Data-sektorens ufattelige energiforbruk

I Finansavisen 16. mars kommenterte redaktør Trygve Hegnar prisen på bitcoin som nylig hadde passert 61.000 dollar, og at Kjell Inge Røkke hadde kjøpt bitcoin for 500 millioner kroner. Hegnar skrev: “Bak en bitcoin er det ingen verdier. Det er snakk om luft. Fallet kan bli dypt.” Og han sammenlignet bitcoinboomen med tulipankrakket i Nederland i 1637.

Problemet med bitcoin og annen kryptovaluta er ikke bare faren for at kursutviklingen er en boble som kan føre til at spekulantene taper store penger. Enda større grunn til bekymring er etter denne skribents skjønn det enorme energiforbruket ved fremstilling av kryptovaluta – “mining”.

Kryptomining foregår ved hjelp av datamaskiner som følger bestemte programmer, og for hver ny “mynt” som fremstilles, kreves det mer datakraft for å fremstille den neste. For bitcoin er programmet slik at det er maks 21 millioner bitcoin som kan produseres, og dette taket vil etter sigende være nådd i år 2140.

Bitcoin bruker mer strøm enn Norge

Datamaskinenes energieffektivitet øker utrolig fort, men kravene som kryptovalutaproduksjonen stiller til beregningskapasitet øker enda raskere. Og 27. februar meddelte Cambridge University at deres Bitcoin Electricity Consumption Index viste at produksjonen av bitcoin nå krever like mye energi som strømforbruket i hele Norge, dvs. ca. 125 TWh (terawattimer) eller 125 milliarder kilowattimer pr. år. Og vi nordmenn er ikke akkurat de som sparer på strømmen.

Selv om produksjonen av kryptovaluta er særlig energikrevende, er den symptomatisk for det raskt økende energiforbruket innen hele informasjons- og kommunikasjonsektoren – IKT-sektoren, et begrep som vi i det nedenstående vil bruke synonymt med “datasektoren”.

Databehandling blir stadig mer effektivt og krever mindre energi pr. operasjon. Problemet er bare at vi gir datamaskinene større og større oppgaver etter hvert som de blir i stand til å løse dem.

Et eksempel på det omtalte vi i artikkelen “På grensen for værvarsling” i Kapital nr. 20/2020: Den europeiske værvarslingsorganisasjonen ECMWF hadde da nettopp åpnet sin nye datasentral i Bologna. Den muliggjør 2 dagers lengre høykvalitets værvarsling enn tidligere, men vil bruke over 80 millioner kilowattimer i året og ha årlige strømutgifter på minst 110 MNOK.

Og den amerikanske værvarslingstjenesten har nylig bestilt en superdatamaskin som er enda mye større og vil koste 15 milliarder NOK.

Det er beregnet at nettopp datasentrene i 2030 vil stå for hele 30% av energiforbruket i datasektoren, mens trådløs overføring, særlig mot smarttelefoner, vil ta 25%. De øvrige områdene innen IKT-sektoren som forskerne regner energiforbruket på, er gjerne kabeloverført datatrafikk og produksjonen av alt sammen. Bl.a. kilde 1 har detaljerte oversikter.

Annerledes

Energibruken innen datasektoren er annerledes enn alt annet du er vant til. Når du skrur om på tenningen i bilen din eller slår på lyset, er reaksjonen lokal og isolert. Du starter ikke samtidig en hærskare av andre biler eller tenner lyset mange andre steder.

Men i det øyeblikk du går i gang med å laste ned noe fra internett eller vil lagre noe i “skyen”, setter du samtidig i gang en mengde aktiviteter over et verdensomspennende nettverk av enheter som skal betjene deg.

Det er beregnet at det å laste ned 1 GB (gigabyte) med informasjon fra internett krever 1–5 kWh energi totalt. (Mest ved nedlasting til en smarttelefon.) En spillefilm med god oppløsning representerer en datamengde på ca. 4 GB, som altså i beste fall betyr 4 kWh energiforbruk. Det er samme energimengde som å ha på en 2 kW panelovn i 2 timer.

Online dataspill er den mest energikrevende aktiviteten du gjør innen IKT. Forskerne sier at en typisk spiller bruker ca. 1.400 kWh pr. år. Det tilsvarer panelovnen din på full guffe i en hel måned. Og det er mange spillere i verden.

Nå gjøres det kontinuerlig store forbedringer i energieffektiviteten på dataproduksjon og databehandling, men økningen i kravene til lagringskapasitet, kvalitet og overføringshastighet øker enda raskere, så panelovnsammenligningen består.

Forskerne (bl.a. kilde 1) mener at nærmere 10% av all strøm som ble produsert på Jorden i 2020 gikk med til datasektoren. Og andelen bare øker, på tross av at dataprosessorene hele tiden blir mer effektive samtidig som det globale strømforbruket – telleren i brøken – øker. Og det på tross av at datasektoren bidrar til mer energieffektivisering i andre næringer. (Kilde 3)

I 2030 antas IKT-sektoren å forbruke 5.700 terawattimer (TWh). Det vil da utgjøre nærmere 18% av verdens samlede strømforbruk, som IEA (International Energy Agency) anslår vil være på ca. 33.000 TWh (kilde 4).

Iflg. Cisco (kilde 8) ble IP-trafikken (Internet Protocol-dataoverføringer, det er omtrent det samme som internett-trafikken) tredoblet fra 2015 til 2020, og lå ifjor på hele 195 Exabytes pr. måned. (1 Exabyte = 1 milliard Gigabyte). Det tilsvarer overføring av omtrent 500 milliarder DVDer (med høyoppløselige 2-timers spillefilmer). Det er 70 spillefilmer pr. innbygger på Jorden. Vi snakker om mye dataoverføring.

Man må tenke helt nytt

IEA (International Energy Agency) er naturligvis klar over problemene rundt det store energiforbruket i IKT-sektoren. Derfor er det forbausende at de ikke behandler det i en nylig utgitt 400-siders rapport der over 100 eksperter skriver om teknologiperspektiver for redusert energibruk og motsvarende utslipp av klimagasser. Jfr. kilde 6.

Men uansett hva IEA ikke skriver om, vil vi fremheve at mange forskere mener at man aldri kommer datasektorens energiproblem til livs uten å tenke helt nytt når det gjelder computere. I den forbindelse vil vi nevne memcomputing.

Når du skriver et Word-dokument på PCen din, sendes en samling 0’er og 1’enere fra et område med midlertidig hukommelse via ledninger til den sentrale prosessorenheten (CPUen) som behandler og omformer dem til det vi kan se på skjermen. Når vi så lagrer dokumentet, overføres informasjonen via ledninger eller trådløst til en hukommelsesenhet, f.eks. en harddisk eller “skyen”. Maskinens hukommelse kan ikke prosessere data, og maskinprosessoren kan ikke lagre. Man må ha dobbelt opp.

I memcomputeren er prosessoren og hukommelsen kombinert. Dette medfører utrolige arbeidshastigheter. Iflg. forskerne som jobber med å utvikle memcomputere, vil de på sekunder kunne utføre kalkulasjoner som i dag tar tiår. Det lyder jo noe midt mellom fantastisk og utrolig, men Memcomputing, Inc. er et godt stykke på vei.

Mens vi venter på memcomputeren, øker Jordens folkemengde, velstand, overføringshastigheter og nedlastingsfristelser mye mer enn energieffektiviseringen. Og disse fundamentale energi- og klimagassutslippsdrivende faktorene er det vel bare diktaturer styrt av MDGere som kan gjøre noe med. Og knapt nok de.

Kilder:

1) Anders Andrae: Projecting the chiaroscuro of the electricity use of communication and computing from 2018 to 2030. Researchgate.net. Feb. 2019.

2) Josh Atkinson: University of Cambridge Explains Bitcoin Mining Energy Consumption. Feb 2021.

3) Steffen Lange m.fl.: Digitalization and energy consumption. Does ICT reduce energy demand? Ecologic Economics. Juni 2020.

4) Eric Masanet m.fl.: Recalibrating global data center energy-use estimates. Science. Feb. 2020.

5) IEA: World Energy Outlook 2020. Okt. 2020.

6) IEA: Energy Technology Perspectives 2020. Sept. 2020.

7) IEA: Key World Energy Statistics 2020. Aug. 2020.

8) Global IP and Internet Traffic 2022 VNI Complete Forecast. Cisco Systems, Inc. 2018.