Datacenters : Le streaming vidéo est-il si polluant ?

Cet article est un aparté mentionné dans notre dossier “Jeu vidéo et pollution numérique » et dédié à la problématique de l’eau. Nous vous invitons à consulter les autres articles de ce dossier.

The Shift Project sonne l’alarme

En 2019, un Think Tank (cellule ou organe de réflexion) français appelé « The Shift Project » a fait grand bruit en sortant une étude s’intitulant « CLIMAT : L’INSOUTENABLE USAGE DE LA VIDÉO EN LIGNE ». Oui, oui, en majuscules. Cette étude a été tellement populaire qu’elle est vite rentrée dans les mœurs. Les journaux se sont emparés de cette publication pour tirer des conclusions plus ou moins vraies. Alors commenons par démêler tout ça.

C’est une bonne chose de faire prendre conscience aux utilisateurs que le numérique n’est pas dématérialisé et qu’il pollue aussi. Mais les chiffres sont tellement surprenants que bientôt tout le monde raconte tout… et n’importe quoi : en se focalisant uniquement sur le streaming et les datacenters, on en oublie le message qui s’en dégage.

Regarder sa série préférée chez soi sur son ordinateur ou dans les transports sur son smartphone, c’est moins polluant qu’un DVD fabriqué à l’autre bout du monde et livré par coursier comme le faisait Netflix à ses débuts ? Pas si simple, répondent des experts face à l’explosion du streaming.

Geo en octobre 2019

Un film d’une durée de 1h30 en streaming équivaut à un trajet de presque 20 km en voiture ! Il y a de ces questions que trop peu d’internautes se posent. Quelles sont les émissions de GES (gaz à effet de serre) liées à notre consommation de séries ou de films en streaming ? Un chercheur français s’est penché sur la question, et autant dire que le bilan est plus que négatif !

Sciencepost en novembre 2019

La comparaison est-elle la bonne ?

Cela parait logique de comparer le visionnage d’un film à un moyen de transport. Ici sont proposé respectivement le bateau porte-conteneur ou la voiture. Dans les deux cas, la pollution est exprimée en équivalent CO₂. Les journalistes qui font ces comparaisons le font de bonne foi, sur la base des chiffres que “The Shift Project“ leur a fourni.

Cependant, nous sommes toujours un peu chagriné que ces études – qui sont basées sur une consolidation mondiale de chiffres – soient livrées sans être mieux contextualisées, dans le cadre d’une transition énergétique extrêmement rapide et déjà à l’œuvre.

Pour mieux comprendre ce qu’est la transition énergétique et vous permettre de mieux vous projeter sur les changements déjà en cours, consultez notre article dédié.

Il est donc fort probable que, bientôt, l’électricité utilisée par les datacenters et les réseaux internet soient plus fortement décarbonée dans un avenir proche. C’est d’ailleurs déjà le cas si vous lisez cet article en France. Nous aurions apprécié que cela soit précisé avant de vous encourager à faire venir votre DVD « de l’autre bout du monde » ou à sauter dans votre voiture diesel pour filer au vidéo-club 20 km plus loin.

Les points-clés de l’étude The Shift Project (TSP)

Premièrement, nous tenons à dire que nous respectons profondément le combat affiché par « The Shift Project » – celui de la transition carbone. Même si nous avons une démarche critique vis-à-vis de leur étude, il est évident qu’ils ont le plus mauvais rôle, celui d’avoir eu à lancer des chiffres en premier. C’est bien évidement facile, deux ans plus tard, maintenant que d’autres études sont sorties en réaction à leur travail, de pointer certains défauts de leur raisonnement. Nous le savons bien. Toutefois, comme cette étude a été reprise dans de nombreux articles, il est important de revenir dessus car leurs conclusions font maintenant partie d’une sorte de « fausse sagesse populaire » qui empêche d’avancer dans une réflexion plus éclairée.

Les chiffres de l’étude les plus souvent utilisés sont les suivants:

• Le numérique émet 4% de CO2e mondial émis en 2019 (soit plus que le transport aérien civil)
• Le numérique pourra émettre jusqu’à 8% du CO2 mondial émis en 2025 (soit la part actuelle des véhicules légers)
• Les vidéos représentent 80% des données échangées sur internet, le streaming 60%.
• Le streaming vidéo émet 300 millions de tonnes de CO2 par an soit autant que l’Espagne et presque autant que la France.
• Le coût carbone utilisé est de 0,519 kgCO2e / kWh
• Dans l’étude, uniquement la pollution d’usage est prise en compte et pas la pollution liée à la fabrication du matériel ou sa distribution.
• 30 minutes de streaming vidéo représente 1,6 kg de CO2e

Ce dernier chiffre est un cas particulier puisqu’il n’est pas présent dans l’étude elle-même mais a été donné par TSP lors d’une interview à l’AFP. Pourtant, c’est ce chiffre qui permettra simplement aux journalistes de faire des comparaisons avec d’autres modes de transport.

Au delà de la présentation des chiffres et de la méthodologie employée par TPS, il y a une partie rédactionnelle plutôt fournie puisque le rapport complet fait 36 pages. The TSP insiste sur la nécessité d’un débat public sur l’usage (toujours insoutenable) de la vidéo en ligne. Il dénonce, par exemple, le développement d’un modèle de consommation illimité de vidéo avec l’auto-play et les recommandations personnalisées qui poussent à toujours consommer plus. TSP appelle à une réglementation du secteur (limitation de la qualité par exemple). Un chapitre plus « sociétal » explore les problématiques de temps d’écran, des réseaux sociaux ou de la pornographie. Enfin, côté outils, TSP recommande une vidéo pédagogique, une extension de navigateur pour mesurer votre pollution numérique ou encore une procédure pour réduire le poids d’une vidéo.

La responsabilité des datacenters

Si on regarde un peu plus dans le détail la manière dont The Shift Project a calculé ses chiffres de consommation électrique (et donc d’émission de CO2e), ils font, en fait, référence à une autre étude générale publiée par eux-mêmes en 2018 intitulée « Pour une sobriété numérique ». Dans cette étude, ils envisagent quatre hypothèses, la plus probable est résumé dans le tableau ci-dessous que l’on trouve dans les annexes :

Selon eux, entre 2013 et 2025, l’électricité consommée par les terminaux et périphériques augmentera de 160%. Pour les réseaux, l’augmentation sera de 135% et pour les datacenters, l’augmentation sera de 493% ! On voit bien que les datacenters sont de loin le principal problème ! À eux seuls, ils génèrent 58% de la consommation additionnelle entre 2013 et 2025 !

Article de Science

Un article scientifique intitulé « Recalibrating global data center energy-use estimates » publié dans le très prestigieux magazine Science en février 2020 vient prendre le contre-pied total des chiffres de The Shift Project concernant les datacenters :

Plusieurs analyses souvent citées – mais simplistes – affirment que l’énergie utilisée par les datacenters au niveau mondial a doublé au cours de la dernière décennie et que leur énergie liée à leur utilisation triplera voire quadruplera dans la prochaine décennie. De telles estimations contribuent à une sagesse conventionnelle selon laquelle, à mesure que la demande de services de datacenters augmente rapidement, leur consommation d’énergie mondiale doit également augmenter. Mais de telles extrapolations, basées sur de récents indicateurs de croissance de la demande de services, négligent de contrebalancer les tendances d’efficacité énergétique qui se sont produits en parallèle.

Science 28 février 2020 : Recalibrating global data center energy-use estimates

Pour les datacenters, entre 2010 et 2018, la capacité de stockage a été multipliée par 26, le trafic réseau multiplié par 11 et la puissance de calcul multipliée par 6,5. Malgré cela, la consommation électrique effective n’a augmenté que de… 6% ! Les chiffres sont tous aussi étonnants, mais par leur efficacité cette fois !

Science met plusieurs points en avant pour expliquer ce paradoxe apparent : l’utilisation de composants plus sobres en électricité ou encore, le passage progressif à des datacenters plus grands et plus efficaces appelé « Hyperscale ». Les datacenters Hyperscale les plus performants opèrent avec un PUE (Power Usage Efficiency ou Indicateur d’efficacité énergétique) d’environ 1,1 ce qui est proche de la valeur minimum possible. Un PUE de 1,1 signifie que pour 100W « utile » consommés par les serveurs, il y aura 10W consacrés à la climatisation, les onduleurs, etc… C’est beaucoup moins qu’un datacenter traditionnel.

Étude de l’AIE

L’article de Science fait souvent référence à l’AIE, l’Agence Internationale de l’Énergie. C’est une émanation de l’OCDE, l’Organisation de Coopération et de Développement Economique créée en 1974 à la suite à la première crise pétrolière. Son objectif est de coordonner les politiques énergétiques de ses trente membres et d’assurer la sécurité des approvisionnements énergétiques. Bien évidemment, un des rôles de l’AIE est d’aider ses membres à réussir leur transition énergétique.

Cela paraît donc une source fiable et elle a réalisé un rapport publié en juin 2020 « Data Centers and Data Transmission Networks ». Les chiffres sont assez semblables à ceux présentés par Science :

Nous avons trouvé d’autres informations intéressantes dans cet article :

• La consommation électrique des datacenters en 2019 est d’environ 200 TWh, soit environ 0,8% de la demande d’électricité mondiale. La projection pour 2022 reste identique avec jusqu’à 60% de demande de service supplémentaire.
• La consommation électrique des réseaux de données en 2019 est environ de 250TWh, soit environ 1% de la demande d’électricité mondiale. La projection pour 2022 est de 270 TWh.
• Les entreprises des TIC (Technologies de l’information et de la communication), et en premier lieu les GAFAM, sont les investisseurs majeurs dans les énergies renouvelables, se protégeant ainsi contre la volatilité des prix, réduisant leur impact environnemental et améliorant la réputation de leur marque. Ces entreprises représentent la moitié des achats des énergies renouvelables des entreprises durant ces cinq dernières années.

Les datacenters Hyperscale sont des centres de données cloud à grande échelle très efficaces qui fonctionnent à haute capacité, en partie grâce à de la virtualisation qui permet aux opérateurs de fournir un meilleur rendement de travail avec moins de serveurs. Le passage de petits centres de données inefficaces vers des centres de données cloud et hyperscale beaucoup plus grands a une part évidente dans la décroissance de l’infrastructure des centres de données dans la demande totale d’énergie, compte tenu du très bas PUE des grands centres de données.

Etude de l’AIE

Si les datacenters Hyperscale de Google sont incroyablement performants, ils ont par contre un défaut que l’on aurait pas soupçonné au départ : une consommation d’eau très importante. Consultez notre article dédié à ce sujet bien précis.

Comment Netflix fonctionne ?

Afin de bien appréhender le prochain document présenté, nous avons besoin d’abord de comprendre le fonctionnement d’un service de streaming. Netflix est plutôt transparent sur le fonctionnement interne de ses services. Nous vous recommandons donc la lecture de cet article « Que se passe-t-il quand vous appuyez sur lecture dans Netflix ? ». Bien qu’un peu ancien, il explique parfaitement les éléments clefs suivants :

• L’importance du codec (Netflix parle de transcodage) pour améliorer la qualité de l’image en minimisant les volumes de données échangés sur Internet. C’est une tâche sur laquelle Netflix travaille sans relâche, c’est là que réside son secret pour avoir le meilleur service. Très régulièrement, Netflix améliore son transcodage. Il utilise des milliers de serveurs AWS pour procéder à de nouveaux calculs optimisés pour ses millions d’heures de vidéo.
• Ce sont les datacenters qui s’occupent de vous faire les meilleurs propositions de vidéos, les meilleures vignettes. Par contre, une fois que vous avez appuyé sur « Lecture », ce sont les Content Delivery Network (CDN) qui prennent le relais pour vous assurer un débit maximum.
• Pourquoi des mystérieuses boîtes rouges vous permettent de regarder la toute dernière série Netflix à la mode sans même quitter le réseau de votre fournisseur d’accès internet…

Le factcheck de George Kamiya

George Kamiya est un analyste qui travaille à l’AIE et il a réfuté minutieusement l’étude de « The Shift Project » sur le streaming dans un article appelé « Factcheck: What is the carbon footprint of streaming video on Netflix? ». Nous vous recommandons la lecture de cet article (en anglais), il est vraiment facile d’accès et très pédagogique. En voici tout de même les points importants :

L’utilisation de la vidéo en streaming connaît une croissance exponentielle dans le monde. Ces services sont associés à la consommation d’énergie et aux émissions de carbone des appareils, de l’infrastructure réseau et des centres de données. Pourtant, contrairement à une série de couvertures médiatiques trompeuses récentes, les impacts climatiques de la vidéo en streaming restent relativement modestes, en particulier par rapport à d’autres activités et secteurs. En s’appuyant sur une analyse de l’AIE et d’autres sources crédibles, nous révèlerons les hypothèses erronées dans une estimation largement rapportée des émissions liées à la visualisation de trente minutes de vidéo sur Netflix. Ceux-ci exagèrent jusqu’à 90 fois l’impact réel sur le climat.

George Kamiya

Dès l’introduction, on attaque fort. George Kamiya fait un premier calcul simple : 167 millions de clients Netflix multiplié par 2 heures quotidiennes, le tout multiplié par 365 jours et par 6,1 kWh donnerait une consommation électrique de 743 TWh ce qui est supérieur à la consommation électrique annuelle du numérique ! Il pointe ainsi une impossibilité dans le chiffre qui a été le plus médiatisé. TSP reconnait alors une erreur dans un calcul intermédiaire entre « 3 Mb/s » et « 3 MB/s » le chiffre fourni a donc été surestimé de 8 fois. Pourtant, ils ne peuvent pas le corriger puisque ce chiffre n’est justement pas présent dans leur rapport et c’est malheureusement ce chiffre incorrect qui a été repris par les médias du monde entier.

George Kamiya pointe aussi plusieurs éléments majeurs :

• Le débit moyen utilisé par TSP est six fois plus gros que celui reconnu par Netflix (hors mobile), et trois fois plus important que le débit utilisé par Netflix pour du HD.
• La consommation électriques des CDN est surévaluée par TSP d’un facteur 35.
• La consommation électrique des réseaux est surévaluée par TSP d’un facteur 50.
• TSP a négligé la loi de Koomey : Entre 2014 et 2019, il faut 10 fois moins d’électricité pour effectuer la même tâche.

Pour en revenir au chiffre très médiatisé, la première déclaration de TSP était de 1,6kg CO2e / 30 mn de streaming. Une fois l’erreur de calcul corrigée, le nouveau chiffre est de 200g CO2e / 30mn. De son côté, George Kamiya fait une première estimation à 41g CO2e / 30mn.

En novembre 2020, de nouvelles publications de l’AIE lui permette d’affiner son estimation à 18g CO2e / 30 mn. Il ajoute que c’est une moyenne qui dépend du mix énergétique de chaque pays. Pour la France, où 90% de l’électricité est d’origine décarbonée, le chiffre serait alors de… 2g CO2e / 30 mn ! Soit presque mille fois moins que le chiffre qui a reçu un si fort retentissement à l’époque ! D’ailleurs, sur le graphique suivant, on a l’impression que la France a été oubliée tellement le chiffre est faible.

Netflix annonce sa vérité… ou presque

Dans une communication publiée fin mars 2021 et traduite en français depuis, Netflix aborde ses émissions carbones dans le cadre de son rapport environnemental 2020. La firme américaine indique que ses émissions de GES se répartissent de la manière suivante :

• 50% pour la production physique des programmes Netflix (les plateaux de tournage et tout ce qui y est lié)
• 45% pour ses activités d’entreprise (locations de bureaux, achat de biens, etc)
• 5% pour ses activités sous-traitées de streaming (datacenters AWS et CDN OpenConnect)

C’est quand même vraiment ironique de constater qu’un client Netflix qui binge-watch une série sur son canapé émet moins de GES que Zac Efron, par exemple, qui enchaîne le tournage de documentaires pour vous convaincre de sauver la planète.

Ces estimations ont été rendues possibles grâce à notre participation au programme de recherche DIMPACT qui fait consensus sur la mesure de l’empreinte environnementale du streaming et d’autres usages d’Internet. Les chercheurs de l’Université de Bristol ont développé un outil de calcul qui a permis de conclure qu’une heure de streaming sur Netflix en 2020 est inférieure à 100g CO2e (…) Ces résultats sont cohérents par rapport à ceux de nos concurrents et validés par le groupe consultatif indépendant. Carbon Trust publiera un livre blanc sur le sujet au printemps. 

Source Netflix

Nous saluons l’effort de transparence de Netflix mais communiquer un chiffre sans préciser la méthodologie utilisée relève plus du teasing qu’autre chose. Dès que le livre blanc annoncé sera disponible, nous viendrons compléter cet article.

Mais déjà, nous pouvons vous mettre en garde sur le fait que le chiffre de Netflix ne semble pas vouloir poursuivre le même objectif ni calculer la même chose que « The Shift Project » qui, tout comme avec le factcheck de George Kamiya, se limite à la pollution d’usage (l’électricité consommée pour rendre le streaming possible) sur son périmètre le plus large : datacenters, réseau et équipements utilisateurs.

Netflix souhaite plutôt produire un bilan de leurs émissions de GES de Scope 3 c’est-à-dire incluant les émissions de GES indirectes. Concernant le streaming, il leur faut donc non seulement prendre en compte l’électricité consommée pour le streaming lui-même mais aussi y incorporer :

• les GES émis lors de fabrication des serveurs et des équipements réseaux,
• les GES émis lors de la fabrication des datacenters (au sens bâtiment du terme),
• les GES émis pour opérer les datacenters (le trajet en voiture des employés, la climatisation, etc…)

Et contrairement à TSP, Netflix n’essayera pas d’inclure les GES émis pour le fonctionnement des réseaux ou des équipements de ses clients. Bref, vous l’avez compris il ne sera probablement pas aisé de comparer des mesures aussi différentes.

Datacenters à zéro émission carbone en 2030 ?

D’autant que les choses continuent de bouger. On peut par exemple citer l’excellente initiative de la Commission Européenne qui a passé en janvier 2021 un « pacte pour des datacenters neutres pour le climat » avec les principales entreprises des TIC. L’objectif est que les datacenters européens deviennent neutres pour le climat en 2030 afin de tenir la promesse de l’UE de devenir le premier continent neutre en carbone. La Commission Européenne et les signataires se retrouveront deux fois par an pour faire un point sur l’avancée de cinq chantiers :

• Démontrer l’efficacité énergétique avec des objectifs mesurables
• Acheter 100% d’énergie décarbonée
• Prioriser la conservation de l’eau
• Réutiliser et réparer les serveurs
• Rechercher des moyens pour recycler la chaleur

Tous les acteurs importants du marché sont signataires de ce pacte : AWS (Amazon), Microsoft, Google, OVHCloud, Equinix, Atos, etc… Les plus inquiets noteront que le pacte n’est pas contraignant pour les entreprises signataires. Mais certaines de ces entreprises sont les plus innovantes du monde et elles n’ont pas tellement l’habitude d’échouer dans ce qu’elles entreprennent.

Petit détail ironique pour célébrer cet accord important et permettre à chacun de suivre l’avancée des chantiers, les parties prenantes se sont empressés de créer… un site web dédié avec sa petite vidéo explicative ! La boucle est bouclée.

Et maintenant ?

Un rapport ADEME (Agence de la Transition Écologique) de Janvier 2021 estime que les datacenters sont responsables de 28% des émissions des GES du numérique, eux-mêmes représentant 4% des GES au niveau mondial. Les datacenters représenteraient donc 1,12% des émissions de GES françaises.

Même époque, même pays mais autre agence gouvernementale : un rapport de l’ARCEP (Autorité de Régulation des Communications Électroniques) de Décembre 2020 estime que les datacenters sont responsables de 14% des GES du numérique, eux-mêmes représentant 2% des GES nationales. À noter que la part du numérique dans les émissions de GES françaises est significativement plus basse que la moyenne mondiale grâce une électricité déjà plus fortement décarbonée. Les datacenters représenteraient donc 0,3% des émissions de GES françaises.

Nous allons vous décevoir mais vous ne trouverez pas sous notre plume la vérité ultime, le chiffre qui mettra tout le monde d’accord sur le vrai coût environnemental d’une heure de streaming et sur la juste pollution des datacenters. Vous l’avez compris, de toute manière, si par magie ce chiffre existait, il deviendrait très vite obsolète en fonction du lieu d’où vous nous lisez et du moment où vous nous lisez. Mais d’autres publications paraitront et nous essayerons d’adapter l’article en fonction. Dans le prochain article à venir, nous étudierons l’impact des réseaux sur les GES, puis plus tard nous parlerons de la pollution engendrée par la fabrication des appareils.