La 5G, impact environnemental et pertinence économique

Épisode 29 publié le 25/02/2020

Hugues Ferreboeuf

Hugues Ferreboeuf

Dans une tribune dans le Monde début janvier 2020, Hugues Ferreboeuf et Jean-Marc Jancovici du Shift Project pose la question : « La 5G est-elle vraiment utile ? ». Alors qu’augmenter la durée d’utilisation des smartphones est primordial pour réduire leur empreinte carbone, l’apparition de la 5G accélérerait leur remplacement. L'impact environnemental est aussi à l'installation des antennes et à l'usage, c'est à dire la consommation d'électricité, qui selon le Shift Project sera multipliée par 2,5 à 3 dans les cinq ans à venir. Hugues Ferreboeuf, directeur du projet « Lean ICT » au sein du Shift Project est venu répondre à nos questions sur la 5G.

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Quel est ton parcours et ton rôle au sein du Shift Project ?

J'ai passé une trentaine d'années au sein de l'industrie du numérique, dont une quinzaine d'année chez Orange, ensuite, dans des PME, des start-ups, des fournisseurs de services, des équipementiers. J'ai quitté mon dernier poste de dirigeant fin 2015, date à laquelle j'ai commencé à consacrer une partie de mon temps aux activités du Shift Project.

Le Shift Project est un think tank à but non lucratif dont la vocation est d'éclairer et d'accélérer les choix permettant de transiter vers une économie décarbonée. Dans ce cadre, nous étudions cette problématique secteur par secteur. Nous avons décidé de traiter le sujet du numérique début 2017. Ce qui a donné lieu à un groupe de travail et l'élaboration d'un premier rapport, Pour une Sobriété Numérique, diffusé en octobre 2018, puis un deuxième sur la vidéo en juillet 2019. Nous sommes dans une deuxième phase de travaux avec l'objectif d'une nouvelle publication avant l'été 2020.

Parlons de la 5G. L'attribution des fréquences est planifiée pour avril 2020 par l'ARCEP, l'autorité de régulation des communications électroniques. N'est-il pas trop tard pour s'attaquer à la 5G et que lui reproche t-on ?

Il vaut mieux tard que jamais. On ne reproche rien à la 5G en tant que tel, on reproche des choses au déploiement que l'on s'apprête à faire. Il n'est pas trop tard car aujourd'hui le déploiement n'a pas véritablement commencé. Il y a un certains nombres de sites pilotes mais c'est tout. Il est encore temps de réfléchir et de s'accorder sur le type de déploiement de la 5G, et surtout par rapport à quelles finalités.

C'est ce qu'on a voulu mettre en lumière dans notre tribune de début janvier dans le Monde. Aujourd'hui les finalités n'apparaissent pas très claires. Par contre, les conséquences environnementales d'un déploiement aussi large, qui est annoncé par le gouvernement, sont massives. Cela aboutirait en quelques années à doubler la consommation d'énergie des opérateurs mobiles.

Est-ce que l'énergie est un vrai sujet en France sachant que l'électricité est bas-carbone ? Il y aussi le sujet du renouvellement des terminaux, des téléphones, la mise en place de toutes ces antennes, on a besoin de mineraies. On voit aussi avec l'épidémie de Coronavirus en Chine, il y a une pénurie sur l'approvisionnement, un problème de gouvernance, le cas Huawei...

Le sujet c'est l'énergie car la contrainte carbone est une contrainte énergétique. À double titres. Aujourd'hui la majorité des émissions carbone viennent de la combustion d'énergies fossiles. Donc il faut remplacer ces énergies fossiles par, non pas des énergies décarbonées, car aucune énergie ne l'est, mais par des énergies moins carbonées. L'autre aspect c'est le potentiel de production d'énergies renouvelables dans les 10 ans à venir est limité. Tout d'abord, limité par une dimension technologique : on ne saura pas produire plus de tant de panneaux solaires, plus de tant d'éoliennes, on ne saura pas extraire plus de tant de métaux pour construire ces équipements. Le potentiel des énergies renouvelables est borné également par tout le processus qu'il faut suivre pour installer ce type de production. On voit bien aujourd'hui qu'on n'arrive pas à implanter des éoliennes aussi vite que l'on voudrait, pour un tas de raisons qui ne sont pas forcément techniques. Si nous n'arrivons pas à maîtriser et à réduire la consommation d'énergie primaire, on n'arrivera pas avec ce potentiel limité, à impacter suffisamment le mix énergétique pour le décarboner et réduire de moitié des émissions d'ici 2030. C'est identifié dans la loi Énergie-Climat en France.

Tout secteur ou toute technologie qui se présente avec un surcroît de consommation d'énergie ou d’électricité par rapport à la précédente génération, est un problème. Ce surcroît va préempter une part plus importante du potentiel d'énergies renouvelables qui est accessible.

Dans le domaine du numérique, un certain nombre d'acteurs ont ce discours : "nous faisons en sorte d'alimenter nos systèmes avec de l'énergie renouvelable". Non, cela ne suffit pas. C'est bien, mais il faut faire en sorte d'au moins stabiliser la consommation d'énergie qui est liée à cette technologie. Ce qui n'est pas le cas aujourd'hui, car la consommation d'énergie du numérique augmente de 9% par an. Et le passage à la 5G entraînera avec le déploiement envisagé aujourd'hui un doublement de la consommation d'électricité des opérateurs mobiles.

Sépares-tu le boom de la consommation d'électricité de l'impact du renouvellement des terminaux ?

Je ne mésestime pas l'impact des terminaux. On s'est attaché dans la tribune à ce qui concerne le périmètre du réseau. Mais clairement, le premier impact de l'arrivée de la 5G sera l'accélération du renouvellement des terminaux, notamment les smartphones. Gartner, dans ses dernières prévisions, indique que le marché des smartphones va repartir en 2020 à cause du déploiement de la 5G. Or les terminaux, c'est 60% de la consommation d'énergie du numérique. Le deuxième impact indirect du déploiement de la 5G, c'est une augmentation du trafic sur les réseaux et dans les datacenters. En Corée du Sud qui est le premier pays à avoir déployer la 5G, on a observé qu'un utilisateur en 4G qui passe à la 5G, en quelques mois, multiplie par 3 sa consommation de données. Plus de trafic signifie qu'il faut redimensionner les réseaux et pas seulement la partie radio, et aussi redimensionner les datacenters.

Le dépliement tout azimut de la 5G est de nature à prolonger voire à accélérer la tendance de croissance très importante des volumes numériques que l'on a observé ces dernières années. On dit que la 5G a une efficacité énergétique plus forte que la 4G, ce qui est vrai lorsqu'on mesure les équipements à pleine charge et quand on mesure la consommation dégagée pour traiter le même volume de données. Mais comme il aura beaucoup plus de données, la consommation totale sera plus forte. L'efficacité énergétique n'est pas une finalité. Par contre la maîtrise voire la réduction de la consommation est une finalité, voire même une obligation.

C'est un bon exemple du paradoxe de Jevons, l'effet rebond : plus c'est efficient, plus on l'utilise.

Absolument, ce phénomène est au coeur de la problématique environnementale du numérique. Sur la 5G, on va l'observer. C'est d'autant plus frustrant qu'à l'échelle de quelques années, la 5G ne va pas permettre de déclencher des usages véritablement innovants. Elle va permettre de faire plus vite ou de façon plus riche ce que l'on fait déjà. Elle va permettre de télécharger un film en quelques secondes au lieu d'une minute. Elle va permettre de regarder des films en 4K au lieu de les regarder en HD. Même si sur un écran de smartphone, cela ne va pas faire beaucoup de différence. Elle va permettre, miracle, de passer aux jeux en ligne, en réalité virtuelle. Tout cela sont des usages dont on peut se demander s'il faut forcément les intensifier compte tenu des enjeux environnementaux que nous avons par ailleurs.

Qui va payer la facture ? Derrière cette question, c'est la question économique. Avec ce boom de la consommation énergétique, nos forfaits mobiles n'augmentant pas, qui payera la facture ?

Il est clair que le consommateur payera une partie car il devra renouveler plus tôt que prévu son smartphone s'il veut profiter de la 5G. Les opérateurs espèrent tirer de l'introduction de la 5G, une augmentation des prix des forfaits. Mais quand on creuse, on s'aperçoit que cet espoir a systématiquement été déçu à chaque introduction de nouvelles technologies. Non seulement ils devront faire face à une consommation énergétique plus importantes, mais aussi à une charge d'amortissement également plus importante. Tout ceci va plutôt contribuer à rendre leur vie financière plus compliquée. Sauf s'ils arrivent à utiliser la 5G pour s'introduire sur nos nouveaux marchés essentiellement dans des applications B2B, entre entreprises. Mais là aussi, la 5G sera concurrencée par d'autres technologies qui n'ont pas pour ambition d'alimenter un réseau public mais qui sont disponibles pour fabriquer des réseaux privatifs.

Les grands gagnants seront encore une fois les fournisseurs de contenu, qui pourront fournir des contenus toujours plus volumineux, toujours plus riches, toujours plus et qui en retireront les bénéfices en monétisant cette audience supplémentaire sous forme de publicité. Donc la 5G, c'est exactement la perpétuation de l'écosystème actuel mais en plus gros avec des impacts environnementaux qui seront plus importants.

L'aspect B2B est purement spéculatif en fait ? Aujourd'hui on n'a pas de cas d'usage et le retour sur investissement n'est pas du tout garanti ?

Il n'est pas du tout garanti car cela consiste pour les opérateurs à rentrer dans certains métiers.Au delà des débits supplémentaires comparée à la 4G, la 5G est intéressante car elle permet dans une de ses déclinaisons, d'acheminer des informations avec très peu de latence. Si on veut automatiser des chaînes de production, on a besoin de temps réel, la 5G peut être une solution intéressante. Mais pas forcément en s'appuyant sur un réseau 5G public. Cela peut être en disposant d'équipements 5G privés. D'ailleurs c'est ce qui commence à se voir dans d'autres pays. Par ailleurs, la 5G n'est la seule technologie permettant de faire cela. La capacité de la 5G de déloger d'autres approches est loin d'être évidente.

On a des retours d'expérience des pays qui ont déployés la 5G en rapport des différents impacts, l'impact environnemental, la consommation d'énergie, l'impact économique ?

Il y a des retours d'expériences en Chine. Les opérateurs chinois se sont émus publiquement de l'augmentation de la consommation d'énergie de leurs sites liés à la 5G et ont demandé aux compagnies d'électricité des ristournes supplémentaires pour faire face à ce surcroît de consommation. Les chiffres viennent des constructeurs et se vérifient dans la réalité. Sur l'aspect usage, il n'y a pas de miracle et de nouveaux usages qui ont été inventés. Les gens font plus que ce qu'ils faisaient déjà avant.

On sait qu'on aura besoin de plus d'antennes. Tout le territoire français va accéder à la 5G ? Est-ce qu'on aura des antennes tous les 200 m en pleine campagne ?

Ce qui est sûr c'est qu'il faudra plus d'antennes 5G que 4G pour obtenir la même couverture. Ensuite, cela se discute sur le nombre, c'est le double ? C'est le triple ? Cela dépend de ce qu'on veut exactement couvrir. Cela n'est pas forcément vrai en ville car on a déjà eu besoin de mettre beaucoup plus d'antennes 4G pour arriver à traiter le volume de trafic. Avec le même nombre d'antennes 5G, on arrivera à traiter plus de trafic.

La 5G, c'est dans un premier temps une mise à jour des antennes existantes ?

Non ce n'est pas une mise à jour. C'est l'ajout d'antennes 5G sur les sites 4G existants. Il continuera à y avoir des antennes 4G, 3G voire même 2G dans certains endroits.

C'est un ajout donc une augmentation nette de la consommation jusqu'à ce que l'on décommissionne un jour la 2G ou la 3G.

Le déploiement va commencer dans la bande de 3,5 GHz. Par contre lorsqu'on passera aux ondes millimétriques, dans la bande 26 GHz, on va se trouver dans la situation où les ondes ont plus de difficultés à pénétrer à l'intérieur des bâtiments. On ne sait pas encore quel est le coefficient multiplicateur qu'il faudra appliquer au nombre d'antennes. Il faudra peut-être mettre des antennes à l'intérieur des bâtiments.

Si l'on regarde à la campagne, la fréquence de 3,5 GHz est plus faible que la 4G. Si un jour on doit passer en 26 GHz, c'est juste infaisable. Il faudrait beaucoup trop d'antennes.

L'autre problème est qu'il faudra trouver des sites pour implémenter ces nouvelles antennes. On voit bien déjà que c'est très compliqué. Quand il va falloir en trouver trois fois plus, c'est trois fois plus compliqué.

Une autre question se pose, c'est tout cet ajout d'émission radio va finir par avoir un impact sur la santé. Sur cette question, nous n'avons pas d'opinion. On observe simplement que l'ANSES, l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail, qui a une mission du gouvernement pour éclaircir ce point viennent déclarer qu'elle n'avait pas d'éléments pour le faire et qu'elle attendra le déploiement du réseau pour se prononcer. Par contre en Suisse, une attitude inverse prévaut : il y a des inquiétudes sur l'impact de ces émissions radio sur la santé et tant que nous n'y voyons pas clair, nous nous abstenons de déployer plus avant la 5G.

Dans un certain nombre d'endroits, le déploiement de la 5G n'est effectivement pas possible compte tenu des normes d'émissions radio maximales qui ont été fixées. Elles sont quelque fois plus exigeantes ailleurs qu'en France.

En terme de cybersécurité, pourquoi la 5G serait plus à risque que la 4G ?

On voit que le réseau 5G est très sensible. Il y a beaucoup de choses qui sont faites au niveau logiciel dans la 5G que dans la 4G. Cela accroît le niveau de risque. Dans les applications mises en avant de la 5G, il y a le fait de faire communiquer des choses dont on n'a pas l'habitude, je parle de l'internet des objets. Ces choses ne sont pas nativement prévues pour résister par exemple à des tentatives de pénétrations informatiques. On sait maintenant qu'on peut pénétrer dans un réseau à partir des caméras de surveillance. Et si le réseau n'est pas suffisamment étanche, on peut se promener à l'intérieur. À partir du moment où l'on fait passer sur la 5G tout un tas d'informations et d'automatisme, on peut potentiellement prendre le contrôle et mettre à bas des infrastructures essentielles du pays. Pour avoir plus de détail, il faut poser la question à l'ANSI, l'agence nationale de la sécurité des systèmes d'information, mais je ne pense pas qu'elle vous répondra.

Si on n'a pas de 5G, on n'a pas de Smart City ? Qu'est ce que la Smart City, est-ce que ce sont des choses concrètes ? En a t-on vraiment besoin ?

On peut très bien avoir de la Smart City sans 5G. On peut faire de l'internet des objets avec d'autres types de réseaux autres que la 5G. On a peut-être besoin de 5G si l'on veut faire des voitures autonomes. Mais pour l'instant il n'y a pas de voitures autonomes et il n'y en aura pas un certains nombres d'années.

Il y autant de définitions de la Smart City que de propositions commerciales de fournisseurs. En gros, c'est utiliser des technologies numériques pour rendre la ville, la vie dans la ville, soit plus efficace, soit plus confortable, ce qui ne va pas toujours ensemble. Cela peut se décliner par exemple en une ville qui a des bâtiments intelligents, une gestion de la circulation intelligente, une gestion de l'évacuation des ordures intelligentes, etc. Il y a divers processus dans lesquels potentiellement en ajoutant une composante numérique peut dégager des gains d'efficacité. La réalité aujourd'hui c'est qu'il n'y a pas de schéma universelle de déploiement d'une Smart City. Par ailleurs, les effets escomptés ne sont pas toujours au rendez-vous parce qu'on oublie souvent de prendre en compte l'effet rebond. Quand un process est plus efficace, souvent on a l'accroissement de l'utilisation de ce process. Celui-ci va donc consommer plus de ressources qu'avant.

La Smart City ne sera véritablement intelligente que si on accompagne la mise en œuvre de ces technologies "Smart" d'une gouvernance et de politiques qui sont également "Smart". Il ne suffit pas de s'appuyer sur une technologie pour que l'initiative qui veut être "Smart", le soit. Il faut que les conditions de mise en place de cette initiative lui permettes de l'être. De tout ça, on en parlera abondamment dans le rapport que le Shift Project publiera avant l'été 2020.

Rendre la ville intelligente, c'est rendre la ville plus efficace et consommer moins d'énergie pour répondre à la transition énergétique, la transition écologique. Mais cela consiste aussi à installer toutes sortes d'appareils, l'internet des objets, avec une pollution générée ailleurs au moment de la fabrication. Vois-tu dans les projets de "Smart City", de villes intelligentes, l'établissement de bilan global, d'analyse de cycle de vie ?

C'est bien le problème. C'est le cri d'alarme qu'on pousse aussi sur la 5G. Il n'y a pas d'étude d'impact prévisionnel. Comme tu le signales, il faut prendre en compte tous les effets à commencer par l'ensemble des équipements que l'on doit produire pour constituer la couche "Smart". Ceux-ci ont souvent une empreinte carbone qui n'est pas marginale. Il faut que les gains d'efficacité futurs compensent ce surcoût environnemental initiale. Il ne s'agit pas seulement d'avoir construit un système efficace encore faut-il que les conditions d'utilisation de ce système soient efficaces. D'où les notions de politique et de gouvernance.

Sur Techologie, on est plutôt techno-critiques, on se pose des questions. On réfute tout ce qui est techno-solutionnisme. Peut-on arrêter ce délire de 4G, 5G, la 6G qui est déjà en route ? Peut-on arrêter le progrès ou peut-on concilier progrès et réduction de l'empreinte environnementale de nos activités ? Concilier progrès et transitions énergétique et écologique ?

Je dirai qu'on ne peut pas arrêter le progrès mais on peut essayer de le redéfinir et s'assurer que le progrès technologique sert des objectifs et des finalités, économiques, sociales, sociétales, environnementales. Ce n'est pas la technologie en elle-même qui est le problème, c'est la façon dont on choisit de l'utiliser. Le problème environnemental du numérique ne vient pas du numérique lui-même. Il vient du fait que l'on utilise essentiellement les équipements numériques principalement pour des services de loisir et de confort additionnel pour ceux qui en ont déjà beaucoup. Plutôt que de l'utiliser pour déclencher plus d'efficacité pour créer des phénomènes de substitution, de comportements très carbonés par des comportements moins carbonés. La technologie n'est ni bonne ni mauvaise. Elle produit le résultat que l'on veut lui faire produire. Il est vrai que le numérique est un accélérateur. Si nous partons dans une mauvaise direction, il nous emmènera plus rapidement dans le décor.

Quelles sont les prochaines actualités du Shift Project ?

Sur les travaux sur le numérique, on passera des constats aux propositions. L'évolution de l'empreinte environnementale du numérique est devenue un problème. Les solutions ont consisté à comprendre comment on peut modifier nos usages, nos comportements, pour revenir sur une trajectoire compatible avec les engagements de la COP21. Cela sera l'objectif du rapport qui devrait être publié en juin 2020. Ce ne seront pas des recettes de cuisine mais ce rapport tentera d'outiller les acteurs, que ce soit des entreprises, les collectivités locales, les politiques publiques ou le grand public, pour que le principe de sobriété numérique puisse être mis en œuvre.