Serveurs, réseaux, terminaux : l'impact environnemental du net à la loupe (L'ère des données 1.2)

Internet étend sa toile, et son empreinte écologique, sur toute la planète.
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Internet étend sa toile, et son empreinte écologique, sur toute la planète. - © Photo by NASA on Unsplash

Des données, des données, toujours des données… L’ère de la data est arrivée, une ère où l’être humain n’aura jamais été aussi connecté, à sa propre espèce, mais aussi à tous les objets qui l’entourent. Depuis les premiers pas de l’internet du World Wide Web, début des années 90, jusqu’à aujourd’hui, nous consommons 130 millions de fois plus de data.


►►► La data, cet or binaire que l’Homo digitalis consomme sans modération


Devenu indispensable à notre quotidien, le numérique est devenu une industrie dont l’impact environnemental ne cesse de grandir. Pourtant, il reste difficile d’évaluer précisément l’empreinte carbone du numérique lorsque l’on prend en compte l’ensemble des composantes qui interviennent dans l’utilisation d’internet.

Il y a d’un côté l’infrastructure qui permet la création, le partage et le traitement des données, dont il faut prendre en compte à la fois le coût environnemental de production, mais aussi d’utilisation. Et de l’autre, il y a l’internaute, dont les comportements, les habitudes de navigation, évoluent constamment.


Dans ce dossier, un choix a été fait de se concentrer essentiellement sur la phase d’utilisation de l’infrastructure, qui est intimement reliée aux habitudes de consommation des utilisateurs. Le côté production sera évoqué, en comparaison à la phase d’utilisation, mais ne sera pas creusé, car la problématique se tourne alors plutôt vers l’utilisation des ressources naturelles et particulièrement, des terres rares. Un sujet qui mérite un développement approfondi à lui tout seul.


L’odyssée des données

Une des particularités du monde numérique est qu’il n’a pas, ou peu, de frontières. Nos données traversent souvent des milliers, voire des dizaines de milliers de kilomètres, depuis le lieu où elles sont stockées, jusqu’au terminal où elles seront traitées pour fournir le service ou le contenu désiré.

Pour mieux comprendre l’infrastructure qui soutient internet, imaginons que l’univers du numérique soit en fait une sorte d’arbre : ses racines sont les serveurs de stockage, son feuillage peut s’apparenter aux internautes. Entre les deux, via le tronc et les branches, coule la sève, dans les deux sens, transportant les data : c’est le réseau télécom.

Dans cet organisme numérique, on distingue donc trois stades :

- Nos racines sont les serveurs, où sont hébergées les plateformes et stockées les données. Une grande majorité d’entre eux sont dans des data centers.

- Tronc et branches sont le réseau télécom où transitent les données, qui est souvent divisé en trois parties :

  • le tronc de l’arbre est le “noyau”, représentant ce que l’on appelle les autoroutes du web, ces câbles sous-marins de fibre optique où transitent plus de 90% des données
  • Les branches principales représentent le réseau reliant les plus gros clients consommateurs et producteurs de données. En jargon, ce stade est nommé “métro”.
  • Enfin, les plus petites branches, qui portent les feuilles, sont “l’accès local”, les derniers kilomètres du réseau pour atteindre chaque utilisateur d’internet, dans son foyer.

- Enfin, le feuillage représente les terminaux, qui vont recevoir les données et les interpréter afin de délivrer le service demandé par l’internaute. Une grande variété d’appareils entrent dans cette catégorie, les plus utilisés étant les ordinateurs, smartphones, TV’s, consoles et plus récemment, les objets connectés.

Tout comme dans un arbre, où les flux de sève entre racines et feuilles vont dans les deux sens, les flux de données sont en fait des échanges permanents entre serveurs et terminaux. Le flux le plus important est le download, lorsqu’un internaute charge un contenu depuis un serveur distant, et dans l’autre sens, il y a l’upload, quand l’utilisateur envoie des données vers les serveurs pour faire une requête, ou pour stocker du contenu, ou que le serveur demande des données pour livrer le service demandé.


►►► Google convoite les câbles sous-marins, là où transitent quasi toutes nos données internet


6% des émissions gaz à effet de serre et 4% de la consommation d'électricité

*Les estimations de l'empreinte carbone sont fonction de la méthodologie utilisée par les auteurs de l'étude, et sont soumises à un degré d'incertitude assez important. Ces chiffres sont donc plus là pour donner une idée de la grandeur de l'impact environnemental, et ne peuvent être pris comme des statistiques établies sur la question.

Comme expliqué dans la première partie de ce dossier, la vidéo en ligne est le premier consommateur de données du numérique. Son empreinte carbone est donc très importante : dans un rapport de juillet dernier, "The Shift Project" estime que le visionnage en ligne de vidéo a généré plus de 300Mt d’équivalent CO2. Les plateformes de streaming comme Netflix ou Amazon contribuent à un tiers de ces émissions, avec 100Mt de CO2.

Data centers, réseaux, terminaux, qui consomme le plus ?

Les principales questions sur lesquelles se penchent les études sur l’empreinte carbone et énergétique du numérique sont d’estimer quel stade est le plus consommateur d’énergie/de ressources, et, à quel niveau on peut actionner des leviers de changements, qui permettront un moindre impact environnemental du numérique.

Seul hic, il y a des centaines de manière de consommer des données sur internet : sur son smartphone dans le train, devant sa TV connectée au Wi-Fi, derrière son ordinateur de bureau relié en ethernet, en posant une question à son assistant vocal dans sa cuisine,… Il faut donc différencier les chiffres qui englobent tous les usages d’internet confondus, de ceux qui prennent en compte cette différence dans le comportement des utilisateurs. Et déconstruire beaucoup de croyances quant à l’impact environnemental du numérique.

Première croyance à déconstruire : ce ne sont pas les data centers qui consomment forcément le plus dans l’écosystème numérique, car l’évolution des technologies a rendu ce type d’infrastructure très efficace énergétiquement, surtout dans les centres de données à grande échelle.

Globalement, la littérature scientifique penche en ce sens, chacune des trois étapes — serveurs, réseau, terminaux — se partagent à parts plus ou moins égales le gâteau de la consommation énergétique. Plus ou moins égales, car selon la méthodologie de calcul utilisée, les résultats diffèrent plus ou moins.

Paroles d'expert : David Bol, professeur en circuits et systèmes électriques à l'UCLouvain.
Il y a beaucoup d’incertitudes mais ce que l’on peut dire, typiquement, c’est que l’on a un équilibre entre les différents postes. Mais comme l’on est ici sur des systèmes complexes, c’est difficile de dire quelle étape a le plus d’impact, car cela dépend fortement du scénario d’usage. Par exemple, pour un téléphone, qui est optimisé pour fonctionner sur batterie, c’est le coût environnemental de sa production qui va dominer. Au contraire, dans un data center, l’empreinte carbone va plutôt être liée à sa consommation électrique. Si l’on se concentre uniquement sur la partie utilisation, ce sont les data centers et les postes d’accès du réseau*, surtout en 4G, qui sont dominants.
* Les postes d’accès du réseau sont l’infrastructure qui relie le réseau télécom à l’utilisateur final : antennes 4G, câbles ADSL ou optiques.

L’efficience énergétique, ainsi que les habitudes de consommation des internautes sont donc les deux paramètres fondamentaux qui vont influencer l’impact environnemental du numérique. La suite de ce dossier s’intéressera à ces deux leviers de changement. Et de voir que rendre des infrastructures plus efficientes d’un point de vue énergétique ne les rend pas forcément moins énergivores… Un paradoxe qui porte un nom bien particulier : l’effet rebond, qui relativise la supposée capacité des innovations technologiques à trouver des réponses aux défis écologiques. Pour en savoir plus, rendez-vous ce 9 décembre pour la suite la suite 2.0 de ce dossier sur la sobriété numérique.


"L’ère des données" est un dossier web d’une dizaine d’articles, publiés durant tout le mois de décembre, qui questionne l’impact environnemental du numérique, et la démarche de sobriété numérique.

1er décembre // L’ère des données 1.0 : Le constat chiffré

8 décembre // L’ère des données 2.0 : Quelles réponses de l’industrie du numérique face au défi environnemental ?

  • 2.1 : Quand améliorer l’efficience énergétique ne suffit plus, ou le paradoxe de l’effet rebond
  • 2.2 : L’innovation technologique aura-t-elle vraiment réponse à tout ?

15 décembre // L’ère des données 3.0 : Les habitudes de consommation des internautes, au centre de la démarche de sobriété numérique

  • 3.1 : Surfer sur le web, un comportement en évolution constante
  • 3.2 : Le design addictif, ou la bataille de l’attention des internautes

22 décembre // L’ère des données 4.0 : Cas particuliers du monde numérique

  • 4.1 : Les jeux vidéo seront-ils bientôt le nouveau mastodonte dans le monde du streaming ?
  • 4.2 : La dématérialisation est-elle toujours plus écologique ?
  • 4.3 : La révolution mobile, ou quand le smartphone a complètement changé la donne

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