Чому ваш смартфон споживає більше енергії, ніж холодильник, і що з цим робити

Чи знаєте ви, що звичайний смартфон споживає за рік електроенергії більше, ніж середньостатистичний холодильник? При цьому з плином часу його апетити не тільки не зменшуються, але стрімко зростають. Тим часом основною сировиною для отримання електрики в світі залишається кам'яне вугілля, а він, як відомо, належить до вичерпним і не поновлюваних природних ресурсів.

У серпні 2013 року компанія Digital Power Group, що спеціалізується на консультаціях з інвестицій, провела на кошти Національної асоціації працівників гірничої промисловості США (NMA) і Американської коаліції за екологічно чисте вугілля (ACCCE) дослідження під назвою « Хмара починається з вугілля: великі обсяги даних, великі мережі, велика інфраструктура і велика потужність. Огляд електрики, використовуваного глобальної цифрової екосистемою ». В ході цієї роботи були отримані досить несподівані і, на жаль, досить невтішні результати.

Найпростіший смартфон споживає протягом року близько 361 кВт • год, що більше нормативу для сучасного холодильника, який відповідає вимогам Energy Star і становить не більше 322 кВт • год. Годі збагнути, але це факт! На щотижневий перегляд потокового відео протягом години йде на рік більше електрики, ніж споживають два нових холодильника! Більш того, трансляція потокового відео високої роздільної здатності вимагає більше електроенергії, ніж виробництво і доставка диска з цим фільмом!

Чому так відбувається? Вся справа в тому, що значна частина інформаційно-комунікаційної інфраструктури працює постійно, без будь-яких перерв на обід і вихідних. На відміну від люстри, телевізора або кондиціонера, мережеве обладнання не вимикається ніколи. Чи багато хто з нас відключають мобільний телефон або бездротової роутер на ніч? Всі знають, що для економії заряду батареї смартфона потрібно відключити модулі Bluetooth і Wi-Fi, але мало хто замислювався, наскільки багато електрики в глобальному масштабі ці модулі споживають. Важко навіть уявити, яка частина енергії, що поставляється в побутові мережі, витрачається виключно на зарядку акумуляторів телефонів, планшетів та інших портативних гаджетів.

Число постійно включених мережевих пристроїв неухильно зростає, і вони вимагають все більше і більше електрики. З поширенням хмарних технологій до «хмарам» підключається все нові і нові пристрої. В результаті стрімко збільшуються і самі «хмари», для функціонування яких необхідно все більше електроенергії.

За оцінками Digital Power Group, обсяг інтернет-трафіку за одну годину скоро буде перевищувати такий за весь 2000 рік. Інформаційно-комунікаційна екосистема принципово змінила всю структуру споживання електрики. При цьому попит на інформаційні технології росте не тільки за рахунок бажання споживачів подивитися нове кіно або отримати доступ до якихось даними, але і в зв'язку з новою організацією інших суспільних процесів - від виробництва та охорони здоров'я до банківської системи і сільського господарства. Однак історично попит на інформаційні технології завжди зростав швидше, ніж їх енергоефективність, тому, з огляду на той факт, що необхідні обсяги електроенергії для цього сегмента в найближче десятиліття подвояться, вже прямо зараз потрібні безпрецедентні прориви в області зниження енергоспоживання і в світовій енергетиці.

На щастя, в даний час обсяги вироблення електрики в світі ростуть швидше, ніж попит на нього. Зростання населення і економіки - рушійні сили розвитку електроенергетики. За прогнозом Exxon, в 2035 році світове споживання електрики перевищить споживання всіх інших видів енергії; в США це сталося ще в 1995 році. І головна причина цього - саме розвиток і повсюдне поширення інформаційно-комунікаційної інфраструктури.

Людям потрібно обмежене число лампочок на квадратний метр, розумні обсяги їжі і певну кількість бензину на заправку автомобіля. Але виміряти потреба людини в інформаційних технологіях навіть на найближчу перспективу просто неможливо. Сьогодні, коли традиційний інтернет гіперпосилань перетворюється в інтернет речей і те, що називають «хмарою», ще складніше припустити, який може бути реальний попит на послуги передачі, зберігання і обробки інформації. Масштаби змін можна порівняти з переходом від мейнфреймів до персональних комп'ютерів і від окремих ПК до провідного інтернету.

Разом з тим недостатньо знати енергоспоживання тільки одного смартфона або планшета - необхідно оцінювати всю інформаційно-комунікаційну екосистему, яка робить можливим повноцінну роботу всіх цих пристроїв, включаючи доступ в «хмари». Для включення лампочки не потрібно повертати мільйони вимикачів і включати ще тисячі лампочок. Але коли ви збираєтеся подивитися потокове відео з iPad, використовується вся інфраструктура, фізично розташована в самих різних частинах світу. Ніяка інша технологія не працює таким чином: вмикаючи телевізор, ви не активуєте ніяких інших приладів, заводячи автомобіль, не включаєте фари серед усіх людей навколо машин.

Існує чотири головних споживача електрики в рамках інформаційно-комунікаційної інфраструктури: це «серверні ферми», тобто великі дата-центри, що зберігають, передають і обробляють дані (250-350 ТВт • год на рік в усьому світі); провідні і бездротові мережі різних типів, включаючи стільникові (250-600 ТВт • год); призначене для користувача устаткування (460-1 200 ТВт • год) і, нарешті, заводи, на яких випускається вся ця електроніка (560-800 ТВт • год).

Добре видно, що хоча «серверні ферми» споживають величезну кількість електроенергії, але вони зосереджені в одному місці; на призначені для користувача пристрої - смартфони, планшети, роутери і телеприставки - доводиться набагато більше електрики, але при цьому вони розсіяні по площі всієї земної кулі.

Загальне енергоспоживання всієї глобальної інформаційно-комунікаційної інфраструктури в Digital Power Group оцінюють в 1 100-2 800 ТВт • год. Настільки значний діапазон пояснюється тим, що багато досліджень проводилися в «допланшетную епоху», а надаються підприємствами дані не відображають реального споживання. До того ж сума може змінюватися в залежності від того, які пристрої включати в розрахунки: наприклад, телебачення у багатьох країнах переходить від ефірного поширення на кабельне, різні канали доступні також і через інтернет.

Тим часом кам'яне вугілля залишається головною сировиною для вироблення електроенергії в світі: сьогодні 40% електростанцій працюють саме на вугіллі, а в найближчі 20 років частка вугілля зросте, за прогнозами, до 50-60%. Домінування вугілля (на другому місці - природний газ, на третьому - вода, на четвертому - ядерна енергія) пояснюється необхідністю утримання низької собівартості і тарифів, особливо для країн, що розвиваються, причому будь-які прийнятні альтернативи, доступні в порівнянних обсягах, відсутні. Можна без перебільшення сказати, що «цифрова всесвіт» і «хмарні технології» починаються з вугілля.

Однак вугілля відноситься до вичерпним і не поновлюваних природних ресурсів, тому з ростом попиту на електроенергію повинна підвищуватися частка відтворених ресурсів у якості її джерела. Але тут виникає проблема доступності: в інформаційно-комунікаційної екосистемі енергія повинна бути доступна саме в момент передачі інформації. Традиційні електростанції, що працюють на вугіллі, газі або урані, діють постійно і забезпечують 80-90-відсоткову доступність, в той час як, наприклад, доступність енергії вітру не перевищує 20-30%. Будівництво гідроелектростанцій також обмежена природними особливостями.

Висновки невтішні: в найближчі 20 років електростанції продовжать спалювати вугілля, а відтворюються ресурси будуть використовуватися лише в якості доповнення до цього основного джерела електроенергії. Руйнівні аварії на атомних електростанціях не сприяють популярності такого способу виробництва енергії, і, швидше за все, такі станції і далі будуть виводитися з експлуатації. Що ж залишається? Однозначної відповіді все ще немає, зате поки ще є вугілля.