fbpx Skip to main content
Case studiesTeoria

Ślad węglowy używania telefonu

Autor: 14 lipca 202226 lutego, 2024Brak komentarzy

W związku z Dniem bez Telefonu (15.07) wraz z Mamy Projekt przygotowaliśmy kalkulator śladu węglowego używania telefonu (link tutaj) . Jest to projekt, który ma na celu pokazać, jak niektóre działania oddziałują na środowisko. Kalkulator nie uwzlędnia faktu wyprodukowania telefonu (który również jest znaczący), lecz ma uświadomić, że niektóre “dobrodziejstwa” niekoniecznie są dobre dla środowiska. 

Projekt graficzny wykonała Nastia Kaja, a Front-endem zajął się Jakub Pietrzak. Projekt został wsparty przez firmy Orange Polska oraz Ekomax. Dziękuję również Panu Wojciechowi Gołębiowskiemu, ekspertowi z branży telekomunikacyjnej za cenne uwagi podczas przygotowywania założeń do kalkulatora.

Wprowadzenie do obliczeń

Emisje gazów cieplarnianych związane z użyciem telefonu nie sprowadzają się tylko do momentu jego ładowania, stoi za tym również cała infrastruktura telekomunikacyjna, ponieważ w 2022 roku głównie wykorzystywane aplikacje to aplikacje sieciowe. W związku z tym należałoby bliżej przyjrzeć się śladowi węglowemu sieci telekomunikacyjnej, co jest bardzo trudne z kilku powodów:

  •  ograniczona dostępność danych – ciężko znaleźć sensowne dane od dostawców sieci telekomunikacyjnych, pozwalające na oszacowanie śladu węglowego. 
  • dobór jednostki funkcjonalnej – jednostka funkcjonalna stanowi miarę zużycia energii/śladu węglowego. W tym wypadku najłatwiej byłoby się posłużyć transmisją danych, czyli ile energii potrzeba żeby przesłać 1 GB danych (jednostka kWh/GB). Istnieją nowe prace, które wskazywałyby, że nie jest to do końca dobry miernik, ze względu na specyfikę zużycia energii przez anteny (stałe zużycie energii + zmienne zależne od obciążenia), niemniej jest to metoda dopiero rozważana, zaproponowana przez Jensa Malmodina z firmy Ericsson (tak, ta firma kiedyś produkowała telefony komórkowe, ale wypadła z gry)[1, 2]. 
  • jakość danych – obok “miernika” problemem jest duży rozrzut danych, zarówno w świecie nauki jak i w danych od dostawców telekomunikacyjnych. Różnice potrafią być kilkukrotne, o czym napiszę w dalszej części [1, 2].
  • wiek danych – technologie telekomunikacyjne rozwija się bardzo prężnie, także z roku na rok drastycznie maleje zapotrzebowanie na energię przesyłu 1 GB danych. Nie dalej jak 10 lat temu przesłanie 1 GB danych wymagało kilku kWh, teraz są to dziesiąte lub setne części kWh[2,3]
  • zasięg anten – w zależności od technologii anteny (3G/4G/5G) będziemy mieć różną prędkość przesyłu danych oraz różne zapotrzebowanie na energię przy przesyle danych 
  • wiek anten – nie wszędzie anteny są wymieniane na nowe w równym tempie, w związku z czym między różnymi miejscami mogą występować transfery przy różnym zapotrzebowaniu na energię[4].

To wszystko powoduje, że bez wyciągnięcia aktualnych danych od konkretnych sieci telekomunikacyjnych wyniki mogą się dość mocno różnić w wartościach bezwzględnych (poszczególne stosunki będą się różnić dość nieznacznie).

Źródła

Korzystanie ze źródeł może być obarczone sporym błędem – w 2020 roku w sieciach przewijały się artykuły na bazie obliczeń przeprowadzonych przez The Shift Project pokazujące skrajnie duże emisje oglądania filmów z Netlixa na telefonie[4]. Dane te były powielane, aż się okazało, że ktoś pomylił gigabity z gigabajtami (co ciekawe, potem ten błąd ktoś powielił w recenzowanej pracy naukowej, więc tu też trzeba być ostrożnym i nawet dane z prac naukowych warto weryfikować w kilku miejscach[5]). Potem rozgorzało sporo dyskusji, powstały opracowania od Międzynarodowej Agencji Energetyki (IEA)[6] i Carbon Trustu[2], pojawiły się dodatkowe komentarze na Carbon Brief[7], które dały nieco inne rezultaty. W połączeniu z danymi od sieci telekomunikacyjnych (najnowsze, które znalazłem są z 2020 r.j)[2, 3, 8] precyzyjne określenie emisji nie jest rzeczą prostą.

Założenia

Analiza została przeprowadzona tylko dla fazy eksploatacji telefonu – nie uwzględniono śladu węglowego faz ekstrakcji surowców, produkcji i dostarczenia telefonu, ani jego końca życia (spalenie, składowanie, recykling). Analiza skupia się tylko na aspektach związanych ze śladem węglowym, bez oceny pozostałych śladów środowiskowych.

Obliczenia uwzględniają ślad węglowy użycia telefonu (rozładowania telefonu i transmisji mobilnej), transmisji danych do serwerów oraz pracy serwerów. W obliczeniach posłużono się zapotrzebowaniem na energię w poszczególnych etapach (kWh/naładowanie telefonu, kWh/GB danych, kWh/godz. pracy urządzenia), po czym te wartości przemnożono przez współczynniki emisyjności (CO2e/kWh) uzyskując ślad węglowy dla poszczególnych aktywności.

W przypadku serwerów założono ciągłą pracę, niezależnie od ilości danych do przetworzenia. Założono miks energetyczny dla Polski na podstawie danych od KOBIZE[9] dla transmisji mobilnej oraz ładowania telefonu oraz globalny miks[10] dla pracy serwerów.

Zużycie energii przez poszczególne aplikacje został ustalony w oparciu o badanie przeprowadzone przez Greenspectora i ATOS[11], w którym autorzy sprawdzili zużycie energii przy uruchomionej aplikacji oraz średni transfer danych przy korzystaniu z aplikacji. W przypadku dzwonienia wykorzystano dane nt. czasu rozmów oraz wielkości baterii dla 72 telefonów (poprzez scalenie dwóch baz danych)[12, 13]. Zużycie energii zostało na tej podstawie uśrednione, jednocześnie założono, że telefony mają baterię o pojemności 5000 mAh oraz są ładowane ze sprawnością 75% [14, 15]. Założenia dot. samych obliczeń są zgodne z założeniami przedstawionymi w raporcie Carbon Trustu.

W przypadku WIFI z jednej strony zużycie energii będzie mniejsze (zapotrzebowanie na energię równe 10W), przy czym ten router jest zazwyczaj włączony przez 24h/dobę (domyślam się, że nikt z czytelników nie wyłącza go kładąc się spać 😉 ). To powoduje, to 24-godzinne obciążenie powinniśmy podzielić przez czas podłączenia (lub wygenerowany transfer) wszystkich urządzeń. To znacząco komplikuje estymacje. Dodatkowo będąc w domu często przerzucamy się na większy ekran, szczególnie w przypadku streamingu. W dalszej części przedstawiłem zapotrzebowanie na energię dla sieci WiFi na podstawie dwóch źródeł. 

Analiza źródeł

W poniższej tabeli zebrałem dane dot. emisyjności z poszczególnych źródeł dla roku 2022. W zasadzie wszystkie te dane pochodzą z ekstrapolacji danych, które sięgają maksymalnie do roku 2020. 

Rok 2020 Rok 2022 Uwagi Źródło
Sieć telefoniczna
0,1 0,044 ekstrapolacja dla danych od telekomu [2, 3]
0,0034 – dla Youtube [1, 2]
0,0073 – dla Netflixa [1, 2]
0,075 0,017 ekstrapolacja dla danych od telekomu [2]
0,24 – dane globalne dla sieci telekomunikacyjnych [16]
0,047–1,04 – estymacje z 2015 r. [17]
0,025-0,23 – estymacje z 2020 r. [6]
Sieć WIFI
0,018 –   [1]
0,025 –   [2]
0,07–0,17 – estymacje z 2015 r. [17]
Emisje wyrażone w kg CO2e/GB transferu danych

O ile krzywe ekstrapolowane były dopasowane z bardzo dużą dokładnością, o tyle nie stanowi to wciąż gwarancji, że tak będzie w latach kolejnych. Warto również zwrócić uwagę na dane dla globalnego rynku od GSMA [16], wg których w 2020 roku przy przesłaniu 1 GB danych zużywamy aż 0,24kWh. To też spowodowało, że postanowiłem nieco bardziej konserwatywnie podejść do wielkości zapotrzebowania na energię i ustaliłem, że przesył 1 GB danych zużywa po stronie sieci 0,05 kWh energii elektrycznej. W przypadku serwerów założyłem zapotrzebowanie na energię rzedu 1,3Wh/h na użytkownika [2].

Wnioski z kalkulatora

Największe zużycie energii przypada na transmisję danych, które jednak co roku spada. Transmisja danych zależy od rodzaju aplikacji – najmniejsze obciążenie środowiska będzie generować dzwonienie oraz używanie aplikacji tekstowych, największe korzystanie z aplikacji związanych ze streamingiem video. Ewenementem jest tutaj TikTok (który ostatnio ponoć przewyższył wyszukiwarkę Google w częstości zapytań), z którego godzina korzystania wiąże się z emisją ok. 300g CO2e (dla Netflixa będzie to wartość ponad dwukrotnie mniejsza). Czy to dużo? W skali wszystkich aplikacji – bardzo. 

A w skali całościowego oddziaływania na środowisko? 

Jeżeli codziennie oglądalibyśmy godzinny film na Netflixie dziennie, to w skali roku nasze działania skutkowałyby emisją ok. 50 kg CO2. Z jednej strony jest to ok. 0,65% całkowitych emisji przypisywanych mieszkańcowi Polski[18]. Z drugiej strony, to tylko oglądanie filmów, a do wychwytu tej emisji potrzebne będą przynajmniej 2 dorosłe drzewa[1].

PS. Nie chodzi o to, żeby teraz “prośrodowiskowo” oglądać film na ekranie komputera czy telewizora bo “WIFI” – bo tam wpadną nam dużo większe emisje ze strony urządzeń (większy ekran – większe zużycie energii). Bardziej chodzi o zrozumienie, że niewinne używanie telefonu generuje emisje w miejscach, których się niespodziewamy.

Literatura

Tags: