les effets secondaires du numérique · 2019. 7. 5. · sources: lean ict shift project 2018,...
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Les effets secondaires du numérique
Jacques COMBAZ Jacques.Combaz@univ-grenoble-alpes.fr
ecoinfo.cnrs.fr
2019 -20 000 2100
?
sources : http://www.esd.ornl.gov/ern/qen/nerc.html
0°C -5°C +5°C ?
Réchauffement climatique : les enjeux
~ 0,1°C / siècle (max) ~ 2°C / siècle (actuel)
Atmospheric CO2 and temperature data taken from Vostok Ice Cores. Birch Aquarium, Scripps Institute of Oceanography, UCSD. CO2 data (in blue) is in parts per million (ppm).
Origine humaine du réchauffement
Autres limites planétaires
Nécessité de diminuer les impacts de la technosphère sur la biosphère
Biosphère
Technosphère
source: GIEC (rapport spécial 1,5°C)
production de biens, de services,
d’information
Nécessité de diminuer les impacts de la technosphère sur la biosphère
Biosphère
Technosphère ? source: GIEC (rapport spécial 1,5°C)
production de biens, de services,
d’information
Evaluation des impacts : analyse de cycle de vie • ACV : évaluer les
impacts d’une sous-partie de la technosphère sur la biosphère
• Correspond aux impacts « directs »
• Notions d’attribution et de périmètre
Technosphère prod./conso.
? ? Biosphère
Impact environnemental des TIC
Consommation d’eau
Déplétion des métaux
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour l’homme Toxicité humaine
Destruction de la couche d’ozone
Changement climatique
Consommation d’énergie primaire
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour la faune et la flore aquatique Ecotoxicité aquatique
Impact environnemental des TIC
Consommation d’eau
Déplétion des métaux
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour l’homme Toxicité humaine
Destruction de la couche d’ozone
Changement climatique
Consommation d’énergie primaire
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour la faune et la flore aquatique Ecotoxicité aquatique
Impact environnemental des TIC
Consommation d’eau
Déplétion des métaux
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour l’homme Toxicité humaine
Destruction de la couche d’ozone
Changement climatique
Consommation d’énergie primaire
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour la faune et la flore aquatique Ecotoxicité aquatique
sources: Lean ICT Shift Project 2018, Andrae 2015, Andrae 2019, IAE 2017 Digitalization&Energy, Malmodin 2018, IAE 2017 Digitalization&Energy
usage (électricité en TWh)
Consommation énergétique des TIC production (énergie primaire en TWh)
900
700 800
1000
500
0 100 200 300 400
600
900
700 800
1000
500
0 100 200 300 400
600
050
100150200250300350400450
smar
tpho
ne
autr
e m
obile CP
E
tabl
ette
ord.
por
tabl
e
unité
cen
tral
e
écra
n TV STB
lect
eur D
VD/B
D
cons
ole
de je
ux
usage : électricité totale (TWh)
source: établi à partir d Shift 2018, Ademe 2018, Urban&Roth 2017, Ademe 2008
source: Malmodin 2018
Les appareils : énergie en 2015
050
100150200250300350sm
artp
hone
autr
e m
obile CP
E
tabl
ette
ord.
por
tabl
e
unité
cen
tral
e
écra
n TV STB
lect
eur D
VD/B
D
cons
ole
de je
ux
fabrication : énergie primaire totale (TWh) 7 milliards
d’unités depuis 2007
sources: calculé à partir de Andrae 2015 et IAE 2017 Digitalization&Energy
0,010,1
110
100intensité électrique (GWh/Zo)
Les réseaux : usage
012345
2017 2018 2019 2020 2021 2022
trafic réseau (IP) (Zo/an)
sources: Cisco 2019
+26%/an
sources: calculé à partir de Andrae 2015 et IAE 2017 Digitalization&Energy
0,010,1
110
100intensité électrique (GWh/Zo)
Les réseaux : usage
voix (mobile)
jeux
part. fichiers
web/données
vidéo IP
vidéo internet
+33%/an
Centres de données : usage
réseaux
stockage
servers
infrastructure
consommation électrique : répartition en 2014
source : IAE 2017 Digitalization&Energy
0102030405060
2017 2018 2019 2020 2021
taux de centres hyperscale (%)
sources: Cisco 2018
Centres de données : usage
réseaux
stockage
servers
infrastructure
consommation électrique : répartition en 2020
source : IAE 2017 Digitalization&Energy
0102030405060
2017 2018 2019 2020 2021
taux de centres hyperscale (%)
sources: Cisco 2018
Centres de données : usage
0102030405060
2017 2018 2019 2020 2021
taux de centres hyperscale (%)
sources: Cisco 2018
05
10152025
2017 2018 2019 2020 2021
trafic centres de données (Zo/an)
sources: Cisco 2018
+25%/an
centres à utilisateurs centres à centres à l’intérieur des centres
sources: Lean ICT Shift Project 2018, Andrae 2015, Andrae 2019, IAE 2017 Digitalization&Energy, Malmodin 2018, IAE 2017 Digitalization&Energy
usage (électricité en TWh)
Consommation énergétique des TIC production (énergie primaire en TWh)
900
700 800
1000
500
0 100 200 300 400
600
? 900
700 800
1000
500
0 100 200 300 400
600
?
Consommation énergétique des TIC
source : leanICT, shift projet
TIC 2017
≈
+8%/an
6-12% de la consommation électrique mondiale
3-4% de la consommation d’énergie primaire
mondiale
Contribution des TIC aux émissions de gaz à effet de serre (GES)
source : leanICT, shift projet
aviation civile 2017
TIC 2017
>
+8%/an
3-4% des GES mondiaux
+5%/an
2% des GES mondiaux
Contribution des TIC aux émissions de gaz à effet de serre (GES) - projections
source : leanICT, shift projet
automobile 2017
TIC 2025
8% des GES mondiaux (projections)
8% des GES mondiaux
Impact environnemental des TIC
Consommation d’eau
Déplétion des métaux
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour l’homme Toxicité humaine
Destruction de la couche d’ozone
Changement climatique
Consommation d’énergie primaire
Émissions dans l’air, l’eau et le sol de substances toxiques présentant un risque potentiel pour la faune et la flore aquatique Ecotoxicité aquatique
Les métaux dans les TIC
Source: V. Zepf, 2014
Les métaux dans les TIC
≈ 5% / an
≈ 3 % / an
6 à 12 % / an
Source: V. Zepf, 2014
Né en 2010 :
DIMENSION GÉOLOGIQUE NON DÉCOUVERT Dimension technique IDENTIFIÉ
présumé REN
TABL
E N
ON
REN
TABL
E
DIM
ENSI
ON
ÉCO
NO
MIQ
UE
RÉSERVES
Potentiel géologique non identifié
Potentiel géologique identifié mais non
exploré
Potentiel géologique démontré mais non
exploitable au prix actuel
(exploitable au prix actuel)
Attention à la notion de réserves
démontré
CONSOMMÉ
Energie d’extraction et limite thermodynamique (fer)
source : Olivier Vidal, 2018
Source : Vidal, INRIA, 2019
Energie d’extraction (cuivre)
≈ 5% / an
≈ 3 % / an
D’autres impacts liés à l’extraction des métaux • Impacts sociaux, politiques :
– conflits armés (RDC) – conflits d’usage de l’eau
• Impacts environnementaux :
– tarissement de l’eau – érosion des sols – fragmentation des territoires – pollution (eau, sol, air)
perte biodiversité, problèmes de santé
Source : https://mapa.conflictosmineros.net
Comment réduire nos impacts ?
Biosphère
Technosphère ? source: GIEC (rapport spécial 1,5°C)
En optimisant plus ?
Biosphère
source: GIEC (rapport spécial 1,5°C)
Technosphère efficience
optimisation >
croissance
taux réduction impact =
taux amélioration efficience
- taux croissance
• Poids : 130 g • Dim. : 158,1 × 77,8 mm × 7,1 mm • Conso. : ~2 W • Perf. : ~130 GFLOPS
iPhone 6 (2014) Perf.: x 260 millions !
Conso. : ÷ 75 000 !
ENIAC (1945)
• Poids : 30 t • Dim. : 30,5 m × 2,4 × 0,9 (167 m2) • Conso. : 150 kW • Perf. : ~500 FLOPS
• Poids : 130 g • Dim. : 158,1 × 77,8 mm × 7,1 mm • Conso. : ~2 W • Perf. : ~130 GFLOPS
iPhone 6 (2014) Perf.: x 260 millions !
Conso. : ÷ 75 000 !
ENIAC (1945)
• Poids : 30 t • Dim. : 30,5 m × 2,4 × 0,9 (167 m2) • Conso. : 150 kW • Perf. : ~500 FLOPS
source : Wikipedia, loi de Koomey
Efficience énergétique
ENIAC
150 kW (en fonctionnement)
260 GW (en continu)
Optimisations : pas partout !
0,0010,01
0,11
10100
1000
Bitcoin VISA
coût d’une transaction (kWh)
Source: Digiconomist
30-75 TWh/an !
source: (Benton, Hazell, & Coats, 2015)
Effet des politiques publiques sur le secteur automobile
020406080
100120140160180
émissions de CO2 moyennes par les voitures en Europe (g CO2/km)
source: JATO
source: ICCT 2015
01020304050
2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015
CO2 : différence réel - annoncé (%)
source: ICCT 2017
Effet des politiques publiques sur le secteur automobile
DEEE
élimination contrôlée
pas de valorisation
recyclage matière
valorisation énergétique
reconditionnement / réutilisation (part./totale)
80% ? collecte filière règl.
filières de valorisation
source : registre DEEE, Ademe, 2016
Effet des politiques publiques sur le traitement des DEEE
smartphone
hors filière
élimination contrôlée
pas de valorisation
recyclage matière
valorisation énergétique
reconditionnement / réutilisation (part./totale)
matière recyclée ~3% !
collecte filière règl.
source : registre DEEE, Ademe, 2016
Effet des politiques publiques sur le traitement des DEEE
Source François Grosse, futurible, 2010
Exemple : taux de croissance est de 2%, durée de rétention 7 ans.
Effet du recyclage
Demande exponentielle + recyclage : • production = demande mais décalée • même avec un taux de recyclage à
100% !
0 5
10 15 20 25 30 35
1971
1974
1977
1980
1983
1986
1989
1992
1995
1998
2001
2004
2007
2010
2013
2016
émissions de CO2 dues à la combustion d’énergies fossiles (Gt CO2)
source: IAE Source : The trajectory of the Anthropocene: The Great Acceleration, 2015 Will Steffen & al
Découplage / dématérialisation ?
Découplage / dématérialisation ?
Les limites de l’optimisation : effets indirects
Biosphère
prod./conso.
Technosphère
Les limites de l’optimisation : effets indirects
Biosphère
prod./conso. efficience
Technosphère
Les limites de l’optimisation : effets indirects
Biosphère
Technosphère prod./conso. efficience
• Substitution
• Rebond direct
• Rebond indirect
• Macroéconomique
• Sociétaux
? ? ?
• Impact des gains en efficience sur la technosphère ?
Les limites de l’optimisation : effets indirects
Biosphère
Technosphère prod./conso. efficience
• Substitution
• Rebond direct
• Rebond indirect
• Macroéconomique
• Sociétaux
? ? ?
?
• Impact des gains en efficience sur la technosphère ?
• Relation gains en efficience et croissance ?
Effet indirects : exemple du covoiturage
CO2
+ = CO2 CO2 CO2
Effet indirects : exemple du covoiturage
CO2 CO2 + = CO2
≈
Effet indirects : exemple du covoiturage
CO2 CO2 + =
Effet indirects : exemple du covoiturage
0%10%20%30%40%50%60%70%
conducteurpassager
source : Ademe, 2015
Moyen de déplacement qui aurait été utilisé sans le covoiturage (longue distance)
Trajet moyen : 364 km
Motivations principales : • économies 69 % • convivialité 87 %
Effet indirects : exemple du covoiturage
0%10%20%30%40%50%60%70%
conducteurpassager
Moyen de déplacement qui aurait été utilisé sans le covoiturage (longue distance)
Réduction du : ~ 12% Trajet moyen : 364 km
Motivations principales : • économies 69 % • convivialité 87 %
CO2
source : Ademe, 2015
Effet indirects : exemple du covoiturage
+ = + +
Nouveaux trajets ! pas pris en compte dans le
calcul des 12 % de réduction de CO2
aussi souvent 79%
moins souvent 16%
bcp moins souvent 5 %
Sans le covoiturage est ce que vous vous déplaceriez aussi souvent ? (conducteurs) ?
source : Ademe, 2015
Effet rebond
initialement
optimisation
= +
Effet rebond
initialement
optimisation
effet rebond
= + + +
nouveaux trajets !
?
?
Effet rebond
initialement
optimisation
effet rebond
effet rebond <=100%
initialement
optimisation
effet rebond
effet rebond > 100% (backfire)
= + + +
nouveaux trajets !
?
?
× =
=
CO2 / km
/ km
+ =
demande km voiture
covoiturage (optimisation unitaire)
CO2
effets de substitution
direct
effets de revenu
× = effets de
revenu/substitution
PIB
perturbe le prix du carburant
macroéconomique
indirect
Effet rebond
Effets (in)directs des (futures) technologies ?
= ? +
Conclusion • Puissance des outils numériques :
– clé pour analyser la complexité – formidable accélérateur des processus (qu’ils soient vertueux ou néfastes) il faut mieux comprendre les effets (directs, indirects, …) des technologies
• Illusion de dématérialisation : cloud, virtualisation, etc.
• Agir ? – vers la sobriété :
• taux de renouvellement • lutter contre l’obsolescence • éco-conception (attention aux effets rebond !)
– vers la résilience : se passer des TIC pour les besoins de base ?
Merci !
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