Mesure des émissions de gaz à effet de serre (GES) liées au streaming

Afin de sensibiliser ses clients à l’impact environnemental du streaming audio et vidéo, Mediatech a entrepris en collaboration avec The Shift Project de mesurer les gaz à effets de serre (GES) émis par l’activité des utilisateurs de la plateforme Streamlike. Ces données sont désormais consultables dans l'interface client. Nous exposons ici la méthode employée, par transparence vis à vis de nos clients mais aussi pour encourager d’autres plateformes vidéo à mettre en place des mesures similaires.

10.06.2020

Le Streaming responsable est une démarche qui vise trois objectifs :

  1. Mesurer les émissions de GES
  2. Réduire ces émissions
  3. Contribuer à la création de puits de carbone

 

Afin de sensibiliser ses clients à l’impact environnemental du streaming audio et vidéo, Mediatech a entrepris la mise au point d’un outil permettant d’évaluer les émissions de gaz à effets de serre (GES) associées à l’activité des utilisateurs de la plateforme Streamlike. Cet outil s’appuie sur des mesures effectuées par Streamlike et sur un outil de modélisation réalisé sur la base des travaux de The Shift Project . Pour assurer la pertinence de la méthodologie, l’outil a été réalisé en collaboration avec Maxime Efoui-Hess, dont l’expertise sur les questions numériques est notamment issue de son implication dans les travaux de modélisation du think tank. 

L’objectif de cette initiative inédite était :

  • de comprendre les ordres de grandeur en jeu, suite aux informations plus ou moins sérieuses qui circulent dans la presse sur ce sujet, 
  • de pouvoir comptabiliser ces émissions dans le cadre d’un bilan carbone, 
  • de recommander des bonnes pratiques pour réduire son impact environnemental, 
  • d’étudier une compensation des émissions, pour un streaming “décarboné”.

Nous exposons ici la méthode employée, non seulement par transparence vis à vis de nos clients mais aussi pour inviter d’autres plateformes vidéo à effectuer des mesures similaires.

Part du numérique dans les émissions de GES

Les technologies numériques regroupent les terminaux (smartphones, ordinateurs, tablettes etc.),  les centres de données et les infrastructures réseaux (câbles terrestres et sous-marins, antennes de réseaux mobiles, fibres optiques etc.) qui les connectent entre eux afin d’échanger des données. Chacun de ces éléments nécessite de l’énergie non seulement pour fonctionner (phase d’utilisation) mais également, avant cela, pour être fabriqués.

La production des technologies numériques compte pour 45% de la consommation énergétique, contre 55% pour leur utilisation.

En 2019, près de 4 % des émissions carbonées mondiales étaient dues à la production et à l’utilisation du numérique. C’est deux fois plus que les 2 % usuellement attribués au transport aérien civil et avec une augmentation qui s’élève aujourd’hui à 8 % par an, cette part pourrait doubler d’ici 2025 pour atteindre 8 % du total – soit autant que les émissions mondiales des voitures et deux-roues.

Le respect des accords de Paris, dont l’objectif auto-imposé des 2 °C vise à assurer la résilience de nos systèmes, nécessite de réduire les émissions mondiales de 5 % par an. Or, à l’heure qu’il est, les émissions mondiales continuent d’augmenter.

Données mesurables

La gestion et la diffusion de médias met en œuvre quatre composantes :

  • une infrastructure hébergée dans un datacenter faisant partie d’un “Cloud”, composée de serveurs, de volumes de stockage et d’équipements réseau
  • un “Content Delivery Network” (CDN) composé d’une multitude de datacenters (POPs) répartis à travers le monde
  • des terminaux de consultation fixes ou mobiles (PCs, smartphones, tablettes, TV…)
  • des réseaux de télécommunication qui interconnectent ces équipements et constituent l’”Internet”

Pour mesurer les émissions de GES issues de ces éléments, il faut calculer leur consommation électrique et y appliquer un coefficient d’”intensité carbone”. Selon le pays où l’électricité est consommée, sa production aura généré plus ou moins d’émissions de CO2.

Le graphe ci-dessous montre les différences de facteurs d’intensité carbone entre les pays et continents, qui dépend principalement de la part d’électricité d’origine nucléaire ou renouvelable.

Les intensités carbone peuvent être consultées en temps réel sur cette carte interactive.

Lorsque l’intensité carbone d’un pays n’est pas connue, on lui applique l’intensité moyenne du continent, ou à défaut une moyenne mondiale qui est de 0,519 kgCO2e / kWh.

Part de la plateforme

La consommation électrique d’une infrastructure “Cloud” est complexe à estimer du fait de l’utilisation de machines virtuelles qui n’exploitent qu’une partie des ressources de machines physiques. Ces machines sont partagées entre plusieurs applications et utilisateurs et l’opérateur de la plateforme Cloud ne fournit pas de consommation électronique différenciée.

La plateforme Streamlike est hébergée sur le datacenter de Saint-Ghislain en Belgique, qui fait partie du Cloud Google. Son alimentation électrique est intégralement compensée, avec une part d’électricité provenant d’une centrale solaire attenante et l’achat du complément en énergies renouvelables. Il n’est donc pas nécessaire de la calculer ni de la sur-compenser.

Part du CDN

Le modèle « 1byte paramétrique » développé en partenariat avec Maxime Efoui-Hess sur la base du modèle de The Shift Project permet d’estimer la consommation électrique d'une infrastructure de type CDN en fonction de la quantité de données qui transitent. Nous ferons l’hypothèse que l'efficacité énergétique des centres de données qui composent le CDN Cloudflare est au niveau de la moyenne mondiale (PUE = 1,71).

Avec un CDN, on doit distinguer différents types de transits de données :

  • le “cache fill” qui consiste à demander un contenu à la plateforme (appelée “Origin”) et à le stocker sur un datacenter (“POP” ou “point de présence”) faisant partie du CDN et situé au plus près de l’internaute qui a effectué la demande.
  • le “cache egress” qui consiste à transférer les données du POP vers l’internaute.
  • le “cache to cache fill” qui consiste à transférer le contenu d’un POP qui le stockait déjà vers un autre qui le demande.

Par exemple, si un internaute des environs de Boston demande à voir une vidéo, elle sera d’abord transférée de la plateforme Streamlike en Belgique (“origin”) vers le POP de Cloudflare à Boston, puis de ce POP vers l’internaute. Si un internaute de Hong Kong demande la même vidéo, elle sera recopiée du POP de Boston vers celui de Hong Kong puis délivrée à cet internaute.

On peut donc mesurer la consommation électrique associée à la mise en œuvre de l’infrastructure du CDN sur la base du volume de données transférées. On transforme des giga-octets (Go) en KWh consommés en différents points de la planète. Ces KWh ont une intensité carbone variable selon le pays. On appliquera donc une intensité carbone locale (du pays de consultation) pour le “cache fill” et le “cache egress” et une intensité moyenne mondiale pour le “cache to cache fill”.

Part du réseau

Le modèle « 1byte paramétrique » fournit également une estimation de la consommation électrique de toutes les interconnexions de centres de données et de terminaux mis en œuvre lors du transfert d’un giga-octet de données. Le “réseau” recouvre tous les équipements de télécommunications des opérateurs publics ou privés et fournisseurs d’accès à internet qui relient la plateforme aux internautes via des câbles, fibres, antennes-relais ou bornes WiFi.

De la même manière qu’on estimait la consommation électrique de l’infrastructure du CDN, on peut estimer la consommation du réseau en fonction du volume de transit de données, ainsi que son impact carbone selon l’endroit où l’électricité est consommée. 

Part des terminaux

Il est possible d’associer précisément chaque octet diffusé au type de terminal sur lequel il a été lu : desktop, smartphone, tablette, phablet, TV, console… Chaque terminal a une consommation électrique moyenne différente. 

Pour les besoins de cette mesure, nous avons fait le choix de ne considérer la consommation électrique du terminal que pendant la durée de lecture des médias. En revanche, nous considérons que pendant cette durée, 100% de l’énergie consommée par le terminal est consacrée à cette lecture.

Connaissant la répartition de la lecture des médias en fonction des types de terminaux, la durée d’écoute moyenne de chaque média, la localisation géographique de la lecture et la consommation électrique moyenne de chaque type de terminal, nous savons déterminer les volumes de GES directement liés à la lecture des données sur les terminaux.

Autres sources de GES

Comme nous l'avons vu plus haut, la plateforme Streamlike est déjà intégralement décarbonée. Il n’empêche qu’elle consomme de l’énergie, mais les GES liés à la plateforme (stockage et calculs) sont très faibles au regard de ceux liés à la diffusion. Cela n’exonère pas de mettre en place des mesures de réduction des besoins énergétiques. Par exemple : 

  • Un “archivage froid” permet de stocker des médias peu utilisés, sur des serveurs qui ne sont allumés que sur demande. 
  • Des encodages matériels (GPU) s’effectuent plus rapidement que des encodages logiciels, générant une moindre consommation électrique
  • Tolérer un retard d’1/10s au démarrage de la lecture d’une vidéo permet de réduire considérablement la taille et la puissance de son infrastructure.

L’adoption de bonnes pratiques est le meilleur moyen de contrôler et de limiter significativement l’empreinte carbone du streaming.

Bilans carbones individuels

Pour chaque lecture d’un média, l’analyse des logs de diffusion nous renseigne sur la quantité de données transmises, le lieu de la consultation, le type de terminal.. et l’identité du propriétaire du média. Ainsi, tous les calculs décrits plus haut peuvent être effectués quotidiennement afin de fournir une représentation aussi précise que possible des émissions de GES de chaque société cliente de Streamlike.

La totalisation de GES vient donc enrichir la collection des indicateurs globaux disponibles sous forme totaux ou de courbes d’évolution sur une période.

Exemple de représentation des émissions de GES

 

 

Compensation

La démarche entreprise par Mediatech en collaboration avec Maxime Efoui-Hess, sur la base des travaux menés par The Shift Project a pour objectif :

  • de fournir les mesures nécessaires à la prise de conscience de l’impact des activités numériques,
  • d’observer l’effet de la mise en œuvre de bonnes pratiques
  • d’adapter le niveau de compensation, par exemple en plantant des arbres.

Elle se traduit par de nouveaux indicateurs environnementaux intégrés à la console Streamlike.

Afin de pouvoir revendiquer un fonctionnement virtuellement décarboné de Streamlike, Mediatech s’engage à mettre en œuvre une contribution au stockage de l’équivalent des GES émis par l’activité de ses clients, par la plantation d’arbres.

Chaque client recevra un certificat attestant que son activité numérique a été intégralement compensée pour une période donnée, avec mention de la quantité de GES concernée et de la contribution mise en place pour l'absorption du volume de CO2: nombre, type et localisation des plantations.

Sachant qu’il n’y a pas suffisamment d’espaces à reforester sur notre planète pour absorber l’intégralité de nos émissions de CO2 et que cette séquestration du carbone via les forêts prend du temps et peut être sujette à des aléas, il reste indispensable et prioritaire d’appliquer des bonnes pratiques de “streaming responsable”.

Constantes et variables du calcul

 

L’efficacité énergétique des centres de données est définie par le PUE (Power Usage Effectiveness)

 

Lectures choisies

The Shift Project : “Climat : l’insoutenable usage de la vidéo en ligne – Un cas pratique pour la sobriété numérique”, 11 juillet 2019

https://theshiftproject.org/article/climat-insoutenable-usage-video/

Lien vers les supports de présentation : https://bit.ly/38hn1GB 

Lien vers le rapport intermédiaire « Lean ICT – Déployer la sobriété numérique » : https://bit.ly/37i5Xiq 


Carbone 4 : “Faire Sa Part ? Pouvoir Et Responsabilité Des Individus, Des Entreprises Et De L’Etat Face À L’urgence Climatique”, 21 juin 2019

http://www.carbone4.com/publication-faire-sa-part/


University of Bristol, UK, “Evaluating Sustainable Interaction Design of Digital Services: The Case of YouTube”, mai 2019

https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3300627


Google Cloud Platform : ”Positive energy: Belgian site becomes first Google data center to add on-site solar”

https://sustainability.google/projects/belgium-solar/

https://sustainability.google/reports/environmental-report-2019/ 


Le Monde : “ Comment « Le Monde » traque et réduit l’empreinte carbone de ses vidéos”, 13 février 2020

https://www.lemonde.fr/refaire-le-monde/article/2020/02/13/comment-le-monde-traque-et-reduit-l-empreinte-carbone-de-ses-videos_6029479_5330899.html

The Conversation : “L’inquiétante trajectoire de la consommation énergétique du numérique”, 2 mars 2020
http://theconversation.com/linquietante-trajectoire-de-la-consommation-energetique-du-numerique-132532

Youmatter.world : “Sobriété numérique : faisons du numérique un allié pour la transition écologique”, 11 février 2020
https://youmatter.world/fr/sobriete-numerique-transition-ecologique-durable/

ZDNet : “Vidéo : les FAI et opérateurs telco bientôt contraints d'informer les utilisateurs sur leur impact carbone”, 22 février 2020
https://www.zdnet.fr/actualites/video-les-fai-et-operateurs-telco-bientot-contraints-d-informer-les-utilisateurs-sur-leur-impact-carbone-39899497.htm

Alternatives Economiques N°397 : Dossier : “Pollution : la face cachée du numérique”, janvier 2020
https://www.alternatives-economiques.fr/publication/pollution-face-cachee-numerique/197001010100-00091352.html

Alternatives Economiques : “ La vidéo en ligne, une bombe climatique” , 2 septembre 2019
https://www.alternatives-economiques.fr/video-ligne-une-bombe-climatique/00090122

GreenIT : “ Vidéo en ligne : quels impacts environnementaux ?”, juillet 2019
https://www.greenit.fr/2019/07/22/%ef%bb%bfvideo-en-ligne-quels-impacts-environnementaux/ 

La Croix : “Jeu vidéo en streaming, quel impact sur l’environnement ?”, 28 mars 2019
https://www.la-croix.com/Sciences-et-ethique/Numerique/Jeu-video-streaming-quel-impact-lenvironnement-2019-03-28-1201011984

Le Parisien : “La pollution invisible du Net”, 10 janvier 2017
http://www.leparisien.fr/societe/la-pollution-invisible-du-net-10-01-2017-6546294.php 

Décrypter l'énergie : “La révolution numérique fera-t-elle exploser nos consommations d’énergie ?”, décembre 2017
http://decrypterlenergie.org/la-revolution-numerique-fera-t-elle-exploser-nos-consommations-denergie

Radio France : “Le numérique mondial consomme cinq fois plus de ressources naturelles que le parc automobile français”, 21 octobre 2019
https://www.francetvinfo.fr/meteo/climat/info-franceinfo-le-numerique-mondial-consomme-cinq-fois-plus-de-ressources-naturelles-que-le-parc-automobile-francais_3667963.html#xtor=CS2-765-[autres]-

GreenIT : “Numérique : 60 % de l’énergie finale en 2025 “, janvier 2018
https://www.greenit.fr/2018/01/30/numerique-60-de-lenergie-finale-2025/

BigThink : “Online video streaming should go green, say experts”, janvier 2020
https://bigthink.com/surprising-science/netflix-binge-watching-makes-climate-change-worse 

Streaming Media : “It's Time to Make Streaming Greener “, 24 mars 2020
https://www.streamingmedia.com/Articles/Post/Blog/Its-Time-to-Make-Streaming-Greener-139916.aspx

Libération : “Pourquoi Netflix, YouTube et YouPorn réchauffent la planète”, 5 septembre 2019
https://www.liberation.fr/planete/2019/09/05/pourquoi-netflix-youtube-et-youporn-rechauffent-la-planete_1743212

Carbonbrief.org : “Factcheck: What is the carbon footprint of streaming video on Netflix?”, 25 février 2020
https://www.carbonbrief.org/factcheck-what-is-the-carbon-footprint-of-streaming-video-on-netflix

New Scientist : “Binge watching TV isn't as bad for the climate as some reports suggest”, février 2020
https://www.newscientist.com/article/2235713-binge-watching-tv-isnt-as-bad-for-the-climate-as-some-reports-suggest/

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