Le point sur les relations entre numérique et énergie

Françoise BerthoudDirectrice du groupe EcoInfo (CNRS)
"Dans un monde où tous les secteurs sont de plus en plus investis par le numérique, à tous les niveaux et dans un nombre croissant de process, il est très complexe d’évaluer la consommation énergétique totale."

Le numérique, un secteur gourmand en énergie

La consommation en énergie des infrastructures, équipements et applications numériques est devenue une part notable, et en forte croissance, de la consommation de la planète. Mme Françoise Berthoud, directrice du groupe EcoInfo (CNRS), fait le point sur cette croissance et examine les moyens de la contrôler.

Dans un monde où tous les secteurs (habitat, transports, industries et commerces) sont de plus en plus investis par le numérique, à tous les niveaux et dans un nombre croissant de process, il est très complexe d’évaluer la consommation énergétique totale. Nous disons bien « énergétique » et pas seulement « électrique ». Il faut en effet inclure tous les impacts directs et indirects de l’extraction des métaux nécessaires à la fabrication des équipements jusqu’à la consommation des centres de données géants et des routeurs qui aiguillent les flux de l’internet.

En termes de consommation énergétique, le numérique mobilise entre 3 et 4 % de toute la consommation de la planète. Si l’on se limite à l’électricité, il représenterait, selon les études, entre 6 et 10 % de la consommation électrique mondiale.

Les besoins du numérique se répartissent à peu près en trois tiers : un gros tiers pour les équipements terminaux (ordinateurs, téléphones et instruments de toutes natures), un tiers pour les data centers, un petit tiers pour les réseaux. Mais attention à cette dernière section. Il ne faut pas croire que le réseau est passif, c’est-à-dire un simple tuyau. Il comporte des éléments très actifs, qui assurent les divers systèmes (WI-FI, GSM, etc) et la circulation des flux. Ils consomment beaucoup et de plus en plus. Plus de 60 % de la consommation des réseaux est consacrée au streaming et l’augmentation du besoin de bande passante est colossal. Comme vous le savez tous, nous regardons de plus en plus de vidéos sur l’internet.

Certes, il y a des facteurs qui contribuent à un freinage de la consommation. Il est possible que la demande en smartphones ou en laptops arrive à un plateau. Les équipements sont de plus en plus efficaces, les normes de plus en plus exigeantes. Les entreprises comme les particuliers veulent réduire leurs factures. Mais de nouveaux objets connectés apparaissent sans cesse et il y a dans le secteur numérique cet « effet rebond » bien connu des énergéticiens : l’efficacité des équipements et de tous les process progresse, mais l’économie réalisée est aussitôt compensée par la satisfaction de nouveaux besoins. Un peu comme lorsque l'apparition des lampes basse-consommation a poussé à investir dans l’achat de nouveaux luminaires plus puissants.

Que faire pour freiner la consommation ?

La production de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... par les data centers a conduit à une série de réflexions. La première piste est d’utiliser moins d’énergie pour refroidir les serveurs. Pour cela, on cherche à utiliser davantage l’air extérieur ou le géo-cooling par le sous-sol afin d’assurer un rafraichissement qui limite le recours aux climatiseurs. La deuxième piste est de récupérer la chaleur produite pour chauffer des bâtiments. Il y a beaucoup d’idées et de tests mais sans résultats très performants.

Une autre action serait d’avoir collectivement des comportements plus « raisonnables ». Le principal levier serait d’augmenter la durée d’utilisation des équipements. Les smartphones sont en moyenne abandonnés au bout de deux ans. Si on pouvait doubler cette durée, ce serait un énorme progrès. Par ailleurs, on assiste encore au surdimensionnement des installations pour parer à des pics de la demande qui pourraient advenir un jour.

Et puis, il y a un problème plus fondamental encore, qui dépasse le comportement du citoyen. Pourrait-on réfléchir un peu autrement et ne pas mettre du numérique dans tout ? Je sais que je suis à contre-courant des orientations actuelles ! Tout le monde pousse à la roue pour tout numériserEn production pétrolière en mer, on appelle riser (en français tube prolongateur, peu usité) la conduite reliant... , dans les services publics ou privés. Si les décideurs font reposer sur le numérique tous les systèmes en matière d’administration, de santé, d’alimentation, d’éducation, de tourisme, de distribution des biens, de production industrielle, eh bien, on va fragiliser nos sociétés qui seront moins résilientes. Si un problème structurel se présente sur le numérique, beaucoup de choses risquent de s’effondrer assez vite. Or s’il y a des études sur le piratage et la sécurité des systèmes, je n’en ai pas beaucoup vu sur la question de la soutenabilitéDésigne l'état de ce qui est soutenable ou raisonnablement contrôlable dans la durée. à long terme des systèmes.

Il y a par exemple des incertitudes liées à la production des métaux rares nécessaires au secteur numérique. Les pollutions diffuses au moment de l’extraction des métaux, les impacts sur l’eau, les conséquences des conflits locaux sont encore mal analysés. Sans vouloir dramatiser, il faut engager la réflexion.

Françoise Berthoud est directrice de EcoInfo (CNRS) et informaticienne à Gricad (Grenoble Alpes Recherche), une infrastructure de calcul intensif et de données(CNRS Université Grenoble-Alpes/Grenoble INP).

Rémi MartialVice-président de Chartres Métropole en charge du numérique
"L’irruption du numérique dans la vie citoyenne a conduit au concept de « smart city ». Il doit avoir un objectif essentiel : rendre de meilleurs services aux habitants à moindre coût."

«Smart city» et «smart village» : quel numérique dans les territoires ?

Le numérique s’implante profondément dans un nombre croissant de services publics, au niveau des villes et des territoires. Beaucoup de ces applications ont des impacts directs en matière d’économies d’énergie. Rémi Martial, vice-président de Chartres Métropole en charge du numérique, présente ici quelques lignes directrices pour un développement réaliste.

L’irruption du numérique dans la vie citoyenne a conduit au concept de « smart city ». Il doit avoir un objectif essentiel : rendre de meilleurs services aux habitants à moindre coût. Un moindre coût financier en général, et une moindre dépense énergétique en particulier. Précisons aussi que la « smart city » doit s’appliquer à tous les territoires. Même si en 2050, les trois quarts de l’humanité devraient vivre dans de grandes métropoles, il ne faut pas qu’il y ait de fractures entre territoires. Des initiatives ont d’ailleurs été prises en France pour promouvoir le « smart village ».

Cette nécessité de viser une réduction des coûts implique de réfléchir à des services au plus juste des besoins, c’est-à-dire des systèmes à flux tendus dans de nombreux domaines. Prenons l’exemple précis du ramassage des ordures ménagères. Ils sont dans de grands conteneurs, souvent enterrés. Dans une organisation classique, les éboueurs font le tour des sites, selon un parcours fixe, sans se préoccuper de savoir si les conteneurs sont pleins ou pas. Avec des capteurs, il est possible de vérifier le taux de remplissage et de fixer l’itinéraire le plus logique. Des économies notables de carburantsUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... peuvent être réalisées, sans parler d’autres impacts (gestion des personnels et des matériels, émissions, etc).

Cette idée de gérer au plus juste les consommations trouve un domaine d’application très vaste dans les réseaux en général, par exemple les réseaux électriques avec les compteurs intelligents type Linky. Une bonne connaissance des consommations des citoyens et des collectivités doit permettre à terme de réduire les pics qui contraignent à surdimensionner les capacités de production.

Benchmarking, expérimentation et pragmatisme

Ce passage vers l’intelligence des territoires doit éviter certains écueils.

D’abord, pas de modèle vertical imposé à chaque territoire. Chacun a ses particularités, ses contraintes. Les responsables doivent donc « benchmarker » les expériences réalisées ailleurs et faire un choix entre les bonnes idées. Il faut être pragmatique.

Il faut aussi expérimenter. À Chartres, sur deux rues au sein d’un quartier très commerçant et touristique, nous avons concentré des services pour étudier leur dimensionnement et leur possible coordination. L’éclairage public, l’arrosage intelligent, la gestion du stationnement, la recharge des véhicules électriques, le ramassage des ordures ont été testés pour définir les meilleurs moyens de collecter les données et les traiter.

Je citerai aussi le cas du « smart village » breton de Saint-Sulpice-la-Forêt qui a expérimenté le regroupement des bâtiments communaux, du centre socio-culturel, de la salle polyvalente, de l’école, de la salle de sport.... Toutes ces structures sont désormais dotées de capteurs, reliés entre eux, ce qui permet de suivre leur consommation énergétique. En trois ans, la facture globale du village a baissé de 20 %.

L’expérimentation permet de ne pas tomber dans le piègeUn piège pétrolier est un volume de roches dit fermé... des gadgets. Pour réduire par exemple la consommation d’un réseau d’éclairage public, le plus efficace va être de passer à des lampes LED, plus performantes. Nous le faisons en ce moment dans les 66 communes urbaines et rurales de l’agglomération de Chartres métropole, avec des objectifs d’économies jusqu’à 40 %. L’idée est à la fois de mieux maîtriser les coûts, tout en apportant un service performant, avec des intensités lumineuses différenciées selon les heures et le type de voirie. Nous devons coller à la réalité de chaque situation.

Sans entrer dans des considérations financières complexes, je suis favorable au principe de la loi de Pareto : 20 % d’efforts pour 80 % de résultats. Investissons mieux pour répondre à un vrai besoin des citoyens avec des coûts de fonctionnement maîtrisés.

Enfin, attention à une évidence. On peut déployer tous les services numériques les plus sophistiqués, mais s’il n’y a pas de réseau de forte capacité (fibre, 4G, 5G), cela conduira à des fractures numériques que les citoyens ressentiront de plus en plus.

Rémi Martial, professeur d'économie, est conseiller départemental d’Eure-et-Loir, vice-président de Chartres Métropole en charge du numérique. Il est maire de Lèves, une commune de 5 900 habitants située au cœur de Chartres métropole.