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 !