Bjorn Lous
Data zijn een belangrijk onderdeel van ons leven geworden. Alleen al het mobiele dataverbruik in Nederland was voor 2020 346 miljoen GB (346.000 TB). En dan hebben we het nog niet over alle data die opgeslagen wordt, en het dataverbruik van bedrijven en van communicatie via computers. Veel van dit dataverbruik is onzichtbaar. Weinig mensen weten wat er allemaal nodig is om onze smartphone te kunnen gebruiken, en wat voor data er allemaal wordt opgeslagen. We realiseren ons nauwelijks hoeveel data verbruikt worden voor zoiets simpels als het versturen van een WhatsAppje (0,1 MB), Instagram checken (3,6 MB per keer) of het bekijken van een Youtube-filmpje bekijken (200 – 400 MB per uur). Streamingsdiensten lijken duurzaam, want je hoeft immers geen dvd’s of cd’s te producren, maar ze hebben wel een enorm dataverbruik. Een uurtje Spotify-luisteren kost 100 tot 150 MB, een uurtje Netflixen zelfs 2000 MB.
Er is veel discussie over data, maar die concentreert zich meestal op de privacy-aspecten. Wat doen bedrijven met alle opgeslagen gegevens? Hebben ze het recht om die data te gebruiken? Het is inmiddels algemeen bekend dat sociale media data doorverkopen aan bedrijven die dit weer gebruiken voor gerichte marketing, om ons zoveel mogelijk te laten consumeren. En ook in opinievormende zin spelen data een steeds belangrijker rol: door de algoritmes belanden we in een online-bubbel waarin we alleen berichten te zien krijgen waarvan het algoritme denkt dat wij er blij van worden.
Wat we ons niet realiseren is dat voor elke MB die we verbruiken, ergens ver weg computers staan te draaien om onze digitale consumptie mogelijk te maken. Ons verlangen dat onze apps, muziek en series beschikbaar zijn, en om altijd bereikbaar te zijn, heeft een enorme impact op het milieu. Hoe groot is de voetafdruk van (big) data? En hoever is de wetenschap op dit thema?
Het meeste wetenschappelijke onderzoek gaat over hoe we big data kunnen gebruiken om onze kennis te vergroten en over het feit dat we hier nog veel te weinig gebruik van maken. Sinds een aantal jaar beginnen wetenschappers zich echter te realiseren dat er ook een keerzijde zit aan big data. De ecologische impact wordt bepaald door verschillende factoren.
Invloed van data op het milieu
Allereerst is er de IT-infrastructuur. Denk aan servers, netwerkapparatuur en opslagcapaciteit. Daarnaast is er de energie-infrastructuur, alle apparatuur heeft immers stroom nodig om te functioneren. Bovendien wordt een groot deel van de ecologische impact bepaald door de noodzaak om de apparatuur te koelen. Het stroomverbruik van apparatuur die 24/7 aanstaat, leidt tot veel warmte. Volgens eerste schattingen wordt 40 – 50% van het totale stroomverbruik van de ICT-sector gebruikt voor het koelen (Zhang et al., 2017; Marwah et al., 2010).
Voor schattingen van de milieu-impact van data wordt er onderscheid gemaakt tussen dataopslag (het bewaren van data als e-mail, de inhoud van websites etc.) en datatransmissie (het verzenden van data, bijvoorbeeld om digitale vergaderingen mogelijk te maken). Volgens verschillende schattingen is het stroomverbruik van de ICT-industrie als geheel zo’n 10% van het wereldwijde stroomverbruik (Whitehead, 2014), en 2% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen (Whitehead, 2014; Corbett, 2018). De verwachting is dat dit alleen maar verder zal groeien. De cijfers laten zien dat deze groei sneller gaat dan we kunnen voorspellen. Voorspellingen voor de groei in energieverbruik tussen 2011 en 2020 werden geschat op 7% per jaar, maar dit was in werkelijkheid 9% (Whitehead, 2014). Het totale aandeel in de wereldwijde CO2-uitstoot wordt geschat op 3.2% in 2025.
Datacenters – voor de opslag van data – zijn daarbij de meest in het oog springende verbruikers. De voetafdruk hiervan is echter moeilijk te kwantificeren. Wat wel duidelijk is, is dat de toename aan dataverbruik, waarvoor steeds meer en steeds grotere datacenters nodig zijn, ondanks alle investeringen in groene energie door Apple, Google en Facebook, zal leiden tot een toename van het totale energieverbruik.
“Sinds 1983 is het energieverbruik door kantoorwerk, als gevolg van de digitalisering, toegenomen van 0,1 kWh per m2 per jaar in 1983 tot 97 Twh (97.000.000.000 kWh) per m2 in 2000“
Het energieverbruik door datanetwerken (transmissie – e-mail, webshoptransacties, digitaal vergaderen) is sinds 2000 toegenomen met zo’n 50% per jaar (Corbett, 2018).
Een belangrijke zorg is dat ook groene energie een enorme milieubelasting met zich meebrengt, en dat de ICT-industrie ook op andere manieren impact heeft, in de vorm van landgebruik (loodsen om de apparatuur te stallen op vruchtbare landbouwgrond), materiaalverbruik (batterijen, metalen, brandstof, chemicaliën voor brandpreventie en koeling, verpakkingsmateriaal), geluidsoverlast en horizonvervuiling.
Impact
Wat betekent dit voor de ecologische voetafdruk van data?
Sinds 1983 is het energieverbruik door kantoorwerk, als gevolg van de digitalisering, toegenomen van 0,1 kWh per m2 per jaar in 1983 tot 97 Twh (97.000.000.000 kWh) per m2 in 2000. Omgerekend naar dataverbruik ramen de eerste voorzichtige schattingen het totale energieverbruik van de opslag van data per terrabyte (1000 gigabyte) op 46.33 kWh per jaar, wat overeenkomt met 35 kg CO2-uitstoot (Corbett, 2018). Dat komt neer op 0,126 gram per Instagram-check. Dat lijkt niet zoveel, maar als je zo’n 20 keer per dag je Instagram checkt, dan zit je al op 2,5 gram. En tel daar WhatsApp, Facebook , Youtube, en Spotify bij op, en dan zit je al gauw op 1 kilo per maand, wat overeenkomt met de uitstoot van een autoritje van zo’n 6 kilometer. Alleen al het mobiele dataverbruik in Nederland kostte zo’n 700 gram uitstoot per persoon per jaar.
“En dan is er nog het waterverbruik van de ICT-industrie (voornamelijk voor koeling): zo’n 1000 liter per persoon”
De verwachting is dat het energieverbruik per TB alleen maar groter wordt, door de groei in populariteit van virtual reality en andere nieuwe technologieën. Het versturen van data kost nog veel meer. Zo wordt het verbruik van een videoconferentie tussen Zwitserland en Japan geschat op 200kWh per TB, oftewel 265 kg CO2 (Coroama et al., 2013).
Waar het downloaden van muziek zorgt voor een kleinere voetafdruk dan de productie van cd’s, zorgt het downloaden en via internet spelen van spelletjes juist voor een grotere CO2-voetafdruk dan het produceren van dvd’s. De verwachting is dat dit type consumptie het energieverbruik nog verder zal doen toenemen.
Naast dit energieverbruik is er nog het materiaalverbruik en eerdergenoemde andere vormen van milieubelasting. En dan is er nog het waterverbruik van de ICT-industrie (voornamelijk voor koeling), dat voor de VS in 2014 geraamd werd op 626 miljard liter, oftewel zo’n 1000 liter per persoon (Corbett, 2018). Dit water wordt verwarmd teruggebracht in de natuur, waardoor de temperatuur van de leefomgeving van het waterleven sterk verandert. Er is nog nauwelijks onderzoek gedaan naar de gevolgen hiervan voor de aanwezige flora en fauna.
Oplossingen
Een saillant detail is dat een groot deel van de data die wordt opgeslagen helemaal niet wordt gebruikt. Schattingen lopen uiteen van 90% tot 99.5%. Deze data, en de energie die ze verbruiken, belanden dus rechtstreeks op de (digitale) vuilstort. Wanneer we deze data zouden wissen (of beter: niet eens zouden verzamelen), zouden we daarmee het energieverbruik in een klap enorm kunnen beperken.
We zijn eraan gewend geraakt dat alle online informatie altijd overal direct opvraagbaar moet zijn, zonder hapering of storing. Dat betekent concreet dat er naast de standaardapparatuur, uitgebreide back-upsystemen zijn vereist. Niet alleen voor de servers en de databases, maar ook voor de ondersteunende infrastructuur. Daardoor wordt er feitelijk twee of drie keer zoveel materiaal en energie verbruikt dan strikt noodzakelijk. Er is grote winst te behalen wanneer we, net als bij de energieproductie, de activiteit van dataservers slimmer zouden afstemmen op het gebruik. Of wanneer we zouden accepteren dat we bijvoorbeeld alleen tijdens ‘kantoortijd’ in de cloud terecht kunnen om gegevens te downloaden of op te slaan.
De milieu-impact van data is weliswaar niet indrukwekkend per gebruiksmoment, maar doordat we er massaal intensief gebruiken van maken, is de totale impact toch behoorlijk. Een groot deel van de impact kan op een simpele manier worden verkleind door beter om te gaan met onze digitale middelen. Net zo gewoon als minder vlees eten, vaker de fiets pakken en de thermostaat een graadje lager zetten, kun je het klimaat ook een handje helpen door verstandig om te gaan met je smartphone en laptop.
Datagebruik per medium (bron: KPN)
• E-mail zonder afbeeldingen of bestanden openen: 0.01MB
• Internetpagina openen: van 0.2MB tot 0.6MB
• WhatsApp-bericht met tekst ontvangen of versturen: 0.001MB
• WhatsApp-bericht met afbeelding ontvangen of versturen: 0.1MB
• WhatsApp bellen: 1MB voor elke 4 minuten bellen.
• Facebook checken: 1MB tot 3MB
• Foto uploaden op Facebook: 1MB tot 5MB per foto
• Instagram verbruik per keer: 3,6MB
• Snapchat image: 0.03 tot 0.05MB
• Snapchat 10 sec video: 0.4 MB
• Youtube filmpje normale kwaliteit (480p): 200MB tot 400MB per uur
• Youtube filmpje HD-kwaliteit (1080p): 1.200MB tot 1.400MB per uur
• Spotify muziek streamen: 100MB tot 150MB per uur
• Netflix streamen in HD-kwaliteit (1080p): 2.000MB per uur
Bibliografie
Corbett, C. J. (2018). How sustainable is big data?. Production and Operations Management, 27(9), 1685-1695.
Coroama, V. C., Hilty, L. M., Heiri, E., & Horn, F. M. (2013). The direct energy demand of internet data flows. Journal of Industrial Ecology, 17(5), 680-688.
Marwah, M., Maciel, P., Shah, A., Sharma, R., Christian, T., Almeida, V., … & Pires, J. (2010). Quantifying the sustainability impact of data center availability. ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review, 37(4), 64-68.
Whitehead, B., Andrews, D., Shah, A., & Maidment, G. (2014). Assessing the environmental impact of data centres part 1: Background, energy use and metrics. Building and Environment, 82, 151-159.
Zhang, X., Lindberg, T., Xiong, N., Vyatkin, V., & Mousavi, A. (2017). Cooling energy consumption investigation of data center it room with vertical placed server. Energy procedia, 105, 2047-2052.
