Emisyjność usług online – cyfrowy ślad węglowy

^{Data publikacji: 23.06.2023
Data aktualizacji: 9.10.2023}

Spis treści:
1. Cyfrowy ślad węglowy
2. Czym jest cyfrowy ślad węglowy?
3. Co składa się na tak duże emisje z usług on-line?
4. Jaka jest emisyjność codziennej transmisji danych u użytkowników końcowych?
5. Cyfrowy ślad węglowy – jak go ograniczyć?
6. Co użytkownik końcowy może zrobić, aby zredukować cyfrowy ślad węglowy?

Cyfrowy ślad węglowy

Coraz częściej spotykamy się z całkowitą cyfryzacją procesów w różnych branżach, w bankowości, administracji czy edukacji, również model pracy zdalnej zyskuje coraz większą popularność. Rośnie liczba użytkowników Internetu i wydłuża się czas, jaki przecięty użytkownik spędza przed ekranem komputera czy telefonu[1].

Technologie znajdują zastosowanie w wielu różnych gałęziach gospodarki np.. w medycynie, handlu czy rolnictwie. Każda porcja danych to strumień bitów, które muszą być wysłane, przechowywane i odczytywane. To oznacza fizyczne przesyłanie po kablu, zajmowanie miejsca na serwerze oraz działanie różnych urządzeń. Każdy z tych procesów wymaga zużycia energii elektrycznej, której produkcja wiąże się z emisjami gazów cieplarnianych do atmosfery. Podobnie jak transport czy produkcja żywności, również Internet (w tym każdy wyświetlony na YouTube materiał video, czy nawet każdy wysłany e-mail), pozostawia swój cyfrowy ślad węglowy, choć jest on znacznie trudniejszy do zmierzenia.

Czym jest cyfrowy ślad węglowy?

Cyfrowy ślad węglowy to

emisje gazów cieplarnianych wynikające z produkcji, użytkowania i przesyłania danych przez urządzenia i infrastrukturę cyfrową.

Trudność w zmierzeniu cyfrowego śladu węglowego potwierdzają różne wyniki badań, zgodnie z którymi emisje generowane z usług on-line mogą odpowiadać za ok. 0,5 – 4%[2][3][4] całkowitych globalnych emisji. Dla porównania, emisje wygenerowane z lotnictwa, branży niezaprzeczalnie wysokoemisyjnej, wynoszą ok. 3% światowych emisji.

Co składa się na tak duże emisje z usług on-line?

• Podstawowym źródłem emisji gazów cieplarnianych są wszystkie sprzęty, do których korzystania – zarówno do pracy, jak i zabawy – konieczny jest Internet: smartphony, laptopy, tablety, telewizory, itd. Każde z tych urządzeń trzeba wyprodukować, a następnie regularnie zasilać energią elektryczną, co powoduje emisje gazów cieplarnianych. Wybór urządzenia, z którego korzysta użytkownik końcowy nie pozostaje bez znaczenia, z uwagi na różnice w energochłonności. Chcesz wiedzieć więcej? Przejdź do artykułu Ślad węglowy produktów Contec!
• To, co pojawia się na ekranach użytkowników Internetu na całym świecie musi gdzieś posiadać swoje źródło. Centra danych (ang. Data center) pełnią kluczową rolę w przechowywaniu i rozpowszechnianiu danych, które umożliwiają funkcjonowanie rozproszonym strukturom firmowym, stanowią podstawę działania stron internetowych, aplikacji oraz innych usług cyfrowych. Centra danych składają się głównie z wielkich szaf wypełnionych serwerami, które wymagają nie tylko zasilania energią, ale także skutecznego chłodzenia, w celu utrzymania optymalnej i bezpiecznej temperatury wewnątrz pomieszczenia. Szacuje się, że globalne zapotrzebowanie centrów danych na energię elektryczną odpowiada za 1-1,5% jej całkowitego zużycia[5], utrzymanie centrów danych musi mieć zatem swoje konsekwencje dla klimatu.
• Źródło danych z użytkownikiem końcowym łączą sieci transmitujące, które globalnie odpowiadają za kolejne 1-1,5% całkowitego zużycia energii elektrycznej[6]. Łączenie centrów danych z Internetem (przepływ danych przychodzących i wychodzących) i w konsekwencji z użytkownikiem końcowym umożliwiają urządzenia sieciowe, sieci LTE, 5G czy Internet przewodowy.

Niebagatelny wpływ na cyfrowy ślad węglowy ma coraz większy popyt na usługi cyfrowe.

Od 2015 roku liczba użytkowników Internetu na świecie wzrosła o 60%, a globalny ruch internetowy zwiększył się aż o 440%.

Na uwagę zasługuje również ogromny wzrost zużycia energii elektrycznej związany z wydobyciem kryptowalut,. Do zarządzania nimi potrzebna jest ogromna ilość energii, aby zasilić sieć komputerów, które przetwarzają dane cyfrowe. Nie bez znaczenia pozostają lokalizacje kopalń kryptowalut. Większość z nich znajduje się w Chinach, gdzie energia powstaje przede wszystkim w wyniku spalania paliw kopalnych. Co więcej, aby transfer kryptowalut był skuteczny i odporny na manipulacje zewnętrzne, musi być dużo bardziej skomplikowany, co zwiększa zapotrzebowanie energetyczne. 

Jaka jest emisyjność codziennej transmisji danych u użytkowników końcowych?

Oszacowanie emisyjności codziennego korzystania z usług cyfrowych jest problematyczne, głównie z uwagi na różnice w energochłonności sprzętu oraz lokalizacji, w jakiej użytkownik końcowy korzysta z danej usługi.

Według badań przeprowadzonych przez Netflix 70% wyświetleń odbywa się na ekranach telewizyjnych, znacznie bardziej energochłonnych niż laptopy (odtwarzane na nich jest 15% filmów, na smartfonach 10% i tabletach 5%)[7]. Różne emisje wygeneruje również ta sama gra użytkowana na XBoxie i na Play Station.

Dodatkowo, emisje związane ze zużyciem energii elektrycznej na odtworzenie jednego filmu będą różne w Polsce i np. w Szwecji z uwagi na różny miks energetyczny.

Najwięcej energii podczas godzinnej transmisji zużywa się korzystając z telewizora: 0,1521 kWh, tj. ponad 3 razy więcej niż z laptopa (0,0462 kWh) oraz 10 razy więcej w porównaniu z telefonem komórkowym (0,0102 kWh).

Dla porównania warto dodać, że kalkulacja emisji generowanych przez e-maile także nie jest łatwym zadaniem. Na jej wysokość wpływa:

• rodzaj urządzenia, na którym pisana jest wiadomość (stary stacjonarny komputer czy nowy telefon),
• czas tworzenia wiadomości,
•  załączniki, w tym dodane loga itp[9].

 Rozpiętość emisji gazów cieplarnianych e-maili jest naprawdę duża:  

• od maila przechwyconego przez ochronę antyspamową: 0,03 gCO₂e/e-mail,
• poprzez krótki e-mail wysłany i odebrany na telefonie: 0,2 gCO₂e/e-mail,
• po wiadomość pisaną przez 10 minut i wysłaną do 100 osób (z których tylko jedna ją przeczyta): 26 gCO₂e/e-mail.

Cyfrowy ślad węglowy – jak go ograniczyć?

Optymizmem może napawać fakt, że dzięki poprawie efektywności energetycznej, zakupom energii odnawialnej przez przez centra danych, a także szeroko zakrojonej dekarbonizacji sieci elektroenergetycznych w wielu regionach świata, emisje pochodzące z tego sektora wzrosły od 2010 roku nieznacznie, pomimo zwiększonego zapotrzebowania na usługi on-line.  

Firmy z sektora ICT w celu redukcji swojego śladu węglowego (zwłaszcza w Zakresach 1 i 2), poprawę własnego „zrównoważonego wizerunku”, a także w celu zapobiegnięcia wahaniom cen energii z OZE, inwestują w umowy związane z energetyką odnawialną (PPA)[10]. W takich działaniach przodują duże i rozpoznawalne centra danych: Amazon, Microsoft, Meta i Google, które do tej pory zakupiły 38 GW energii wytworzonej z zasobów odnawialnych (w 2021 r. zakupy „zielonej energii” wyniosły 15 GW). 

_{Rysunek 1. Zakupy energii wytworzonej z OZE (energetyka słoneczna i wiatrowa) w latach 2010-2021}

Niektóre koncerny jak: Apple (2,8 TWh), Google (18,3 TWh) i Meta (9,4 TWh) pokryły energią elektryczną wytworzoną z odnawialnych zasobów energii 100% swojego zużycia operacyjnego. Amazon wykorzystał 30,9 TWh na pokrycie 85% swojego zapotrzebowania na energię elektryczną w 2021 r[11].

Warto wiedzieć, że nawet 100-procentowe pokrycie zapotrzebowania na energię elektryczną energią z OZE (zakupami certyfikowanej energii z OZE), nie oznacza, że centra danych faktycznie są zasilane energią odnawialną.

Zmienność pozyskiwania energii słonecznej i wiatrowej może nie wpasowywać się w aktualne zapotrzebowanie, a zakupiona energia elektryczna może być wytworzona w kompletnie innym regionie niż miejsce faktycznego zapotrzebowania. Google i Microsoft ogłosiły pozyskanie dopasowanej energii elektrycznej o zerowej emisji GHG przez całą dobę, 7 dni tygodniu celem na rok 2030.

W porównaniu z centrami danych, które są scentralizowane i bardziej elastyczne pod względem wyboru lokalizacji, operatorzy sieci telekomunikacyjnych charakteryzują się większym rozproszeniem lokalizacyjnym, mniejszą elastycznością w doborze lokalizacji i generalnie (poza BT, TIM i T-Mobile, które osiągnęły 100-procentowe pokrycie zapotrzebowania na energię elektryczną energią z OZE) pozostają w tyle za centrami danych. Zwłaszcza, że w wypadku gospodarek krajów rozwijających się, o słabiej rozwiniętych rynkach energii, dostęp do energii elektrycznej z OZE jest znacznie utrudniony.

Co użytkownik końcowy może zrobić, aby zredukować cyfrowy ślad węglowy?

Każdy rodzaj aktywności ma wpływ na środowisko.  Zrozumienie tej zależności jest niezbędne, aby realnie ograniczać ten wpływ oraz powstrzymywać zmianę klimatu poprzez wybór rozwiązań o mniejszym śladzie węglowym.  

Jakie małe kroki może podjąć użytkownik końcowy w celu zmniejszenia cyfrowego śladu węglowego?

• Wybieraj mniejsze urządzenia do korzystania z usług cyfrowych.
• Regularnie czyść skrzynkę mailową, usuwając niepotrzebne wiadomości.
• Zapisuj pliki na lokalnym komputerze, zamiast korzystać z usług w chmurze.
• Regularnie twórz kopie zapasowe na zewnętrznym dysku.
• Staraj się nie wymieniać sprzętu elektronicznego zbyt często, aby ograniczyć generowanie odpadów.
• Pobieraj ulubione utwory i seriale z serwisów streamingowych na swój telefon lub komputer, aby zmniejszyć przesyłanie danych w czasie odtwarzania.
• Dbaj o swoją prywatność i ogranicz przesyłanie danych poprzez niezgadzanie się na pliki cookie.

Rosnąca świadomość emisji GHG generowanych przez usługi cyfrowe już niebawem doprowadzić może do pewnych niedomówien i towarzyskich nietaktów. Staniemy bowiem przed wyborem – wysłać uprzejme podziękowanie za maila, narażając świat na kolejne emisje gazów cieplarnianych, czy nie odpowiadać i wyjść na osobę niekulturalną? By uniknąć niedomówienia i towarzyskiego ostracyzmu już dziś warto rozmawiać w zespołach, ale też w gronie znajomych, na temat emisji generowanych w Internecie oraz sposobach ich ograniczania i wspólnie zastanowić się redefinicją odstającej od aktualnych klimatycznych realiów netykiety. 

Ciekawostka

Chcąc zobrazować skalę emisyjności usług online wykonaliśmy symulację, która pokazała, że gdyby w Polsce każda osoba posługująca się służbowym mailem usunęła logo ze swojej stopki moglibyśmy zredukować emisje o 122,68 t CO₂e rocznie. Jest to taka sama wartość, co 15-krotna podróż samochodem dookoła Ziemi!

Założenia przyjęte w symulacji:

• Waga logo w stopce: 16 kB (na podstawie własnego logo)
• Energochłonność przesyłu danych: 1,8 kWh/GB[12] [13] [14]
• Emisyjność prądu w Polsce: 0,708 kg CO2e/kWh[15]
• 1 GB = 1 000 000 kB
• Liczba e-maili wysłanych i odebranych przez użytkowników poczty home.pl w 2020 r.: 6 016 319 161[16]

Przeczytaj także: Greenwashing – czym jest i jak się przed nim bronić? Analiza zjawiska z perspektywy przedsiębiorców i konsumentów

Autorki artykułu:

[1] Data Reportal, Digital 2022: April Global Statshot Report, https://datareportal.com/reports/digital-2022-april-global-statshot

[2] IEA, Data centres and data transmission networks. September 2022. https://www.iea.org/reports/data-centres-and-data-transmission-networks

[3] Malmodin, J.; Lundén, D. The Energy and Carbon Footprint of the Global ICT and E&M Sectors 2010–2015. Sustainability 2018, 10, 3027. https://doi.org/10.3390/su10093027

[4] Bieser, Jan, et al. „Klimaschutz durch digitale Technologien–Chancen und Risiken.” (2020).

[5] IEA, Data centres and data transmission networks. September 2022. https://www.iea.org/reports/data-centres-and-data-transmission-networks

[6]IEA, Data centres and data transmission networks. September 2022. https://www.iea.org/reports/data-centres-and-data-transmission-networks

[7] https://www.statista.com/statistics/815861/netflix-time-spent-device/

[8] Kamiya G. The carbon footprint of streaming video: fact-checking the headlines. 11.12.2023. Analysis IEA.  https://www.iea.org/commentaries/the-carbon-footprint-of-streaming-video-fact-checking-the-headlines

[9] Mike Berners-Lee: ‘How Bad are Bananas?: The Carbon Footprint of Everything’ (2010) &  https://carbonliteracy.com/the-carbon-cost-of-an-email/ (ze strony internetowej pobrano 27.04.2023)

[10] IEA, Data centres and data transmission networks. September 2022. https://www.iea.org/reports/data-centres-and-data-transmission-networks

[11] IEA, Data centres and data transmission networks. September 2022. https://www.iea.org/reports/data-centres-and-data-transmission-networks

[12]Aslan, J., Mayers, K., Koomey, J. G., & France, C. (2018). Electricity intensity of internet data transmission: Untangling the estimates. Journal of industrial ecology, 22(4), 785-798.

[13] Malmodin, J., & Lundén, D. (2016, August). The energy and carbon footprint of the ICT and E&M sector in Sweden 1990-2015 and beyond. In ICT for Sustainability 2016 (pp. 209-218). Atlantis Press.

[14] https://www.wholegraindigital.com/blog/website-energy-consumption/

[15] WSKAŹNIKI EMISYJNOŚCI CO2, SO2, NOx, CO i pyłu całkowitego DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ, KOBIZE 2022

[16] Raport home.pl Jak Polacy korzystają z ze skrzynek e-mail, 2021; https://prowly-uploads.s3.eu-west-1.amazonaws.com/uploads/landing_page_image/image/317236/cdeb02a0ddbd24164960a667b0765d1f.pdf