Цифрові технології як-то Інтернет речей (IoT), 3D-друк, хмарні обчислення, робототехніка, блокчейн, доповнена та віртуальна реальність перевизначили спосіб нашого життя, набувши значущості у якості важливих активів, які можуть зробити різнобічні процеси більш ефективними та продуктивними. Вони стали одним з ключових факторів виробництва поряд з землею, капіталом та працею. Цифрові інструменти та послуги – невід’ємна частина сучасного життя: важко уявити світ без смартфонів, додатків, Інтернет-банкінгу, GPS-навігаторів та величезного вибору музики та фільмів. Все більшу роль цифрові технології відіграють у бізнес-процесах, а від початку пандемії COVID-19 ми змогли споглядати їх реальні приклади позитивного впливу.

Ефективно спроектована та керована цифрова інфраструктура може сприяти екологічній стійкості та скороченню викидів парникових газів. Завдяки технологіям IoT та штучному інтелекту (через датчики якості повітря, які розміщуються на громадських транспортних засобах, ліхтарях, лавках, сміттєвих баках) в режимі реального часу можливо визначити рівень забруднення повітря та його причини. Через мобільні додатки можна контролювати якість повітря або шуму. У секторі водопостачання цифрові технології дозволяють зекономити воду, виявити забруднення та витоки, знизити рівень втрат і підвищити надійність та правильність водорозподілу. У системі поводження з відходами такі технології допомагають визначити обсяги відходів та оптимізувати їх утилізацію.

Сектор енергетики – один з «піоперів» впровадження цифрових технологій в управління та експлуатацію енергосистемами. Датчики, smart-лічильники, системи цифрового управління тощо забезпечують автоматизацію та моніторинг, оптимізують енергорозподіл та енергоспоживання. Мікромережі допомагають зменшити втрати енергії під час передачі та розподілу. Smart-лічильники фіксують споживання енергії та спрямовують дані до обслуговуючої компанії. Своєю чергою, прогноз, вимірювання та контроль в реальному часі підвищує рівень енергоефективності, дозволяючи споживачам, менеджерам будівель та операторам мереж визначити де і коли необхідне технічне обслуговування або де можна досягти економії. Найбільша економія – від 15% до 50% (залежно від технології) – в опаленні, охолодженні та освітленні[1]. Загалом же цифровізація може скоротити загальне споживання енергії в житлових та комерційних будівлях приблизно до 10% до 2040р.[2].

Для компаній, які хочуть виграти у конкурентній боротьбі, цифрові технології є одним із найважливіших союзників. Впровадження цифрових технологій, таких як IoT, сприяє зменшенню споживання енергії на виробництві та скороченню викидам CO₂ в промислових системах, а також підвищує якість виробленої продукції. Так, завдяки адитивному виробництву (3D-друк) можливо зменшити використання ресурсів та енергії.

Цифровізація впливає й на транспортний сектор (через автоматизацію та спільний транспорт), на який припадає 28% глобального споживання енергії та 23% глобальних викидів CO₂. Завдяки інтелектуальним транспортним системам підвищується рівень безпеки, зменшується рівень споживання енергоресурсів, а з тим і викиди CO₂.

Сьогодні відомо чимало практичних доказів ефективності цифрових технологій, у т.ч. у напрямку переходу на сталий розвиток. Сталий розвиток та цифровізація – фундаментальні мегатренди, що піддаються змінам і вимагають швидких реакцій. Синергія між «зеленим» курсом та цифровізацією може запропонувати спільне рішення з довгостроковими позитивними наслідками. Світ може пришвидшити перехід на низьковуглецеву економіку завдяки цифровим технологіям через стандартизацію, моніторинг і підвищення підзвітності споживання енергії. До 30% економії енергії у всьому світі можливе завдяки кращому моніторингу та керуванню електричними мережами[3]. Однак, в аналітичному центрі The Shift Project підрахували, що енергоємність цифрової галузі зростає щороку на 4%[4], а частка цифрових технологій у світових викидах СО₂ зросла з 2,5% до 3,7% у період між 2013р. та 2018р.

Очевидно, що цифрові технології можуть нівелювати вуглецевий слід, але вони також можуть генерувати певний обсяг викидів. Кожен пошуковий запит, кожна трансляція пісні чи відео, кожне надіслане електронне повідомлення – збільшує глобальний попит на електроенергію та генерує викиди CO₂. Цифровізація призводить до енергоспоживання, особливо якщо враховувати не лише використання, а й виробництво цифрових пристроїв. Ми не можемо фізично бачити дані, які надсилаємо або отримуємо, проте їх великий обсяг призводить до зростання енергоспоживання; smart-пристрої, які доводиться використовувати, можуть вироблятися в екологічно шкідливих умовах. Виникає питання: чи зможе цифровізація допомогти людству наблизитися до сталого розвитку, чи зростаюча залежність від цифрових технологій врешті-решт виявиться прискорювачем негативних змін клімату?

У науково-дослідному інституті Öko-Institut дослідили, що кожен пошуковий запит генерує близько 1,45 гр. CO₂. Якщо ми використовуємо пошукову систему для створення близько 50 пошукових запитів на день, це генерує 26 кг СО₂/рік. Наприклад Google у своєму Екологічному звіті за 2017р. визначив свій вуглецевий слід за 2016р. на рівні 2,9 млн. т CO₂, а споживання електричної енергії – 6,2 ТВт-год. Причиною величезного енергоспоживання Інтернету є потокове передавання музики та відео. Середньорічне генерування CO₂ потоковим online-відео становить понад 300 млн. т/рік (станом на 2018р.). Але реальні цифри важко визначити, оскільки результати значною мірою залежать від вибору пристрою, типу підключення до мережі та роздільної здатності. Потокове передавання музики через Spotify або Apple Musicзгідно спільного дослідження університетів Глазго та Осло генерували від 200 до 350 млн. кг ПГ у 2015р. та 2016р.[5].

Мірою того, як світ стає дедалі цифровізованішим, інформаційні та комунікаційні технології стають джерелом попиту на енергію. Обладнання для зберігання та маршрутизації, комп’ютери, телефони, і, звичайно, сам процес експлуатації потребує електроенергії. Найбільший вплив на генерування СО₂ в секторі цифрових технологій мають центри обробки даних (фаза використання) та мережі передачі даних (фаза передачі). Перші використовуються для зберігання та обміну даними, працюють цілодобово і використовують велику кількість енергії для живлення як апаратного забезпечення ІТ-технологій (як-то сервери, накопичувачі та мережеві пристрої), так і допоміжної інфраструктури (охолоджувальне та вентиляційне обладнання). Мережі передачі даних використовують енергію для передачі даних через стаціонарні та мобільні мережі.

Оскільки протягом найближчих років будуть підключені мільярди пристроїв, це стимулюватиме зростання попиту на енергію і в центрах обробки даних, і в мережах передачі даних. У 2019р. центри обробки даних спожили близько 200 ТВт-год., що становить приблизно 0,8% світового споживання електроенергії. Згідно дослідження МЕА за 2017р. мережі передачі даних у 2015р. спожили близько 185 ТВт-год[6]. Прогнози подальшого споживання суттєво різняться – на 2030р. передбачається їх досягнення від 200 до 3 000 ТВт-год./рік – через відсутність офіційної статистики: багато операторів неохоче надають інформацію про реальне споживання енергії через занепокоєння щодо безпеки та конкуренцію.

Зберігання даних, пошук інформації, надсилання чи зберігання електронного листа – це щоденні і, здавалося б, нешкідливі дії, але насправді можуть мати серйозний вплив на довкілля. Поява смартфонів та велика кількість потокового відео в Інтернеті, генерує величезні обсяги даних (90% усіх даних сьогодні було створено протягом останніх двох років з щоденною оцінкою формування даних у 2,5 квінтильйона байтів [7], що призводить до наростаючого буму нових центрів обробки даних у світі.

З огляду на стрімкі темпи технічного прогресу, надання надійних прогнозів використання енергії цифровими технологіями є надзвичайно складним завданням. Попит на послуги центрів обробки даних буде продовжувати зростати. Одночасно, це компенсується постійним вдосконаленням ефективності серверів, пристроїв зберігання даних, мережевих комутаторів та інфраструктури, а також переходом до значно більших хмарних та гіпермасштабних центрів обробки даних, що управляються такими компаніями як Alibaba, Amazon та Google, що зменшують енергоємність послуг центрів[8].

Згідно Індексу споживання енергії біткойнів (2018р.) (Bitcoin Energy Consumption Index) біткойн використовує близько 40-80 ТВт-год/рік. Це приблизно 0,2-0,3% споживання електроенергії. Технічний університет Мюнхена (Technical University of Munich) у своєму дослідженні за 2018р. підрахував, що вся система біткойнів виробляє близько 22 Mт СО₂/рік та може призвести до глобального потепління вище 2ºС.

Важливо, що останніми роками на ІТ-компанії припало близько половини світових корпоративних закупівель ВДЕ. Лише Google підписав угод про придбання електроенергії з ВДЕ (Corporate Power Purchase Agreements, PPA) на 2,7 ГВт. Компанія також затвердила безвуглецеву стратегію, в якій йдеться про власне виробництво електроенергії або випуск власних PPA, та зобов’язання зменшити викиди на 45% у період 2020-2030 рр. Світові компанії все більше замислюються над зменшенням викидів: так, загальний обсяг корпоративних PPA у світі у 2020р. досяг 23,7 ГВт. З-поміж іншого, оператори великих дата-центрів намагатимуться базуватися в регіонах, які генерують низьковуглецеву електроенергію[9].

Водночас, у ряді досліджень[10] йдеться про щорічне зростання обсягу IP-трафіку глобального центру обробки даних на 25%, що призведе в 2030р. до зростання світового енергоспоживання до 13%. Найгірший прогнозований сценарій[11] – сектор ІТ може споживати до 51% світової електроенергії в 2030р. та генерувати до 23% світових викидів CO₂.

Прямими екологічними наслідками є використання ресурсів та енергії протягом життєвого циклу IT-технологій, тобто виробництва, використання та утилізації. За даними ООН, щорічно у світі утворюється 50 млн. т електронних відходів, у 2021р. прогнозується зростання до 52 млн. т[12]. І хоча зростає кількість компаній, які використовують екологічні матеріали, smart-методи переробки для широкомасштабного виробництва IT, кількість таких важких металів як літій, диспрозій/тербій та реній у 2035р. збільшиться порівняно з 2013р. у два рази[13]. Також, попри те, що 95% комп’ютерних пристроїв потенційно можуть бути перероблені[14], у 2016р. 80% (35,8 млн. т) світових електронних відходів не були перероблені. Експерти, які працювали над дослідженням «Захист клімату за допомогою цифрових технологій» (Klimaschutz durch digitale technologien) дійшли висновку, що викиди парникових газів, спричинені виробництвом, експлуатацією та утилізацією цифрових пристроїв та інфраструктури, становлять від 1,8% та 3,2% глобальних викидів (станом на 2020р.).

Цифрові технології можна застосовувати для скорочення викидів, але так само легко вони можуть генерувати викиди. Впроваджені цифрові технології у фізичну інфраструктуру можуть скоротити рівень споживання енергії, нівелювати витоки води та з вищою ефективністю утилізувати відходи. Перевага цифрових технологій – у мінімізації негативних екологічних наслідків виготовлення, експлуатації та утилізації продуктів. Підвищена ж ефективність цифровізації може спричинити більше споживання енергії та відповідно генерувати викиди.

У дійсності енергетичне споживання цифрових технологій важко визначити кількісно через відсутність даних, технологічний прогрес та зміну звичок споживання. Та загальні викиди CO₂від цифрових технологій зростають, і потрібні методи включення впливу вуглецю в процес прийняття цифрових рішень. А для того, аби впливати на зміну рівнів викидів, має бути розуміння реального впливу цифрових технологій на довкілля. Сьогодні існує безліч способів зробити цифровий вплив екологічнішим за рахунок: еко-закупівель, оптимізації норм обладнання та повторного використання або переробки обладнання, підвищення обізнаності про цифрову екологію, просування найкращих практик еко-дизайну для програм, даних та обладнання, ефективного споживання енергії у центрах обробки даних (можливість використання тепла в централізованих/місцевих мережах теплопостачання), збільшення використання ВДЕ та зменшення застосування токсичних матеріалів. Вагомого значення набувають НДДКР для створення нових технологій, які приведуть до ще більшої ефективності, оскільки попит на цифрові послуги буде зростати.

Без рішучих політичних дій цифрова революція може збільшити споживання енергії та прискорити екологічну шкоду. Відтак забезпечення цифровізації у сталий спосіб – політичний пріоритет, що має супроводжуватися виробленням важелів контролю за цифровим екологічним впливом, інструментів оцінки цифрових технологій та наслідків їх експлуатації.

[1] Grözinger J., et al. Optimising the energy use of technical building systems – unleashing the power of the EPBD’s Article 8. Ecofys, 2017, www.ecofys.com/files/files/ecofys-2017-optimising-the-energy-use-of-tbs-final-report.pdf.

[2] Digitalization & Energy, International Energy Agency, 2017, https://www.iea.org/reports/digitalisation-and-energy.

[3] Ciocoiu C. N. Integrating digital economy and green economy: opportunities for sustainable development, Theoretical and Empirical Researches in Urban Management Volume 6, Issue 1. February 2011, https://www.researchgate.net/publication/227346561_Integrating_Digital_Economy_And_Green_Economy_Opportunities_For_Sustainable_Development

[4] Digital technology: an environmental opportunity or challenge? https://hellofuture.orange.com/en/digital-technology-an-environmental-opportunity-or-challenge/

[5] Music consumption has unintended economic and environmental costs. University of Glasgow, https://www.gla.ac.uk/news/archiveofnews/2019/april/headline_643297_en.html

[6] Digitalization & Energy, International Energy Agency, 2017, https://www.iea.org/reports/digitalisation-and-energy

[7] The Carbon Footprint of Manufacturing Digitalization: critical literature review and future research agenda, https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2212827119306407?token=4D33B23C76E672A2A17495ED734DFBD154783586606C119779B4425963A110C08D1066CC416E5C4ACA81E647AA08982B&originRegion=eu-west-1&originCreation=20210716084810

[8] Evans R., Gao J. AI Reduces Google Data Centre Cooling Bill by 40%. DeepMind, 20 July 2016, https://deepmind.com/blog/article/deepmind-ai-reduces-google-data-centre-cooling-bill-40.

[9] The Environmental Impacts of Digital Technologies, with George Kamiya. 15 September 2020, https://www.resources.org/resources-radio/environmental-impacts-digital-technologies-george-kamiya/

[10] Malmodin J., Lundén D. The Energy and Carbon Footprint of the Global ICT and E&M Sectors 2010-2015. Sustainability 2018, https://www.mdpi.com/2071-1050/10/9/3027

[11] Andrae A., Edler T. On Global Electricity Usage of Communication Technology: Trends to 2030. Challenges 6. 2015, 117-157, https://www.researchgate.net/publication/275653947_On_Global_Electricity_Usage_of_Communication_Technology_Trends_to_2030

[12] Baldé C. P., Forti V., Gray V., Kuehr R., Stegmann P. The Global E-waste Monitor 2017, United Nations University (UNU), International Telecommunication Union (ITU) & International Solid Waste Association (ISWA), Bonn/Geneva/Vienna. Electronic Version, 2017. – pp. 978-992.

[13] Digital transformation and environmental sustainability in industry: Putting expectations in Asian and African policies into perspective, https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S146290112030157X?token=2228CAD5319CB319DC83E6CEBC5F57195629EA31AC1ACDFC2576517C17C034E482FFC2EEDE40A4009BED052B74FDAF1D&originRegion=eu-west-1&originCreation=20210426150305

[14] Robinson B. H. E-waste: an assessment of global production and environmental impacts. Science of The Total Environment Volume 408, Issue 2, 20 December 2009, Pages 183-191.