( Idées )

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Un article écrit par Raphaël Braud

Eco Conception : à la recherche du modèle parfait

 

Il ne se passe pas une semaine sans qu'un journal ne titre sur le changement climatique et ses conséquences d'ici 2050 ou 2100.

Une prévision tirée d'un modele

Pour peu que l'on se projette un peu dans le futur ou que l'on y projette nos enfants ceci est générateur d'anxiété et souvent accompagné d'un sentiment d'impuissance devant des phénomènes à venir qui nous dépassent et dont la probabilité d'occurence augmente toujours plus.

Cette prévision de changement climatique, qui se concrétise de plus en plus, ne sort pas d'un chapeau, son acte fondateur est la sortie du rapport du club de Rome en 1972, aussi titré "les limites de la croissance" qui ne fut pas spécialement accueilli chaleureusement par les économistes de l'époque.

Mais aujourd'hui, je vais vous parler d'autres modèles : les modèles statistiques et les modèles d'évolutions.

Chez Castor & Pollux, quand on nous dit modèle, nous avons plutôt tendance à penser en premier lieu à des silhouettes
( Voir le projet )

Le modèle World3 : le modèle du rapport du club de Rome

Ses auteurs sont des professeurs et chercheurs du MIT et leur modèle de 1972 s'appuie essentiellement sur une nouvelle branche de l'informatique : la dynamique des systèmes basée sur une analyse des boucles de rétroactions.
 
Si vous n'avez pas encore arrêté la lecture de cet article suite à l'accumulation de nouvelles déprimantes et de jargons technique, BRAVO ET MERCI, la suite sera, parfois, plus joyeuse et potentiellement plus claire !


Qu'entendons nous par boucle de rétroactions ? Pour le comprendre, donnons quelques exemples :

  • S'il fait beau, que les tenues sont légères, que l'air est doux, les naissances augmentent (9 mois après)
  • Si la Seine n'est pas polluée, les gens s'y baignent, sont en meilleure forme, leur espérance de vie augmente.
  • Si les salaires augmentent, la consommation augmente
  • Si les ressources sont disponibles en grand nombre, la production de produits dérivés peut augmenter
  • Si les gens se ruent sur le Nutella, il y en a moins pour les autres


Les boucles de rétroaction, comme on peut le voir, sont de deux types :

  • Soit positive, si la variation d'un critère favorise la variation d'un autre critère dans le même sens
  • Soit négative, au contraire, si les variations des deux critères vont dans des sens opposés.

A noter qu'il n'y a aucun aspect moral dans l'utilisation des adjectifs positifs et négatifs, on ne parle que du "sens" de la corrélation , une boucle de rétroaction positive peut en fait avoir des effets dévastateurs par des réactions en chaines.

Premier rapport du Club de Rome

Avant de publier leur rapport en 1972, les auteurs du rapport du club de Rome, ont étudié 245 variables différentes ayant des boucles de rétro-actions entre elles et 41 variables "d'état" permettant d'observer des métriques qui nous intéressent et nous parlent (espérance de vie, salaire, PIB, % de survie des enfants...)

Le modèle "World3" était né :

Le modèle "World3"
( Voir le projet )
De ce modèle sont issus plusieurs modèles dérivés prenant en compte diverses hypothèses additionnelles :
 
Les modèles dérivés principaux, leurs hypothèses et leurs projections à long terme :
Scénario
Description & Hypothèses
Projection
BAU (Business as usual)
Aucune hypothèse ajoutée aux moyennes historiques. Rien ne change dans le comportement par rapport au passé.
Effondrement dû à l'épuisement des ressources naturelles.
BAU2 (Business as usual 2)
Doublement des ressources naturelles par rapport à BAU.
Effondrement dû à la pollution (équivalent au changement climatique).
CT (Comprehensive technology)
BAU2 + un taux de développement et d’utilisation des technologies exceptionnellement élevés aidant à limiter la pollution et à augmenter les production s alimentaires, même lorsque les ressources s’épuisent.
L'augmentation des coûts de la technologie finit par provoquer un déclin, mais pas d'effondrement.
SW (Stabilized World)
CT + changements dans les valeurs et les priorités de la société.
La population se stabilise au 21ème siècle, tout comme le bien-être humain de haut niveau.
 
Les modèles de World3 VS la réalité :
 
Actuellement, la réalité se situe entre BAU2 et CT, ce qui pourrait être traduit en :
  • on a trouvé plus de ressources ou on les a mieux exploité que ce que projetaient les auteurs de l’étude dans l’hypothèse BAU.
  • le développement technologique a été plus rapide que prévu
La réalité s’est également fortement éloignée de SW - le plus agréable des scenarii - et à l’heure actuelle, la probabilité de recoller à ce modèle est malheureusement très faible.
Et elle s’est moyennement éloignée de BAU - le pire des scenarii.
 
Comme le disait le statisticien George Box : tous les modèles sont faux, mais certains sont utiles
 
C’est le cas des modèles BAU2 et CT, ils sont faux comparativement à la réalité mais suffisamment proches de cette réalité pour que l’on puisse se permettre de faire des projections utiles.

Le modèle de corrélation PIB/CO2

Le modèle dérivé BAU2 qui est proche du monde actuel prédit une augmentation de la pollution, mais en quoi exactement consiste cette pollution et quels en sont les effets ?
 
Naturellement, on pense à la pollution des rivières par les rejets d’usine, à la pollution des mers et océans par les micro-plastiques et ce sont toutes des pollutions conséquentes à long terme mais ce ne sont pas ces pollutions qui auront le plus d’effets…
 
La pollution la plus importante sera celle des Gaz à Effets de Serre (GES) qui va induire lentement mais sûrement une augmentation de la température moyenne sur Terre.
 
Cette augmentation des températures moyennes va progressivement déstabiliser le climat et augmenter la probabilité d’apparition des phénomènes dangereux (ouragan, inondation, incendies, glissements de terrain) et, plus insidieusement, créer de la tension sur la disponibilité de la ressource en eau, sans oublier également l’augmentation du nombre de jours où la température épuisera les corps, ces 2 derniers points auront également des incidences sur les tensions entre les nations, des conflits probables et de vastes mouvements de population qui chercheront à atteindre des zones plus vivables…
 
Parmi les gaz à effets de serre, le plus impactant - du fait de son volume - et le plus symbolique est le gaz carbonique (CO2)
 
Mais pourquoi continuons nous à émettre autant de CO2 ?
 
Pour le comprendre, il faut d’abord se rendre compte que nous sommes “addicts” à l’énergie et à la croissance, les deux étant très étroitement corrélées comme le démontre ce schéma réalisé par Jean-Marc Jancovici et The Shift Project :
Ce schéma représente, pour chaque année la consommation d’énergie mondiale et le PIB mondial. On constate un certain alignement des points, impression confirmée par le calcul d’une droite de régression dont le coefficient de détermination R2 est très proche de 1, ce qui indique une grande qualité d’approximation de la réalité par la droite de régression.
( Voir le projet )

Tous les modèles sont faux, mais certains sont utiles

George Box
Cette corrélation PIB/Energie étant intégrée, nous n’avons pas encore répondu à la question de l’émission de CO2…
 
Dans les faits, les hydrocarbures, comme le pétrole, le charbon et le gaz (méthane/butane/propane/etc…) ont des qualités intrinsèques que n’ont pas les autres sources d’énergies :
  • Ils sont assez facilement transportables - cf les voitures où l’on peut transporter sa source d’énergie avec soi.
  • Ils sont immédiatement utilisables - contrairement à l’éolien où il faut du vent, ou le solaire où il faut du soleil ce qui est complexe la nuit…
  • Ils ont une très forte “densité énergétique”, un litre d’essence est l’équivalent de 50h de travail intensif humain - encore, une fois, comparativement à l’éolien et dans une moindre proportion au solaire.
  • Ils sont, du fait de l’équivalence précédente, très peu cher relativement à l’équivalent en travail humain.
Bref hormis, donc, cette pollution en CO2, ils n’ont que des avantages et expliquent pour une très grande part les révolutions industrielles commencées au XVIIIème siècle.
 
Mais cette pollution n’est pas le seul problème : les ressources étant en quantité limitée et subissant une extraction croissante pour soutenir la croissance, nous avons approché puis dépassé leur “pic” d’extraction. Le “peak oil” date par exemple de 2008, depuis la production mondiale de pétrole décroit progressivement.
 
En synthèse : du fait de la raréfaction progressive des hydrocarbures et de leur émission importante en CO2, il va être nécessaire d’une part de privilégier des sources d’énergie renouvelables et peu émettrice de CO2 - et plus généralement de Gaz à Effet de Serre et d’autre part de décorréler autant que possible la consommation d’énergie de la génération de PIB.
 
Dans ce qui suit, nous allons nous focaliser sur notre activité d’agence digitale et voir comment nous pouvons prendre notre part de décorrélation, en particulier sur la création de sites Web.
 

Calcul des émissions de gaz à effets de serre des sites Web : un problème insoluble ?

Les questions sont simples : quelle énergie est consommée pour créer et faire fonctionner les sites Web et quelle est l’émission de gaz à effet de serre (GES) par page ?
 
Les réponses ne sont pas simples du tout : 
 
Pour être rigoureux, il faudrait avoir une démarche exhaustive et prendre en compte l’énergie et l’émission de GES pour :
  • L’extraction des métaux, des terres rares, de la silice pour fabriquer les cartes et les composants électroniques.
  • Leur transport sur le lieu de transformation.
  • La construction des usines de fabrication de composants.
  • La transformation des matières premières en composants.
  • Les transports des composants vers les différents intermédiaires de vente jusqu’à la destination finale.
  • Le fonctionnement des composants et leur refroidissement, très dépendante de l’usage qui en est fait - de peu sollicité à très intensif.
  • Leur recyclage, encore assez partiel.
 
Sachant que les composants sont utilisés :
  • Sur les serveurs d’hébergement des sites
  • Sur les équipements réseaux qui véhiculent les données jusqu’à l’utilisateur final
  • Dans les terminaux des utilisateurs (téléphones, ordinateurs, tablettes, télé, …)
 
Sachant également que le mix énergétique des différents lieux de production / transformation / utilisation est très variable en fonction du pays voire de la zone locale et crée d’énorme variations dans l’émission de grammes de C02 (ou équivalent CO2 pour y intégrer l’effet des GES en général) par Kwh.
 
En 2018, par exemple : 
  • La France en moyenne émettait environ 60g CO2 par KWh.
  • L’Allemagne, environ 430g CO2/kwh.
  • La Pologne, environ 780g CO2/kwh.

Le modèle de calcul des émissions de CO2

Le site Empreinte, que nous avons conçu, a pour objectif principal de sensibiliser nos interlocuteurs sur les problématiques d’éco-conception et en premier lieu la diminution du poids des pages, poids qui a des impacts énergétiques et d’émission de Gaz à Effet de Serre (GES) à 3 niveaux :
  • dans les datacenters
  • au niveau des équipements réseaux 
  • sur le poste de l’utilisateur final, visiteur d’un site.
 
Cette diminution doit s’anticiper dès le design où chacun doit prendre conscience des compromis qu’il faudrait faire dès le début du projet pour permettre un poids faible des pages in fine.
 
Le site Empreinte propose - en bas de page - d’obtenir un ordre de grandeur de l’émission de CO2 pour une page donnée.
Empreinte
( Voir le projet )
En vérité et de façon très humble, cette métrique n’est qu’une indication, elle ne doit pas être considérée comme une mesure exacte, elle n’a réellement de valeur que pour quantifier un progrès réalisé suite à une modification du code, des assets ou de l’architecture.
 
Comme nous l’avons vu dans le paragraphe précédent “Calcul des émissions de gaz à effets de serre : un problème insoluble ?”, il n’est pas simple d’être exhaustif…
 
Nous avons donc fait le choix de nous inspirer de la méthodologie utilisée par le site websitecarbon.com et tiré du site sustainaiblewebdesign.org :
 
  • Estimer la consommation d’énergie totale d’Internet par an
  • Estimer le nombre d’octets qui transite chaque année sur Internet
  • En déduire la consommation moyenne en kwh par Go de données, c’est pour 2020 : 0,81Kwh/Go
  • Pour une page donnée, comptabiliser l’énergie dépensée pour les premières visites, puis pour les visites récurrentes
 
In fine, sustainaiblewebdesign donne ces formules :
 
Energy per visit in kWh (E):
E = [Data Transfer per Visit (new visitors) in GB x 0.81 kWh/GB x 0.75] + [Data Transfer per Visit (returning visitors) in GB x 0.81 kWh/GB x 0.25 x 0.02]
Emissions per visit in grams CO2e (C):
C = E x 442 g/kWh (or alternative/region-specific carbon factor)
 
Il ne nous restait donc plus qu’à :
  • Calculer le poids d’une page et de l’ensemble des assets téléchargés induits par une visite
    • pour cela, nous automatisons Chromium via Selenium et attendons 5 secondes supplémentaires après la fin de navigation pour laisser le temps aux assets asynchrones de se télécharger
    • 5 secondes étant une durée raisonnable pour ne pas devoir attendre trop longtemps pour réaliser et afficher le résultat du calcul, 5 secondes étant également une durée de présence minimum probable même en cas de “rebond”
  • Estimer l’émission de g de CO2 en fonction de l’emplacement et du mix énergétique du serveur qui héberge le site.
    • Pour cela, nous nous appuyons sur les API de “thegreenwebfoundation” qui permet aux hébergeurs de déclarer leur mix énergétique, ce qui, bien sûr est sujet à caution, nous en avons bien conscience.
 
En synthèse :
  • Notre modèle, comme d’autres modèles, est certainement faux, ne serait ce que par son manque d’exhaustivité…
  • Il est cependant intéressant car il permet de mettre en lumière 2 leviers d’actions importants pour réduire l’impact en émission de GES :
    • La diminution du poids des pages
    • Le choix de l’hébergeur et du pays d’hébergement
 
Si vous souhaitez échanger, n’hésitez pas à nous contacter.