De koolstofemissies van internet zijn vergelijkbaar met de emissies van de lucht- en ruimtevaartindustrie, maar tegelijkertijd zijn digitale technologieën cruciaal om de strijd tegen klimaatverandering te winnen.

Het internet is niet alleen een klimaatzondaar. Volgens professor Leif Oxenløwe van DTU Fotonik, het wordt tijd dat we ons gaan richten op het optimaliseren van de technologieën achter internet. Op deze manier, digitalisering kan een cruciaal instrument worden in de strijd tegen klimaatverandering.

Vandaag, het internet is verantwoordelijk voor 10 procent van het wereldwijde elektriciteitsverbruik, en de consumptie neemt toe - zowel voor amusement als als gevolg van de algemene digitalisering van de samenleving. Om te voorkomen dat het percentage in 2030 oploopt tot 20 procent, we moeten de ontwikkeling van onze communicatie-infrastructuur en de manier waarop we gegevens verzenden een boost geven, zegt professor Leif Oxenløwe, DTU Fotonik.

"We hebben nieuwe technologie nodig die zoveel mogelijk gegevens kan verzenden met zo min mogelijk energie, omdat er enorme mogelijkheden zijn in een efficiënt internet. Voor elke kilogram CO ₂ toe te schrijven aan internetgebruik, u bespaart 1,5 kg CO ₂ elders in de samenleving door slimme digitale oplossingen. En door onze communicatieprocessen nog efficiënter te maken, we verwachten een stijging met tien factoren, ", zegt Leif Oxenløwe.

Digitale oplossingen vereisen voldoende capaciteit

Het World Economic Forum (WEF) schat dat alleen digitale technologieën de wereldwijde koolstofemissies met 15 procent kunnen verminderen, en het Internationaal Energieagentschap (IEA) heeft aanzienlijke energiebesparingen vastgesteld door de digitalisering van sectoren zoals vervoer, landbouw, bouw, energie, en fabricage. WEF en IEA wijzen er beide op dat digitalisering cruciaal is om het doel van een duurzame samenleving op basis van slimme steden te realiseren, slim vervoer, slimme gebouwen, slimme verlichting, en slimmer communiceren.

Echter, de potentiële energiebesparing hangt af van de snelheid waarmee we de energie-efficiëntie van de communicatie-infrastructuur kunnen maximaliseren.

"Om de verwachte energiebesparingen te realiseren, communicatienetwerken hebben voldoende capaciteit nodig om nieuwe slimme initiatieven te ondersteunen en de betrouwbaarheid en veiligheid van tijdkritieke datadiensten zoals zelfrijdende voertuigen en vaartuigen te waarborgen. Als we dit kunnen bereiken, we in staat zullen zijn om een ​​groenere samenleving te creëren en meer van de duurzame ontwikkelingsdoelen van de VN te ondersteunen, ", zegt Leif Oxenløwe.

Nieuwe kerntechnologie dringend nodig

Maar tijd is van essentieel belang, want we staan ​​voor grote uitdagingen. Een van de uitdagingen heeft te maken met 'Moore's Law', volgens welke het aantal transistors en elektrische componenten in een geïntegreerde schakeling elke 18 maanden verdubbelt. De wet is de afgelopen 50 jaar van kracht geweest, waarin elektronische chips zich hebben ontwikkeld tot kleinere, sneller, en energiezuinigere microchips. Echter, De wet van Moore stagneert nu we de fysieke limiet bereiken van hoe klein een klassieke microchip kan zijn. En dat vertraagt ​​nu het tempo van de vooruitgang van de chiptechnologie. Vandaag, microchips worden geproduceerd met behulp van een technologie waarbij de kleinste onderdelen slechts enkele nanometers meten.

"We hebben binnen de komende twee tot drie jaar nieuwe kerntechnologieën nodig als we een kans willen maken om de verwachte jaarlijkse groei van 30 procent in internetverkeer bij te houden. Wat we nodig hebben is een technologische paradigmaverschuiving, afstappen van de huidige toename van energieverbruikende apparatuur om een ​​grotere datacapaciteit te realiseren. In plaats daarvan, we hebben technologieën nodig die niet leiden tot een hoger energieverbruik wanneer de capaciteit toeneemt, " zegt Leif Oxenløwe, en vervolgt:

"Het is absoluut noodzakelijk dat de communicatie-infrastructuur aanzienlijk en dringend wordt verbeterd als we de potentiële energiebesparingen en emissiereducties willen bereiken. De communicatie-infrastructuur moet de toenemende digitalisering kunnen opvangen die een van de sleutels is om het klimaat te redden."

In het SPOC-centrum van DTU, die wordt gefinancierd door de Deense National Research Foundation (DNRF), Leif Oxenløwe en andere onderzoekers hebben zich al gestort op het ontwikkelen van nieuwe technologieën die in staat zijn meer gegevens te verzenden met minder energie. Bijvoorbeeld, ze hebben aangetoond dat een enkele optische chip voldoende licht kan genereren om meer dan twee keer het totale wereldwijde internetverkeer te vervoeren. Zo'n chip kan bijvoorbeeld, vervang veel parallelle lasers, die elk energie zouden vergen. De chip is gemaakt bij DTU, maar er zal nogal wat ontwikkeling nodig zijn voordat het klaar is voor gebruik en massaproductie.

Nood aan interdisciplinaire samenwerking

De EU verwijst naar de jaren 2020 als een digitaal decennium, die zich zal richten op het creëren van groene en duurzame oplossingen en tegelijkertijd Europa digitaliseert als onderdeel van een zogenaamde 'Green Deal', en volgens Oxenløwe, samenwerking zal cruciaal zijn om het doel te bereiken.

“We hebben grootschalige, gecoördineerd, grensoverschrijdende actie om communicatietechnologieën te ontwikkelen op basis van een groene mentaliteit. Het werk moet alle verschillende netwerklagen omvatten (inclusief hardware, netwerk, en software). De componenten, zoals, bijvoorbeeld, een optische chip - moet worden geïmplementeerd in een netwerk dat het gebruik van de fysieke structuur maximaliseert, terwijl er zo min mogelijk energie nodig is om de digitale dienst te leveren, ", zegt Leif Oxenløwe.

Hij is van mening dat Denemarken de weg moet wijzen en wijst erop dat er een infrastructuur moet worden ontwikkeld die bestaat uit meer energie-efficiënte communicatietechnologieën die werken volgens een energie-efficiënt netwerkprotocol, en die nog meer capaciteit biedt dan nu. In aanvulling, de infrastructuur moet veiliger zijn dan de huidige netwerken en de beste beschikbaarheid en encryptie bieden. De infrastructuur moet tijdkritische functies ondersteunen, zoals zelfrijdende transportmiddelen en veilige digitale oplossingen die zorgen voor een optimaal gebruik van hernieuwbare energie.

Eindelijk, hij wijst erop dat we een tool moeten maken waarmee we onderscheid kunnen maken tussen verschillende internetdiensten en objectief de groenste en meest energie-efficiënte kunnen identificeren, zowel wat betreft hardware en software als installaties en internetdiensten.

"Een soort certificaat of energielabel kan in de zeer nabije toekomst zeer nuttig blijken uit het oogpunt van investeringen in nieuwe technologie, en moet daarom zo snel mogelijk worden ontwikkeld, ", zegt Leif Oxenløwe.