Économies d’énergie et réduction des émissions de CO2

24/10/2015
Publication REE REE 2015-4 Dossier TIC et énergie
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2015-4:14187
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Économies d’énergie et réduction des émissions de CO2

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REE N°4/2015 67 TIC ET ÉNERGIE DOSSIER 1 Économies d’énergie et réduction des émissions de CO2 Objectifs et plans d’action du Groupe Orange Par Jean-Claude Bourgoint, Ahmed Zeddam Vice President, “Social Responsibility and Green”, expert référent “Énergie et environnement” - Orange Electricity consumption rise of ICT is a new challenge for our industry. Orange has already included the reduction of its environmental footprint as an ambition of its Corporate Social Responsibility. This paper shows the environ- mental policy of Orange Group and focuses on the main actions carried out in order to reduce the energy consumptions and the CO2 emissions of the network infrastructures and IT. The involvement of Orange in the main standardization bodies dealing with the green issue is also presented. ABSTRACT Introduction L’énergie est l’oxygène des réseaux. Sans énergie, il n’y aurait pas de services pour les 244 millions de clients d’Orange répartis sur une trentaine de pays en Europe, en Afrique et au Moyen-Orient. La consommation mondiale d’élec- tricité représentait en 2013 environ 23 127 TWh, celle de la France, 8e pro- ducteur mondial, 495 TWh. La consom- mation des réseaux et du système d’information (SI) d’Orange en France était en 2014 de 2,1 TWh, soit environ 0,42 % de la consommation nationale. Au plan mondial, la consommation des TIC (Télécom et Informatique) re- présenterait de 2 à 3 % de la consom- mation mondiale d’électricité mais connaît depuis quelques années une croissance soutenue. Il convient de noter que le secteur des TIC pourrait être un formidable levier de contribu- tion positive aux autres secteurs pour la réduction des consommations d’éner- gie et des émissions de CO2 . L’arrivée massive dans les dix prochaines années de milliards d’objets connectés devrait faciliter cette transition. Il suffit pour s’en convaincre de noter les quelques exemples que sont d’une part, la réduc- tion du nombre de déplacements en avion ou en véhicule grâce aux sys- tèmes de télécommunication tels que télé-présence, Skype… et d’autre part, la télérelève des consommations d’eau et d’électricité à la campagne via des compteurs communicants. En « extra- polant » l’application de ces évolutions technologiques aux différents domaines que sont la santé, l’éducation, les loisirs, l’agriculture, le transport, etc. on imagine aisément le potentiel de réduction de la consommation d’énergie de ces autres secteurs : elle est estimée par l’ONU et l’UIT1 à environ 15 %. D’ores et déjà, une majorité des ac- teurs des TIC, dont Orange, a décidé de faire de la réduction de son empreinte environnementale, une ambition de leur responsabilité sociale d’entreprise (RSE), et de profiter de la conférence internationale sur le climat (COP 21) qui sera organisée à Paris fin 2015, pour en présenter les premiers résultats. La politique environnementale du groupe Orange Lancée en 1996, la politique environ- nementale du Groupe se déploie selon trois axes complémentaires : avec un accent mis sur deux enjeux clés : la réduction de l’empreinte éner- gétique et carbone et l’optimisation de la gestion des déchets ; 1 Union internationale des télécommunications. - tal de ses produits et services chez les clients ; - vices innovants permettant à chacun, entreprise ou particulier, de réduire ses impacts sur l’environnement. L’ambition de réduction de l’em- preinte environnementale est affichée depuis les années 2006/2007, et sa mise en œuvre accélérée au niveau des infrastructures de réseaux et du SI s’est opérée dès 2011. Plans d’action principaux de réduction des consommations et des émissions de CO2 Dans le cadre de sa démarche de res- ponsabilité sociale d’entreprise, Orange s’engage depuis plusieurs années sur des objectifs précis. Ces objectifs sont détaillés dans le rapport RSE 2014 ac- cessible exclusivement via Internet et offrant en un seul clic un accès direct à toutes les réalisations 2014 [1]. Ainsi, le document s’inscrit dans la recherche de progrès continu de la politique RSE du groupe Orange, pour plus de lisibilité, de transparence et d’efficacité. Dans sa feuille de route 2015 à 2020, Orange s’est donné des objectifs très précis en matière de transition éner- gétique et écologique. S’agissant de la lutte contre le changement climatique, 68 REE N°4/2015 TIC ET ÉNERGIEDOSSIER 1 les objectifs du groupe Orange, pour les années à venir, sont les suivants : Maîtriser ses propres impacts Dans le domaine des réseaux et du SI, le programme Green ITN2020 vise : - ment des leviers d’économie d’énergie identifiés (energy metering, fonction- nalités basse consommation des équi- pements…) ; à déployer sur la zone Europe l’outil de mesure et d’optimisation des consom- mations d’énergie des équipements. Concernant les bâtiments ter- tiaires, les objectifs dépendent du pays : des installations techniques et de ré- duire les consommations, en poursui- vant les actions engagées (compteurs intelligents, télérelève…) et également de mettre en place des outils et mé- thode d’audit et contrôle des presta- taires maintenance et travaux ; - tif est de déployer les outils de mesure et d’optimisation des consommations d’énergie des équipements informa- tiques (bureautique) dans l’ensemble des bâtiments tertiaires, et d’étudier la possibilité d’intégrer les autres postes de consommation (climatisation, éclai- rage, etc.). Dans le domaine des transports et des déplacements, le groupe Orange se donne trois objectifs : de voitures en intégrant des outils de mobilité durable (1 700 véhicules en auto partage d’ici 2017) ; véhicules électriques d’ici fin 2015, et environ 600 véhicules électriques ou hybrides en 2017) ; par l’usage des salles de vidéoconfé- rence. Aider les clients à réduire leurs impacts Pour ce faire, le groupe Orange entend développer des solutions innovantes « vertes », notamment dans les domaines de la ville durable et du Smart Home, en fédérant des partenaires, notamment dans le cadre de la mise en place du programme d’économie circulaire avec la fondation MacArthur et également pour- suivre les développements internes sur l’éco-conception de services. La suite de l’article se focalise plus particulièrement sur les infrastructures réseaux et SI qui représentent environ 75 % des émissions totales de CO2 et 80 % des consommations énergétiques du groupe Orange. L’énergie nécessaire aux réseaux et au SI Les réseaux de télécommunications ont connu une évolution majeure ces dernières années avec le déploiement en masse des accès à haut débit fixes puis mobiles, la généralisation des archi- tectures IP et le développement massif de l’écosystème Internet. Cette évolu- tion devrait se poursuivre et conduire les opérateurs de réseaux et leurs par- tenaires industriels, grâce à leur maîtrise des infrastructures et à leur savoir-faire en matière de conception et d’exploita- tion des réseaux, à maintenir ou renfor- cer leur rôle dans la chaîne de valeur et dans la chaîne de l’innovation [2]. Comme nous le verrons plus loin, la réduction de la consommation d’éner- gie des équipements de réseau et des équipements Informatiques constitue l’un des leviers essentiels pour réussir la transformation énergétique qui accom- pagne cette évolution. La consommation d’énergie totale d’Orange au périmètre des 30 pays où le groupe est présent était de 4,229 TWh en 2014, dont 3,7 TWh pour les réseaux et le SI. Les Figure 1 : Schéma d’architecture de réseau. REE N°4/2015 69 Économies d’énergie et réduction des émissions de CO2 réseaux et SI d’Orange au niveau mon- dial (figure 1) sont constitués approxi- mativement d’une centaine de milliers d’équipements d’accès qui permettent de raccorder les clients sur les DSLAM2 et MSAN3 pour les réseaux fixes, et via les baies radio pour les réseaux mobiles. Ces derniers sont connectés au cœur de réseau par des centaines de milliers de kilomètres de fibre optique ou de 2 Digital Subscriber Line Access Multiplexer : équipement du réseau d’accès qui permet d’adapter les lignes téléphoniques de cuivre au DSL. 3 Multi-Service Access Node : permet de rac- corder des utilisateurs soit avec des tech- niques DSL, soit en fibre optique. faisceaux hertziens. Le cœur de réseau est constitué de centaines d’éléments tels que des routeurs IP, des dizaines de centres de données (data centers) et des plates-formes de services, etc. La figure 2 donne quelques repères de consommation moyenne des prin- cipaux éléments de réseaux et SI, avec pour illustration domestique la consom- mation d’un réfrigérateur (frigo combi 250 l) qui consomme environ 200 KWh par an. Les émissions de CO2 pour les acti- vités d’Orange, sont principalement le fait des consommations d’énergie du groupe et sont calculées à partir des tables de conversion de l’AIE (Agence Internationale de l’Énergie). Les exemples donnés sur la figure 3, illustrent la diffi- culté d’un opérateur mondial à contrôler globalement ses émissions de CO2 qui sont généralement liées au mixte éner- gétique (énergies fossiles, renouvelable, nucléaire…) des pays dans lesquels il intervient. Plan d’action du groupe Orange dans les domaines réseaux et SI Sur les territoires où le Groupe Orange est présent, plus d’une ving- taine de leviers d’économie d’énergie sont mis en œuvre. Parmi ceux-ci on peut citer : - rateurs : dans certaines parties de réseaux comme les réseaux d’accès mobiles, il permet, par un meilleur remplissage des infrastructures instal- lées, d’améliorer leur efficacité énergé- tique mesurée en Mbit/joule ; - ciens par de nouveaux plus efficaces énergétiquement ; - dissement naturel (free cooling) en lieu et place de systèmes produisant du froid, très consommateurs d’énergie ; - tèmes de mesures de consommation d’énergie en temps réel, par site, et au niveau de certains équipements de té- lécommunications, afin de réaliser des analyses très fines des consomma- tions et d’en extrapoler les tendances. Dans ses filiales d’Afrique et du Moyen Orient, Orange a aussi déployé en zone rurale des systèmes solaires d’alimentation de ses sites radio (figure 5) : 2 400 sites de ce type sont aujourd’hui opérationnels et produisent annuellement 17 GWh d’énergie renou- velable. Ces sites solaires évitent la consommation de millions de litres de fuel et le rejet dans l’atmosphère de mil- liers de tonnes de CO2 . Elément du réseau Consommation moyenne (MWh /an) Equivalence en nombre de Frigo Combi 250l Baie Radio 4G avec son environnement technique 13 66 Site cœur réseau 4 400 22 000 Datacenter (XL) 27 000 135 000 Figure 2 : Consommation moyenne de quelques éléments du réseau. Pays Quantité d’électricité (kWh) Emission de CO2 (Grammes) France 1 66 Pologne 1 756 Égypte 1 444 Figure 3 : Correspondances kWh - CO2 . Figure 4 : Système de mesure de consommation d’énergie. 70 REE N°4/2015 TIC ET ÉNERGIEDOSSIER 1 Orange a construit de nouveaux centres de données en France (i.e. Val de Reuil), en Pologne… offrant des performances énergétiques nettement supérieures aux versions précédentes : l’objectif est d’atteindre une efficacité d’un PUE de 1,3 (rapport entre l’éner- gie totale consommée du data center et l’énergie nécessaire au fonctionne- ment des équipements informatiques) au lieu 1,8 à 2 aujourd’hui pour les plus anciens. Ils font appel au “free cooling“. Le free cooling (figure 7) consiste à utiliser l’air extérieur tant que sa tem- pérature est favorable, c’est-à-dire infé- rieure à la température à maintenir dans l’air extérieur demande beaucoup moins d’énergie que d’activer une unité de pro- duction de froid [3] [4] [5]. Dans ces conditions, le choix de l’emplacement du data center devient crucial car il condi- tionne la consommation énergétique annuelle. En effet, plus les températures du lieu retenu seront modérées, moins il sera nécessaire de solliciter les groupes de froid. C’est pour cette raison que le nouveau data center d’Orange a été construit à Val de Rueil en Normandie, ce qui permet d’utiliser le free cooling durant plus de 80 % du temps. Figure 5 : Système solaire d’alimentation d’un site radio. Figure 6 : Data center Orange à Val de Reuil en Normandie. Figure 7 : Principe du free cooling. REE N°4/2015 71 Économies d’énergie et réduction des émissions de CO2 Même si les résultats de nos actions d’économie d’énergie en cumulé pour la période 2010 à 2014 sont encourageants – nous avons économisé 1 600 GWh d’électricité et évité la consommation de 131 millions de litres de fuel et le rejet dans l’atmosphère de 900 000 t de CO2 – nous n’avons réussi qu’à limiter la hausse de nos consommations énergétiques en valeur absolue. Cette tendance haussière s’ex- plique par un nombre croissant de clients et d’usages, avec des exigences de débits et de services toujours plus fortes (dispo- nibilité, redondance, couverture...) sur un périmètre géographique plus étendu. Comment faire mieux ? Les équipements réseaux et informa- tiques sont à l’origine de l’essentiel de la consommation d’énergie, il convient donc d’agir prioritairement auprès de nos fournisseurs pour réussir cette transfor- mation énergétique. Il nous faut donc collectivement inventer des équipe- ments « techno-énergétiques » en rup- ture ; c’est-à-dire, des équipements qui s’approchent du nouveau paradigme : zéro trafic = zéro consommation éner- gétique. Les équipements de nouvelle génération devraient être capables : de trafic à écouler ou de traitement à effectuer, mais de se réveiller à la demande en quelques secondes ou millisecondes ; - mande (scalability) pour coller au be- soin ; en temps réel, d’être partageables, renouvelables, réutilisables pour par- tie, malgré l’évolution nécessaire vers plus de débit et de performance, et recyclables au niveau des matériaux… Cette transformation passe par une volonté forte des prescripteurs que sont les opérateurs (de télécoms et de systèmes informatiques) et par le développement d’équipements éco-ef- ficaces de la part de nos fournisseurs. Des investissements très significatifs en recherche et développement doivent donc être consentis de part et d’autre. Orange s’implique quotidiennement dans l’écosystème que constituent les opérateurs de réseau et leurs fournis- seurs, notamment par : une mobilisation très forte dans la normalisation du “green” au sein des différents organismes que sont l’ETSI4 , l’UIT, le CENELEC... et en assumant des positions de leader dans nombre de leurs commissions. La normalisation est en effet un levier indispensable pour que les équipements qui seront déployés dans les réseaux d’Orange soient conformes à nos ambitions européennes et mondiales d’éco- efficacité et de durabilité (pour plus de détails lire ci-après le paragraphe sur la normalisation) ; une implication forte avec les parte- naires-utilisateurs de la communauté des TIC, et notamment au sein de fora d’utilisateurs comme, par exemple, le CRIP5 (la CTO Alliance pour l’Europe) qui ont, entre autres, élaboré un nou- vel indicateur d’efficacité des centres de calcul (DCEM : Data Center Energy Management) normalisé par l’ETSI6 ; un engagement récurrent dans des programmes coopératifs de re- cherche, européens en particulier. Le dernier exemple en date est la contri- bution très positive au programme Celtic Opera-Net 2 [6] qui a délivré récemment les résultats de ses travaux de recherche dans le domaine de l’effi- cacité énergétique des équipements d’accès mobiles, résultats qu’il convient maintenant de transformer en équipe- ments opérationnels que nous retrou- 4 European Telecommunications Standard In- stitute. 5 Club des Responsables d’Infrastructure et de Production. 6 Voir l’article de Jean-Pierre Hauet sur les data centers dans ce numéro. verons dans nos infrastructures d’ici une à deux années. Parmi ces résultats il convient de signaler, en particulier : - deux nouvelles techniques d’amplifi- cateur de puissance nettement plus efficaces ; - deux techniques de refroidissement : le “passive cooling“, qui ne nécessite aucun besoin d’électricité, et le “liquid cooling“ également très efficace (en comparai- son à une solution classique de refroidis- sement par air, cette nouvelle technique permet de diviser par sept la consom- mation d’énergie avec les possibilités de réutilisation de chaleur). des partenariats d’innovation pas- sés avec certains de nos principaux fournisseurs pour inventer les équipe- ments des réseaux de demain. L’engagement d’Orange dans les organisations de normalisation du “green” L’utilisation des technologies de l’information et de la communication (TIC) pour s’adapter aux défis environ- nementaux y compris le changement climatique, est un enjeu majeur des organismes de normalisation, soutenus en cela par les opérateurs, et en premier lieu par le groupe Orange. En raison de son expertise en R&D, le groupe Orange est devenu un ac- teur de référence dans les discussions mondiales de notre industrie. A travers des politiques d’innovation et de nor- malisation dynamiques, Orange s’est positionné très tôt sur la question des impacts des technologies de l’informa- tion et de la communication (TIC) sur le climat et l’environnement et s’est très tôt engagé à participer à des organisa- tions de normalisation internationales et européennes telles que l’UIT ou l’ETSI. Dans ces instances, Orange veille à consolider les besoins des opérateurs de télécommunication pour : - nant le développement durable ; 72 REE N°4/2015 TIC ET ÉNERGIEDOSSIER 1 de l’ETSI ou recommandations de l’UIT afin d’obtenir des constructeurs les équipements appropriés. A l’UIT, la commission d’études 5, chargée de l’environnement et du changement climatique, travaille en particulier sur la normalisation de mé- thodologies communes destinées à évaluer l’empreinte environnementale d’un bout à l’autre des réseaux ou des services offerts par les opérateurs de télécommunication. Ainsi l’UIT a mis au point deux méthodologies mondia- lement acceptées : la première pour l’évaluation annuelle des empreintes énergétique et carbone des organisa- tions du secteur des TIC, la seconde pour l’évaluation de l’énergie et des im- pacts en gaz à effet de serre du cycle de vie des biens, réseaux et services TIC. Plusieurs normes relatives à des solu- tions universelles d’alimentation des équipements TIC sont en préparation. Le problème de la gestion des déchets électroniques figure également dans le périmètre de cette commission. Orange s’est impliqué fortement en assumant des rôles de premier plan à l’UIT comme la présidence de la com- mission d’études 5 ou comme rappor- teur sur des questions d’environnement ou d’efficacité énergétique. Au niveau européen, Orange est éga- lement fortement engagé à l’ETSI dans l’animation des comités en charge du domaine. Les principaux objectifs de ces comi- tés sont de : des réseaux ; - rable de l’exploitation, des énergies et de la qualité de service ; de télé-alimentation répondant à nos besoins au moindre coût (nouvelle source d’alimentation à courant conti- nu 400 V pour alimenter les équipe- ments tels que serveurs, réseaux cœur et accès) ; - gie grâce à des méthodes de mesure de l’efficacité énergétique des réseaux (DSL, réseau mobile, équipements client) ; réseaux, etc. ; - miques de fonctionnement des équi- pements ; - gétique (KPIs) avec leur méthode de mesure. La figure 8 illustre le processus de développement des normes green dans les deux instances. Conclusion En matière d’efficacité énergétique, de nombreuses perspectives d’évolu- tion sont ouvertes à la fois pour le sec- teur des TICs mais également pour les autres secteurs grâce notamment à la contribution des TICs. Face aux exigences de débits et de services toujours plus fortes, les opé- rateurs (de télécoms et de systèmes informatiques) devront accompagner cette transformation énergétique en partenariat avec leurs fournisseurs. Dans ce contexte, Orange entend conti- nuer à jouer un rôle majeur et être l’un des opérateurs leaders en matière de développement durable. Pour atteindre ses objectifs en ma- tière de développement durable, Orange va poursuivre et renforcer sa coopération avec les équipementiers notamment pour mettre au point des produits moins énergivores, coopérer avec les fournis- seurs d’énergie des différents pays où elle opère afin d’assurer une alimentation énergétique durable et économique, et enfin intensifier sa participation aux tra- vaux de normalisation pour la mise au point de standards d’efficacité énergé- tique des équipements et des terminaux. Références [1] Orange, « Rapport RSE », 2014. [En ligne]. Available: http://www. orange.com/fr/responsabilite/ reporting/2014. [2] I. Mériau, L. Bouillon et P. Chemouil, « Les réseaux de télécommunications du futur : enjeux et évolution à un horizon de 5 à 10 ans », REE, n° 12, pp. 24-32, 2013. [3] D. Nörtershäuser et S. Le Masson, “Study of low consumption air Figure 8 : Processus de normalisation “green”. REE N°4/2015 73 Économies d’énergie et réduction des émissions de CO2 conditioning solutions for future green data center”, International Journal of Energy Environment, 2011. [4] D. Nörtershäuser et S. Le Masson, « Etudes de solutions de condition- nement d’air économes pour les futurs «green datacenters », Revue général du froid & du conditionnement d’air, 2009. [5] S. Le Masson, D. Nörtershäuser et J. Gautier, « La climatisation simplifiée des commutateurs », chez Congrès SFT, 2005. [6] Projet OPERA-Net2, [En ligne]. Avai- lable: https://www.celticplus.eu/project- opera-net2/. Source des illustrations : Orange LES AUTEURS Jean-Claude Bourgoint travaille dans le domaine des télécommunications de- puis plus de 35 ans et a exercé différents métiers dans les domaines des réseaux IP et fixes. Il est responsable depuis 2010 de la transformation énergétique des infrastructures IT et Réseaux du groupe Orange et a créé en 2011 le programme de transformation Green ITN 2020. Il est ingénieur CESI Ile de France et diplômé de Dauphine (DESS gestion et innovation des technologies). Ahmed Zeddam est docteur d’Etat ès-sciences physiques (université de Lille, 1988), ingénieur et chercheur à Orange où il a mis en place et dirigé une unité de recherche dans le domaine de la compatibilité électromagnétique. Il préside actuellement la commission d’études 5 de l’UIT-T et anime, en tant qu’expert référent, la communauté Orange Expert « Energie et environnement ».