2014-11-09 14:54

Internet förbrukar 9 - 16 kWh per överförd gigabyte

I en rapport från 2008 visar kommer författarna fram till att Internet förbrukar 9 - 16 kWh energi1. per överförd gigabyte (Gb). Detta ligger i linje med tidigare inlägg om att ett e-brev förbrukar lika mycket energi som ett fysiskt brev.


Rapporten är som sagt från 2008, och visar på förhållanden som gällde 2006. Ni hittar den som PDF här.

Vad som är intressant är att energiförbrukningen per Gb är snabbt fallande, och minskade ca 90% från år 2000 till 2008. Samtidigt ökade dock Internettrafiken med en faktor på tjugo.

Det finns uppskattningar att Internet förbrukar mellan 5 och 11% av all elenergi i världen.

Vad som inte är inkluderat i ovanstående är utrustningen hos slutanvändaren - routrar och modem i exempelvis hemmet, och inte heller energiförbrukningen för datorn. Vad som är inkluderat i siffrorna är Internets backbone, telenäten, mobilnäten, DSL-näten, fibernäten, samt serverutrustning och nätverksutrustning på affärssidan.

Om energieffektiviseringen fortsatt sedan 2006, och hur mycket är okänt, men siffrorna är intressanta ändå.

Exempelvis är en HD-upplöst komprimerad film runt 1.5 Gb stor, och att ladda eller strömma ner den förbrukade 2008 alltså upp till 24 kWh energi från server till hushållets hål i väggen. Även om detta kapats med ytterligare 90% så är det likväl 2.4 kWh energi, oräknat att TV-skärm etc drar energi.

Poängen är att Internetekonomin inte är en väg runt tillväxtens gränser och våra fysiska resursbegränsningar, som begränsar ekonomin - Internet slukar energi.

Att Internet slukar energi är också helt logsikt, då förädlingsvärdet för Internettjänster är betydligt högre än t ex kringkastad TV eller radio, sk live-TV eller liveradio, eftersom man väljer vad, när, var och hur man tittar på TV eller lyssnar på radio. Denna individualisering kostar naturligtvis energi, precis som allt annat som har en högre förädlingsgrad. Förädling är samma sak som energiförbrukning.

Det kan rent av vara så att distansarbete mot ett företags interna nät drar mer energi än att faktiskt pendla, men detta är en hypotes från min sida och vi behöver aktuella energiförbrukningssiffror för Internet för att kunna avgöra detta. Likt för e-post kan verkligheten faktiskt vara kontraintuitiv.
Olika studiers resultat. Svarta prickar
inkluderar servrar och klienter.
Källa: Coroama & Hilty, 2014

Notera att man räknar med total energiförbrukning och total överföringsvolym här, vilket tar hänsyn till att utrustning inte används i full belastning hela tiden.

Studier kan variera kraftigt. En sammanfattande studie visar på från 0.0064 kWh till 136 kWh per Gb. Studierna  som visar bråkdelar av kWh per Gb (t ex Baliga et al 2011 som visar 0.006 kWh per Gb) tar inte hänsyn till ändpunkternas servrar och klienter, utan bara nätverksutrustningen. Den senaste top-down-undersökningen, som alltså summerar total energianvändning och dividerar med total överföring landar på 7 kWh per Gb.

1. Siffran 24.9 kWh/Gb förekommer i rapporten, men siffran 9 - 16 kWh/Gb kommer från avslutande kapitlet Conculsions (sv slutsatser).

21 kommentarer:

  1. 2 timmar video på 1.5 GB ger en bitrate på 1.7 Mpbs, sen bör man dra bort minst 0.2 Kbps för ett ljudspår i rimlig kvalitet (stereo - surroundljud kan gärna ligga på 1.5 Mpbs). Kvar blir en sjätte- eller sjundedel av vad man bör använda för att koda video i HD (1920 pixlar bred / 1080 pixlar hög - beroende på bildformatet). Det är inte extremt ovanligt att använda en faktor tio mer, alltså 15 Mpbs, när källan har mycket grain eller är svårkodad av andra orsaker. 1.5 GB är typiskt för tv-avsnitt på ca 50 minuter kodade i 720p, men det är egentligen för litet redan där.

    SvaraRadera
  2. Nej. I ditt förra inlägg om e-post kom vi ju fram till att siffrorna var felaktiga. Typiska e-post drar mindre energi än typiska brev. Se kommentarerna där.

    SvaraRadera
  3. Förresten -- varför inte använda den senaste rapporten? Jonathan G Koomey (som är medförfattare i din källa) kör en analys på huruvida digital musikdistribution är energisnålare än fysisk, och kommer fram till att så är fallet.

    Rapport från 2010

    "We find that despite the increased energy and emissions associated with Internet data flows, purchasing music digitally reduces the energy and carbon dioxide (CO2) emissions associated with delivering music to customers by between 40% and 80% from the best-case physical CD delivery,
    depending on whether a customer then burns the files to CD. Despite the dominance of the digital music delivery method, however, there are scenarios by which digital music performs
    less well, and these scenarios are explored. We suggest future areas of research, including alternative digital media services, such as subscription and streaming systems, for which Internet
    energy usage may be larger than for direct downloads."

    Där har du också en något mer aktuell siffra på 7 kWh/GB (den lägsta svarta pluppen i ditt diagram), men där påpekas också att denna siffra sjunker dramatiskt årligen. Vad kan den ligga på idag, 2014?

    Se klimatpåverkan i figur 5 i min länk. Verkar som om åtminstone musikdistribution är rejält energisnålare vid digital nedladdning jämfört med fysiskt köp.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Intressant. Fast nu kör allt fler streaming och laddar därmed ner samma musik igen och igen och igen. Verkar inte direkt energieffektivt.

      Radera
    2. Återkommer till den i separat blogginlägg, högintressant i dessa Spotifydagar, när jag haft tid att läsa.

      Mvh

      Radera
    3. ... och ja, jag vet att du tagit med detta som brasklappar i ditt inlägg, dock blir rubriken vilseledande. Vi ligger nog snarare ner mot 1 kWh/GB idag.

      En annan sak som nämligen är intressant är hur mycket vi konsumerar på bärbara (energisnåla) enheter jämfört med stationära. Om du strömmar ljud eller bild till en mobiltelefon eller en surfplatta så är energiåtgången betydligt lägre än om du tittar på TV, och jag skulle gissa att detta use case är vanligare idag relativt sett. Vi pratar om en faktor 10-100 lägre energiförbrukning för slutanvändaren här.

      Radera
    4. Strömförbrukning är en av de hetaste potatisarna när det gäller bärbara produkter. När det gäller att lyssna på musik i hörlurar kan man uppskatta strömförbrukningen för en normal smartphone till ungefär 150-300mW (högre siffran = äldre modeller).

      Så, själva lyssnandet för en timme musik för slutanvändaren kostar försumbara 0.0003 kWh, eller 0.3 öre. Till exempel iPhone 6 specar 50 timmars ljudlyssnande innan batteriet behöver laddas om vilket stämmer hyggligt med siffrorna ovan.

      Radera
    5. ... men bara om man stänger av mobiltelefoni, WiFi, Bluetooth, alla andra appar, och aldrig använder skärmen.

      Radera
    6. Ja, skärmen är utan tvekan det som drar mest energi i en vanlig telefon. Men om man passivt lyssnar på musik så har man ju inte skärmen aktiv.

      Mobiltelefoni drar inte speciellt mycket ström om du inte aktivt sänder och tar emot data. Vi pratar storleksordningen 3-4mW för att ligga standby och kunna ta emot samtal i 2G, 3G eller LTE. Om du strömmar data kan strömförbrukningen gå upp till kanske 300mW utöver vad ljuduppspelningen kostar, fast med ganska hög variation beroende på accessteknik och beroende på hur modern din telefon är etc.

      Det är fortfarande mycket låg strömförbrukning, som dessutom sjunker kraftigt för varje ny hårdvarugeneration.

      Radera
    7. Ni glömmer helt bort produktionskostnaden (energi) för en mobiltelefon.

      Se denna undersökning. (troligtvis mycket värre idag, då telefonerna är långt mycket mer komplicerade)

      http://fatknowledge.blogspot.se/2007/01/carbon-footprint-of-mobile-phone.html?m=1

      Radera
    8. Joakim, ditt resonemang om att mobiltelefoner drar lite energi faller helt då den energin istället används upp av basstationen och övrig infrastruktur. För att inte prata om all energi som underhållet av denna infrastruktur kräver.

      Radera
  4. Vår Vd berättade i slutet på 90-talet att den kraftiga nedgången för el under sommaren inte var lika stor längre medan vinterförbrukningen fortsatte minska hos hushållen bland kunderna. Jag satt då i styrelsen för ett energibolag och vår slutsats var att datoranvändningen drog mer el men att energibesparing påverkade vintern.

    Vänliga hälsningar

    Nanotec

    SvaraRadera
    Svar
    1. Hushållets hemelektronik ger användbar spillvärme vintertid, och effekten bör därmed dämpas vintertid.

      Radera
  5. Internets strömförbrukning är nog ett problem endast om folk använder nätet till en massa överföringar av video, vilket man inte tvunget måste göra. Får vi elbrist så får man höja priserna för stora datamängder. Det går att snålsurfa på olika sätt.

    SvaraRadera
  6. Avgiften till bredbandsleveratören måste täcka kostnaden för el och utrustning i nätet, annars skulle leverantören gå back. Har man IP-TV och ser på den i HD kvalitet några timmar per dag blir det väldigt många GB i månaden. Avgiften sätter en övre gräns för vad en GB kan kosta i energi. Och om det ska bli någon vinst för leverantören handlar det om ören per GB, eller någon bråkdel av en kWh per GB.

    SvaraRadera
  7. Nu kom inte mitt inlägg med via mobilen, men än en gång, många noder i städerna (som är belägna i källarna på vanliga hyreshus) använder spillvärmen till att värma huset.

    SvaraRadera
  8. Men bygg lite mer kärnkraft då, om detta är ett problem. Digitaliseringen av samhället ger oerhörda effektiviseringar så lite mer elförbrukning är knappast ett problem i sammanhanget.

    SvaraRadera
  9. Den här kommentaren har tagits bort av skribenten.

    SvaraRadera
  10. Ju mer avancerad civilisation, desto mer energi använder den.

    Hoppas mänskligheten kan knäcka fusions nöten och ta nästa steg i utvecklingen. Alla olje/gas/kol företag får gärna gå under. Det är ju dinosarie-teknik som borde förpassas till soptippen när det blir dax.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Kardashev_scale

    SvaraRadera
  11. Cornucopia - kul inlägg! Jag har funderat på det här en del tidigare och därför var det kul att du tog upp det. Jag lade märke till en sak de skriver i introduktionen: “Based on our level of confidence in the information currently available, this analysis is in an early stage that needs significant improvement to become more than an order-of-magnitude estimate.” Jag sökte vidare och hittade en del andra nyare källor:

    “The Direct Energy Demand of Internet Data Flows”, Coroama et. al., Journal of Industrial Ecology, 2013:

    Studie av en konferens 2009 i Davos (Schweiz), med videolänk till Nagoya (Japan) via USA. De uppskattar en förbrukning på 0.2 kWh/GB, exklusive “terminal equipment”, dvs. datorerna i ändpunkterna och videokonferensutrustningen. De menar att siffran bör kunna användas även för annan datatrafik, typ nedladdning eller surf. De menar att deras uppskattning är “pessimistisk”; t.ex. passerar datatrafiken 24 internetnoder (hops), vilket de påstår är ca dubbla genomsnittet för hela internet. Större delen av förbrukningen sker lokalt, dvs. i närheten av ändpunkterna i Davos och Nagoya. Detta beror på att routrarna kör på låg last medan förbrukningen är kraftigt lastoberoende (Fig 3). De använde en Cisco 6524 router som arbetade vid 40 Mbit/s, 0.12% av dess 32 Gbit/s kapacitet; stor utvecklingspotential alltså!

    http://static.googleusercontent.com/media/www.google.com/sv//events/howgreenistheinternet2013/pdfs/DirectEnergyDemand.pdf

    Ovanstående gäller endast fast uppkoppling, men det kan vara intressant att jämföra med trådlös överföring eftersom att några har kommenterat det här i tråden (och att dess andel ökar mest procentuellt):

    “The Power of Wireless Cloud”, CEET (forskningsinstitut, samarbete mellan Bell Labs och Uni Melbourne):

    De uppskattar att av det trådlösa molnets totala elkonsumtion globalt utgörs 9% av datorhallar (processering och lagring) och 90% av anslutningspunkter (4g-stationer, WLAN-hotspots). I sammanhanget kan energikonsumtionen av användarenheter för Wifi and 4g försummas. 2010 uppskattades en “4G LTE wireless access link” att konsumera mellan 328 och 615 microJoule per bit. För den lägre förbrukningen, med en årlig energieffektivisering på 26 %, predikteras förbrukningen år 2015 att hamna på 0.16 kWh/GB. (328*10^-6*8*10^9/3600/1000*0.74^5).

    http://www.ceet.unimelb.edu.au/publications/downloads/ceet-white-paper-wireless-cloud.pdf

    I en rapport från GSMA kollar de på 34 olika mobila nät i 16 i-länder och 18 u-länder, och uppskattar total förbrukning för hela nätet:

    “Mobile’s Green Manifesto 2012”
    http://www.gsma.com/publicpolicy/wp-content/uploads/2012/06/Green-Manifesto-2012.pdf
    Total industry RAN + Core Energy per unit traffic kWh / GB:
    2009: 33.6
    2010: 27.2
    2011: 19.1

    Ser fram emot en framtida tråd om streaming av musik! Jag försöker själv klara mig på 2 GB per månad och laddar därför oftast ner podcasts och spotifyfiler via WLAN. Det är bara en vanesak :-)

    SvaraRadera
    Svar
    1. För jämförelse 4g/WLAN så uppskattar de i CEET-artikeln (s. 19) att en WiFi-hotspot som hanterar många användare (typ flygplats eller liknande) förbrukar 0.4 mikro-Joule per bit dvs 0.0009 kWh/GB. Så kör WiFi istället! :)

      Radera

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...