la consommation énergétique mondiale du numérique entre 2010 et 2036, rapportée à la consommation énergétique mondiale totale
Évolution de la consommation énergétique mondiale du numérique entre 2010 et 2036, rapportée à la consommation énergétique mondiale totale
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Évolution de la consommation énergétique mondiale du numérique entre 2010 et 2036, rapportée à la consommation énergétique mondiale totale

Source : Scénarios et calculs The Shift Project 2018, à partir de Andrae & Edler 2015

L’énergie grise représente la quantité d’énergie consommée lors du cycle de vie d’un appareil, à l’exception de son usage. Cela intègre notamment la production, l’extraction des matériaux, le transport et le recyclage. C’est une énergie « cachée », car le consommateur n’en a pas connaissance.

L’énergie grise constitue l’essentiel du bilan complet énergétique des équipements utilisateurs. L’extraction des minerais rares et leur transformation en composants électroniques peuvent représenter une part bien supérieure à l’énergie consommée au cours de la durée de vie des appareils. Pour un smartphone, cela représente cinq fois la consommation de l’appareil, dont la durée de vie est estimée en moyenne à 18 mois. Selon le livre blanc numérique et environnement, « la fabrication d’un téléphone portable requiert 60 métaux différents, dont une vingtaine seulement sont actuellement recyclables, et seulement 16 % des téléphones sont collectés pour être dépollués ».

Des efforts sont donc nécessaires auprès des fabricants pour les rendre plus durables, réparables et recyclables, mais aussi auprès des consommateurs pour allonger la durée d’usage. The Shift Project estime que l’empreinte numérique, en progression annuelle de 9 %, n’est pas soutenable au regard des besoins en énergie et à l’approvisionnement en matériaux rares.

Distribution de la consommation énergétique du Numérique par poste en 2017
Distribution de la consommation énergétique du Numérique par poste en 2017
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Distribution de la consommation énergétique du Numérique par poste en 2017

Note : P = Production

Source : Lean ICT Materials Forecast Model. Produit par The Shift Project à partir des données publiées par Andrae & Edler 2015

Un marqueur du numérique : l’explosion de l’équipement en smartphone

Le smartphone constitue l’un des marqueurs emblématiques du développement du numérique. Comme mentionné, son impact provident en partie de la consommation d’énergie lors de son utilisation mais de façon beaucoup plus importante de l’énergie nécessaire à sa fabrication.
Selon The Shift Project, 90 % des Gaz à effet de serre (GES) associés à un smartphone proviennent de la phase de fabrication.

Taux d’équipement en téléphone mobile et smartphone et accès au réseau 4G
Taux d'équipement en téléphone mobile et smartphone et accès au réseau 4G
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Taux d’équipement en téléphone mobile et smartphone et accès au réseau 4G

Note : résultats en %.
La courbe en pointillées porte sur les 18 ans et plus ; à partir de 2003, la courbe porte sur les 12 ans et plus.

Champ : Ensemble de la population de 12 ans et plus

Source : CREDOC, Enquête sur les « Conditions de vie et les Aspirations »

Et quand j’envoie un mail, ça consomme combien ?

La quantification de l’impact environnemental des actions numériques a une portée illustrative en proposant des ordres de grandeur pertinents qui permettent de donner une quantification physique à des actions « virtuelles ».
Le visionnage d’une vidéo en ligne de dix minutes induit par exemple une consommation électrique équivalente à la consommation propre d’un smartphone sur dix jours. Dit autrement, l’impact énergétique du visionnage de la vidéo est environ 1 500 fois plus grand que la simple consommation électrique du smartphone lui-même.

Consommation d’énergie des actions numériques
Consommation d'énergie des actions numériques
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Consommation d’énergie des actions numériques

Source : Lean ICT Materials REN”, onglet “REN Run Phase”. Produit par The Shift Project

En résumé

  • Le numérique consomme 56 TWh par an en France, ce qui représente 12 % de la consommation électrique et 3 % de la consommation d’énergie finale.
  • Les équipements des utilisateurs (ordinateurs, tablettes, smartphones, box internet) représentent les trois-quarts de la consommation d’énergie du numérique (45 TWh).
  • Présentés comme des ogres énergétiques par la presse, les datacenters ne représentent que 18 % de la consommation d’énergie du numérique. C’est le résultat d’un investissement important des constructeurs depuis près de dix ans dans le développement d’équipements à basse consommation, le refroidissement des salles, etc.
  • L’architecture réseau du numérique (antennes relais 3G/4G, câbles, routeurs) consomme 3,5 TWh, soit 6 %, mais selon des experts de l’association NégaWatt, avec le déploiement exponentiel des objets connectés et l’utilisation sans limite des accès 4G pour visionner des vidéos, l’augmentation pourrait être d’environ 10 % par an pendant les 15 prochaines années, soit une multiplication par 4 de la consommation. En France, les opérateurs seront probablement amenés à maîtriser la consommation électrique en investissement dans la recherche, comme pour les datacenters.
  • L’énergie grise constitue l’essentiel du bilan complet énergétique des équipements utilisateurs. L’extraction des minerais rares et leur transformation représentent une part bien supérieure à l’énergie consommée au cours de la durée de vie des appareils. Pour un smartphone, cela représente cinq fois la consommation de l’appareil, dont la durée de vie est estimée en moyenne à 18 mois. Des efforts sont donc nécessaires auprès des fabricants pour les rendre plus durables, réparables et recyclables, mais aussi auprès des consommateurs pour allonger la durée d’usage.

NOTA : Ces chiffres, provenant principalement des travaux du think tank The Shift Project et de la communauté GreenIT, constituent des estimations, ce qui explique que d’autres chiffres peuvent circuler. Ils constituent cependant un ordre de grandeur pertinent.