ICT-alan ympäristövaikutuksista

ICT-teknologialla on mahdollista vaikuttaa ilmasto- ja ympäristövaikutuksiin myönteisesti. Samaan aikaan ICT-ala kuitenkin kuluttaa merkittävästi energiaa ja myös materiaaleja. Energian ja materiaalien käytön tehostamiseen löytyy apua jakamis- ja kiertotaloudesta sekä energiatehokkuuden parantamisesta, mutta tämän hetken trendi verkkoliikenteen ja materiaalien käytön lisääntymisen vuoksi näyttää näissä suhteissa negatiiviselta. Traficomin teleyrityksille teettämän kyselyn mukaan matkaviestinverkon tiedonsiirrosta noin 90 % aiheutuu yksityisistä liittymistä [2].

Merkittävä tekijä energian kulutuksessa on datan yksityiskäyttö, esimerkiksi videoiden katselu. Siirtyminen lineaaritelevisiosta striimausmuotoiseen ohjelmien katseluun, siirretään sama ohjelma jokaiselle katsojalle erikseen. Perinteisesti lineaaritelevisiolähetys tehdään tietystä pisteestä joukolle vastaanottimia.

Liikenne ja viestintäministeriö on julkaissut ICT-alan ympäristöstrategian maaliskuussa 2021. Strategian mukaan verkkojen suunnittelussa ja toteuttamisessa on tavoiteltava energiatehokkuutta. Datakeskusten tuottama lämpö tulee saada huomattavasti nykyistä paremmin käyttöön ja samanaikaisesti investoidaan hiilettömään sähköntuotantoon. Ohjelmistojen ja palveluiden suunnittelussa on otettava huomioon ympäristötekijät. Huonosti tuotettu sovellus vaatii enemmän prosessointitehoa. Laitteiden käyttöikää on mahdollista pidentää ja näissä käytettyjen harvinaisten metallien kierrätysastetta on voitava nostaa. [2]

Ilmasto- ja ympäristöstrategian mukaan alan on arvioitu kuluttavan kaikesta sähköenergiasta 4-10 %, lähteestä riippuen. Alan energiankulutusta lisää mm. internetliikenne datakeskusten ja verkkolaitteiden energian tarpeesta johtuen. Positiivisena kehityksenä voidaan pitää kuitenkin teknologioiden kehittymistä energiatehokkaammiksi ja osaltaan ympäristövaikutuksia voidaan kompensoida esimerkiksi datakeskuksen hukkalämmön hyötykäytöllä. Kansainvälisen energiaviraston (IEA) mukaan globaali internetliikenne on kasvanut alla olevan kaavion mukaisesti.  [2]

Aalto-yliopisto on luonut laskurityökalun, jolla voit tarkastella minkä tahansa julkisen verkkosivun datan käyttöä. Laskuri antaa selkeän analyysin yksittäisen verkkosivun datan käytöstä tietokoneella tai mobiililaitteella. Laskuri antaa myös vinkkejä, kuinka sivun datamäärää voisi vähentää. Laskurin voit avata tästä linkistä.

Tarkan kulutuksen laskeminen on tiettävästi mahdotonta, koska verkottunut maailma on erittäin kompleksinen. On lähes mahdotonta arvioida tarkasti erilaisten päätelaitteiden käyttämä energianmäärä, kun laitteita ladataan monissa eri pakoissa. Laitteiden määrän perusteella arvioita voidaan kuitenkin tehdä. Laitteiden määrä lisääntyykin nopeasti, kun samaan aikaan digitaalisten laiteiden kierrätysaste on varsin matala. Globaalilla tasolla sähkö- ja elektroniikka romua, SER:a syntyi vuonna 2019 yli 50 miljoona tonnia, josta dokumentoidusti kierrätettiin vain 17,4 %.

Esimerkkinä datan prosessoinnista aiheutuvan energian kulutuksen määrästä voidaan käyttää vaikkapa kryptovaluutan louhintaa, joka Cambridgen yliopiston CBECI laskurin mukaan vuonna 2021 ylitti 100 TWh [5]. Kokonaiskuvan vertailuksi Tilastokeskusksen mukaan vuonna 2021 Suomen sähkön kokonaiskulutus oli 86,7 TWh [6].

Tavallisten sovellusten lisäksi nykyisin käytetään enenevissä määrin muita erittäin energiaintensiivisiä ratkaisuja, kuten tekoäly ja lohkoketjut. Tällaisten järjestelmien käytössä on löydettävissä kiistattomia hyötyjä, mutta pahimmillaan nämä voivat moninkertaistaa energiankulutuksen. Tekoäly tuli yleisesti tunnetuksi vuonna 2022, kun OpenAI julkaisi ChatGPT ja Dall-E palvelut kuluttajille. Järjestelmien helppokäyttöisyys johtaa luonnollisesti niiden arkipäiväisen käytön lisääntymiseen. Esimerkiksi Googlen sähkönkulutus on ollut 18,3 terawattituntia, josta tekoälyn osuudeksi on arvioitu noin 1,8-2,7 TWh. Huomionarvoista on pelkkä vaihteluväli (0,9 TWh), joka vastaa Olkiluoto kolmosen kuukauden tuotantoa [7].

Kirjassa – Vihreä koodi – Janne Kalliola [7] jakaa tekoäly energiankulutuksen kolmeen osaan: 1 Opetusmateriaalin koonti ja jäsentely. Koska opetusmateriaalia tarvitaan valtavasti, on se automatisoitava, jolloin se kuluttaa myös energiaa. 2. Tekoälyn opettaminen. Tekoäly on neuroverkkopohjainen järjestelmä, jossa video- tai kuvamuotoisen materiaalin läpikäyminen kuluttaa luonnollisesti enemmän energiaa, kuin tekstimuotoinen informaatio. 3. Tekoälyn käyttö. Neuroverkko toimii minkä tahansa ohjelmakoodin tavoin, jossa tietoa siirretään muistista prosessoitavaksi ja takasin. Neuroverkot voivat olla laajoja ja monimutkaisia, minkä vuoksi tiedonsiirtoa tapahtuu erittäin paljon, mikä puolestaan lisää energiankulutusta [7].

On arvioitu, että yksittäinen kysely esimerkiksi ChatGPT:llä, kuluttaa energiaa 1,7-2,6 Wh. Määrä on sinänsä pieni, mutta kun useamman sivuton arvion mukaan kyselyitä tehdään kymmenen miljoonaa päivittäin, kasvaa sivuston sähkönkulutus siten 17-26 MWh:iin [7]. Maailmanlaajuista tekoälysovellusten käyttömääriä on mahdoton arvioida, mutta esimerkiksi ChatGPT itse vastaa kysymykseen – kuinka monta käyttäjää ChatGPT:llä on päivittäin: ”OpenAI:n toimitusjohtaja Sam Altman ilmoitti 4. joulukuuta 2024, että ChatGPT:llä on yli 300 miljoonaa viikoittaista aktiivista käyttäjää, ja käyttäjät lähettävät yli miljardi viestiä päivittäin. Tämä tarkoittaa, että päivittäisten käyttäjien määrä on huomattavasti suurempi kuin viikoittaisten käyttäjien määrä. Vaikka tarkkaa päivittäisten käyttäjien lukumäärää ei ole julkistettu, voidaan arvioida, että päivittäisten käyttäjien määrä on merkittävä ja kasvaa jatkuvasti.”

Digitalisaation eteneminen kiihdyttää dataliikenteen kasvua niin teollisuudessa kuin kuluttajillakin. 2010-luvulta lähtien erilaisten pilvipalveluiden rooli on vahvistunut merkittävästi ja lisää siten datasiirron määrää. Teollisuudessa on siirrytty koko ajan enemmän yritysten omista datakeskuksista pilvipohjaisiin palveluihin samoin kuin kuluttajien palveluiden käyttö on siirtynyt kodin laitteelta pilvipalveluun. Esimerkiksi pelaaminen tietokoneella tapahtui perinteisesti kodin tietokoneelle asennetulla peliohjelmalla, kun pilvipohjaisessa pelimaailmassa dataa siirretään palvelinkeskuksen ja kodin välillä. Dataliikenteen kokonaismäärästä yli 80 prosenttia on kuluttajien osuutta. [6]

Digitaaliset laitteet ovat pitkälle kehittyneitä, mutta niiden käyttöikä on lyhyt. Tutkimusten mukaan älypuhelimen ikä voisi olla viisikin vuotta. Uudemmat tutkimukset kertovat kuitenkin näiden käyttöiän jäävän jopa alle kahteen vuoteen. Laitteiden korjattavuuden parantamisen lisäksi kuluttajilla on merkittävä rooli kestävän käytön edistämisessä omaksumalla kestäviä kulutus- ja hankintamalleja. SER:n määrään voitaisiin vaikuttaa merkittävästi, jos laitteiden käyttöikää jatkettaisiin, vastaavasti kierrätetyn materiaalin hyödyntämistä olisi tarpeen kehittää merkittävästi. Esimerkiksi Suomessa SER:stä kierrätetään 88%, mutta siitä käytetään uudelleen alle 1%.  [1]

Käsiteltäessä ICT-alan ympäristövaikutuksia on toki suhteutettava energian ja materiaalien käytön osalta kehityskulku, jossa aina vain pienemmillä laitteilla ja energialla voidaan käsitellä suurempia määriä dataa. Tätä näkökulmaa puolestaan himmentää kasvava datan määrä. Dataa käytettäessä tärkeää olisikin pohtia, millainen data on tarpeen. Tarvitseeko puhelimella katsoa videoita 8K tarkkuudella, kun tälle ruutukoolle riittäisi murto-osa kyseisestä tarkkuudesta ja toisaalta onko video tai ladattava tiedosto ylipäänsä tarpeellinen?

Elinkeinoelämän tutkimuslaitos Etlan ICT-alan energian käyttö -raportissa todetaan, että yksittäinen yritys- tai maataso ei ole järkevä tarkastelutaso energian- ja sähkönkulutuksen, hiilineutraaliuden ja muiden ympäristövaikutusten ymmärtämiseen. Tärkeämpää olisi tarkastella kokonaisia toimitus- ja arvoketjuja. Näiden ketjujen ymmärtämisellä voitaisiin havainnollistaa tuotanto- ja kuluttajakäyttäytymisen vaikutuksia myös muissa maissa. Tämä näkökulma auttaisi ymmärtämään sitä, kuinka suuri osuus esimerkiksi suomalaisen kuluttajan datan käytön vaatimasta energiamäärästä tai palvelintilojen lämmöntuotannosta jne. toteutuu todellisuudessa Suomen rajojen ulkopuolella. [4]

Lähteet

1 Geologian tutkimuskeskus 2021 Digitalisaatio ja luonnonvarat  (Toni Eerola (toim.), Pasi Eilu (toim.), Jyri Hanski, Susanna Horn, Jachym Judl, Marjaana Karhu, Päivi Kivikytö-Reponen, Panu Lintinen ja Bo Långbacka).  https://tupa.gtk.fi/raportti/arkisto/53_2021.pdf  (viitattu 17.12.2021)

2 Liikenne ja viestintäministeriö, Traficom. ICT-alan ilmasto- ja ympäristöstrategia. https://api.hankeikkuna.fi/asiakirjat/11923966-e31b-450a-9688-87a827f8e6ba/41b9c1f4-6f74-4099-8930-90d849b8bb3d/STRATEGIA_20210309080523.pdf (viitattu 17.12.2021)

3 Liikenne ja viestintäminsteriö, Tarficom. Verkkosivuston tiedote. https://www.lvm.fi/-/suomi-julkisti-ict-alan-ilmastostrategian-bitit-valjastettava-ilmastonmuutoksen-torjuntaan-1260924 (viitattu 31.10.2022)

4 ETLA Raportti Informaatiosektorin energian ja sähkönkäyttö Suomessa.  https://www.etla.fi/julkaisut/informaatiosektorin-energian-ja-sahkonkaytto-suomessa/ (Viitattu 31.10.2022)

5 University of Cambridge, Judge Business School. Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index. https://ccaf.io/cbeci/index (Viitattu 31.10.2022)

6 Tilastokeskus. Sähkönhankinta ja kokonaiskulutus vuonna 2021 https://www.stat.fi/tup/suoluk/suoluk_energia.html  (Viitattu 31.10.2022)

7 Kalliola Janne, Vihreä koodi 2023. https://www.exove.com/app/uploads/2023/09/Vihrea-koodi-v2-1.pdf  (Viitattu 19.12.2024)