Micro-ordinateurs, smartphones, objets connectés… pas un jour sans que nous ne touchions à nos compagnons numériques. Rien qu’entre 2011 et 2016, cet usage systématique du numérique a multiplié par 4,5 le trafic mondial des données (source : ARCEP). Derrière ces données virtuelles, se cachent des infrastructures physiques de stockage bien réelles, qui selon les estimations, consommeraient autour de 2 % de la consommation électrique mondiale (7 % selon Greepeace).

Quel est l’impact de nos données numériques sur la consommation énergétique ? Le numérique a-t-il réduit la facture énergétique en remplaçant d’autres ressources ? Quelle est la responsabilité du consommateur dans la balance ? …autant de questions qui ont été discutées lors de la dernière édition des cafés sciences et citoyens de Grenoble le mardi 6 mars. Deux experts étaient présents pour nous éclairer :

  • Françoise Berthoud, ingénieure de recherche au groupe de travail Ecoinfo du CNRS, organisme de recherche public sur l’écologie du numérique
  • Denis Dutoit, ingénieur-chercheur pour l’efficacité énergétique en électronique

Big Data, késako ?

Bien qu’il y ait quelques experts dans la salle, la grande majorité exige un éclaircissement : Que se cache-t-il derrière l’anglicisme « Big Data » ?

Big Data

Le Big Data (« mégadonnées »), désigne l’explosion quantitative de nos données numériques (data), qui exige un stockage massif. À la base du numérique, il y a le codage informatique en langage binaire (0 ; 1). Tout type de document, que ce soit un texte, une image ou une vidéo est codé dans ce format.

Pour traiter ces données, il faut effectuer des opérations de calcul numérique. Ces opérations sont faites via des composantes électroniques comme les circuits intégrés ou les processeurs. Pour alimenter ces composantes, il faut de l’électricité. Pas de secret, tout traitement numérique exige donc une alimentation énergétique.

circuit intégré ordinateur Alexandre Debiève on Unsplash

Aujourd’hui, l’ensemble du calcul numérique est centralisé dans le cloud (« nuage »). Le cloud trouve sa forme matérielle dans les data centers, les fameux centres qui stockent notre quantité astronomique de données. Des centres très énergivores…

Consommation énergétique des Big Data : où en est-on ?

Pour vous donner une idée : Lorsque vous envoyez un mail avec une image en pièce jointe, cela équivaut à l’électricité consommée par une ampoule de 20 watts éclairée durant une heure. En 2016, c’est 215 milliards de mails qui ont été échangés dans l’année, et ce, sans compter les spams (Radicati Group) ! Les data centers sont donc là pour stocker cette masse incroyable de données.

Data Center Imgx on Unsplash

Il y aurait autour de 180 data centers en France, dont un tiers en Ile-de-France (UFE). Ils ont une consommation électrique moyennne de 40 gigawatts, soit une quarantaine de tranches de centrales nucléaires (Ecoinfo, 2013).

L’électricité sert à alimenter leur fonctionnement, mais aussi le refroidissement des machines. Vos genoux chauffent quand vous avez votre ordinateur sur les jambes ? Je vous laisse imaginer la chaleur produite par ces forteresses ! Le tout a un impact sur le climat, mais aussi sur les émissions de gaz à effet de serre. L’impact varie en fonction du mix énergétique national.

La consommation énergétique est d’autant plus élevée si les exigences de sécurité sont fortes. Pour palier à tout risque d’effacement des données, celles-ci sont recopiées en plusieurs exemplaires (c’est ce que l’on appelle la redondance). Résultat : deux fois plus de données, stockées pour une durée quasi-illimitée !

Le numérique : un effet de substitution ?

Cette consommation énergétique est-elle si problématique si elle se substitue à la consommation d’autres ressources ou si elle dessert des objectifs importants ? C’est la question que nous invite à nous poser Françoise Berthoud, qui travaille sur l’impact environnemental du numérique chez Ecoinfo.

Dans certains cas, le numérique nous permet d’affronter les trois grands défis majeurs de nos sociétés :

  • réduire les émissions de gaz à effet de serre
  • limiter la pollution
  • préserver les ressources

Les capteurs et l’analyse des données ont permis d’optimiser les ressources et de réduire la pollution dans de nombreux domaines comme la mobilité et l’agriculture. Le numérique s’est parfois substitué à d’autres technologies, plus énergivores et avares en ressources. Mais pour Dominique, la substitution reste rare. Dans la majorité des cas, le numérique ne fait que s’ajouter à des solutions déjà existantes. Comme les tablettes numériques qui n’ont pas remplacé les livres dans les écoles test.

Surtout, Dominique nous met en garde contre les études comparatives de consommation électrique sur la phase d’usage, qui ont pourtant toute l’attention des médias. Elles empêchent d’imaginer d’autres solutions et elles masquent la réalité de la pollution et des émissions à d’autres phases du cycle de vie des équipements, comme la fabrication. Le coût social et sanitaire pour la main d’œuvre qui extrait et recycle ces métaux est quant à lui complètement ignoré.

Les analyses de coût économique sont largement en faveur du numérique, mais très peu se penchent sur les coûts environnementaux. Les analyses de cycle de vie complètes sont longues et coûteuses. Les entreprises y voient d’autant moins l’intérêt, car les consommateurs s’intéressent peu à ces questions. L’entreprise Orange qui a sorti le premier « fair-phone » est une exception en la matière.

Améliorer l’efficacité énergétique pour répondre à la croissance des données

Denis Dutoit travaille sur l’optimisation énergétique des composantes électroniques. Son objectif : faire en sorte de stocker plus de données avec la même enveloppe énergétique.

Avant, il suffisait de réduire la taille des composantes électroniques. Aujourd’hui, ces composantes sont si minuscules, qu’on semble arrivés à un seuil. Mais Denis explore d’autres pistes.

câbles ordinateur Thomas Kvistholt on Unsplash

A l’échelle d’un circuit ou d’un data center, il est par exemple possible d’éteindre des « blocs fonctionnels » lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Un peu comme éteindre la lumière d’une pièce inoccupée. Il y a néanmoins un problème avec cette solution : les consommateurs exigent quasi-systématiquement un accès instantané à leurs données, ce qui n’est pas possible lorsque le réveil de ces blocs ajoute de la latence.

Une autre piste est de réduire les coûts du transfert énergétique, car les données sont souvent sotckées à un endroit et traitées à un autre. En réduisant cette distance, il serait possible de réduire la facture énergétique de façon considérable.

Vers une consommation numérique raisonnée

Vient le temps des questions du public dans la salle, et avec elle son lot d’inquiétudes. Les conversations délient sur la sécurité des données et des risques d’attaques terroristes. Une dame à ma table, un peu de la vieille école, s’indigne :

“On veut tout passer au numérique, on ne me laisse pas le choix ! Quand je vais voir ma collègue de bureau, elle me dit que j’aurais pu lui envoyer un mail !”

Cette revendication à priori éloignée du débat ne l’est pas tellement. Numériser pour numériser, sans réelle utilité pour se donner une image moderne, a un coût environnemental conséquent. Et c’est sans compter toutes les applications très énergivores aux usages parfois discutables ( Oui, on te voit, toi qui regardes la météo les volets fermés au réveil ! :wink:).

Dominique Berthoud est quant à elle peu optimiste face à l’amélioration de l’efficacité énergétique. Elle serait vite compensée par l’effet rebond, qui est un phénomène d’augmentation de la consommation face à un gain d’efficience. La chercheuse penche pour une sobriété numérique, mais n’en demeure pas moins réaliste : « renoncer au confort numérique, c’est pas gagné. » Une femme du public demande : « mais alors, qu’est-ce qu’on peut faire nous ?! ». Les deux chercheurs nous ont donné quelques pistes. Il existe aussi des guides à destination des usagers du web conçus par l’ADEME, comme le guide de l’éco-responsabilité au bureau.

stockage des données numériques portable Erik Lucatero on Unsplash

Comment avoir une consommation numérique raisonnée ?

  • acheter votre équipement d’occasion et le conserver le plus longtemps possiblee
  • si vous achetez neuf, vous orienter vers les labels Energystar ou TCO pour les écrans
  • prendre l’habitude d’éteindre l’ordinateur et la box
  • ramener vos équipements en fin de vie à la déchetterie dans la benne des déchets électroniques (seulement 50 % des équipements se retrouvent dans la bonne filière!)
  • être sobre dans vos usages : Avez-vous pensé à trier tous vos e-mails ? Avez-vous vraiment besoin de toutes ces photos du nouvel an 2001 ?
  • réduire votre téléchargement de films en streaming
  • vous orienter vers des serveurs nationaux ou européens

…En espérant que la sobriété numérique et l’efficacité énergétique nous permettront d’absorber la croissance du numérique et son lot pharaonique de données !

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Couverture : Robert Scoble on Flickr