Popularność kryptowalut i sztucznej inteligencji zwiększa ślad węglowy sektora ICT

Sektor technologii informacyjno-komunikacyjnych (ICT) napędza wzrost gospodarczy, umożliwia transformację cyfrową, wspiera innowacje, promuje globalną współpracę i łączność, ale robi to wysokim kosztem – jego udział w globalnej emisji gazów cieplarnianych wahał się w 2020 roku od 1,8 do 2,8%. Zakładając, że intensywność emisji zużywanej energii elektrycznej pozostanie niezmieniona, sektor ICT będzie odpowiedzialny za 830 MT emisji CO2 do 2030 roku, wynika z analiz Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego. I to bez uwzględnienia kryptowalut, takich jak Bitcoin i Ethereum, które zużywają do 240 terawatogodzin energii elektrycznej rocznie, czyli tyle co Holandia czy Austria.

Ślad węglowy sektora ICT obejmuje dwa komponenty – emisje ucieleśnione i emisje operacyjne. Emisje ucieleśnione obejmują emisje pochodzące z produkcji i instalacji sprzętu i urządzeń. Z kolei emisje operacyjne wynikają z fazy użytkowania tych sieci i urządzeń, głównie w oparciu o poziom zużycia energii elektrycznej i związane z tym emisje z globalnego koszyka energii elektrycznej w tym okresie. I tak, emisje ucieleśnione stanowią około 30% całkowitego śladu węglowego, podczas gdy emisje operacyjne stanowią większość – około 70% całkowitych emisji. [1]

Jak się okazuje do zwiększenia śladu węglowego przyczynia się boom na kryptowaluty oraz sztuczną inteligencję. Przykładowo, Bitcoin spopularyzował mechanizm proof-of-work [2] do walidacji transakcji w łańcuchu bloków, a wiele innych firm poszło w jego ślady. Mechanizm ten okazał się jednak jak dotąd pożeraczem energii ze względu na wysokie zapotrzebowanie na moc obliczeniową. Jak już wspomniano, Bitcoin i Ether zużywają tyle energii elektrycznej, co Holandia lub Austria.

W opinii ekspertów Allianz Trade, wyższe ceny energii elektrycznej pozwalają jedynie energooszczędnym komputerom nowej generacji pozostać konkurencyjnymi w miarę upływu czasu, ponieważ w przeciwnym razie koszty produkcji każdego Bitcoina mogłyby okazać się zbyt wysokie. Dążąc do wyższych marż zysku, “kopacze” kryptowalut mają tendencję do zakładania swoich operacji w krajach o niższych cenach energii elektrycznej, zwykle w gospodarkach rozwijających się, które mają zwykle wyższy udział paliw kopalnych w swoim koszyku energetycznym. W rezultacie wydobycie kryptowalut w znacznym stopniu przyczynia się do zwiększenia emisji.

Jak się okazuje, na koniec kwietnia 2023 roku globalny hashrate bitcoinów, który reprezentuje ilość aktywności wydobywczej, był dwukrotnie wyższy niż w styczniu 2022 r. Jeśli trend ten utrzyma się bez kontroli, zapotrzebowanie na energię, a co za tym idzie wszelkie związane z nim emisje, mogą okazać się śmiertelne dla celów klimatycznych.

Podobnie rzecz ma się ze sztuczną inteligencją. Specjaliści z Google, UC Berkeley oraz Meta, badali emisje związane z obciążeniami związanymi z uczeniem maszynowym (szkolenie modeli AI jest jednym z takich obciążeń). Skupiając się na emisjach związanych z energią operacyjną, stwierdzono, że faza szkolenia AI jest wysoce energochłonna, a co za tym idzie – emisyjna. W badaniach porównano zużycie energii przez różne modele, z których jednym jest trzeci Generative Pre-trained Transformers (GPT-3) firmy OpenAI, który odnotował najwyższe zużycie energii i emisje w całej grupie. W fazie treningowej zmierzone zużycie energii wyniosło 1287 MWh, a powiązane emisje operacyjne (zależne od lokalizacji ze względu na koszyk energetyczny) obliczono na 552,1 tCO2e. [3]

Emisje operacyjne (z badań i rozwoju sztucznej inteligencji i chipów) są zlokalizowane głównie w Stanach Zjednoczonych, biorąc pod uwagę ich wysoką wydajność badań nad sztuczną inteligencją i chipami sztucznej inteligencji. Ale emisje ucieleśnione (z produkcji półprzewodników) można znaleźć gdzie indziej. Przykładowo NVIDIA staje się liderem w opracowywaniu chipów sztucznej inteligencji, ale nadal polega na Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd do produkcji półprzewodników, co oznacza, że należy również wziąć pod uwagę koszyk energetyczny zakładu produkcyjnego i emisje z transportu, zwracają uwagę specjaliści Allianz Trade.

Jak obniżyć emisyjność sektora ICT?

Ślad węglowy sektora ICT w dużej mierze zależy od koszyka energii elektrycznej, więc emisje prawdopodobnie będą stale spadać wraz ze wzrostem udziału odnawialnej energii elektrycznej i poprawą efektywności energetycznej urządzeń. Wielu operatorów telefonii komórkowej i przedstawicieli innych branż ICT wyznaczyło również cele w zakresie neutralności węglowej i zerowej emisji netto, które są zgodne ze ścieżką dekarbonizacji o 1,5°C, co również przyczyni się do utrzymania zużycia energii elektrycznej i emisji dwutlenku węgla pod kontrolą.[4] Pozostałe emisje można obniżyć poprzez optymalizację cyklu życia produktu, tj. ocenę doboru materiałów, wyborów projektowych, produkcji i transportu.

Jak wskazują specjaliści Allianz Trade, priorytetem jest dekarbonizacja kryptowalut. Wydobywanie bitcoinów odciąga bowiem energię elektryczną od innych priorytetów, takich jak elektryfikacja budynków, transportu i produkcji. Co więcej, nawet jeśli przejście na odnawialne źródła energii może potencjalnie obniżyć emisję gazów cieplarnianych, nie można tego zrobić wystarczająco szybko, jeśli zapotrzebowanie na energię będzie nadal rosło, co może spowolnić wycofywanie elektrowni na paliwa kopalne. Na problem ten zwracają uwagę rządy europejskich państw, choćby Szwecji, ponieważ roczne emisje z wydobywania kryptowalut mogą zagrozić ukierunkowanym oszczędnościom emisji gazów cieplarnianych dla wielu krajów strefy euro.[5],[6] Posłowie do parlamentu zwrócili się do Komisji Europejskiej o przedstawienie wniosku ustawodawczego w celu uwzględnienia wszelkich działań związanych z wydobywaniem kryptowalut, które w znacznym stopniu przyczyniają się do zmian klimatu, w unijnej systematyce zrównoważonych działań do stycznia 2025 roku.[7]

Jednocześnie, aby powstrzymać wydobycie kryptowalut przed przenoszeniem się do lokalizacji o niższych cenach energii elektrycznej i zmniejszyć zapotrzebowanie na energię, niektóre kraje wydały całkowity zakaz wszystkich transakcji kryptograficznych i wydobycia. Tak zrobiły Chiny w 2021 roku. Skuteczność tego zakazu jest jednak dyskusyjna, zepchnął on bowiem “kopaczy” kryptowalut do podziemia – Chiny nadal są drugim co do wielkości wydobywcą Bitcoinów na świecie po Stanach Zjednoczonych. Mniej drastyczne środki mogą również sprzyjać redukcji emisji poprzez postęp technologiczny. Ethereum dało taki przykład, przechodząc na inny mechanizm konsensusu zwany proof-of-stake [8] w 2022 roku. Połączenie sieci głównej Ethereum z oddzielnym blockchainem PoS o nazwie Beacon Chain zmniejszyło zapotrzebowanie Ethereum na energię o 99,95%[9] .

Blockchain i AI przyjdą na pomoc?

Jak się okazuje, pewną rolę w dekarbonizacji i działaniach na rzecz klimatu ma odegrać Blockchain. Według ekspertów Allianz Trade, powinien on pomóc w budowaniu zaufania i ambicji w negocjacjach klimatycznych, zapewniając interoperacyjną i otwartą infrastrukturę cyfrową, która może umożliwić przejrzysty pomiar, raportowanie i śledzenie ustalonych na poziomie krajowym wkładów. Co więcej, biorąc pod uwagę jego przejrzystość i dostępność, blockchain może również pomóc w zbudowaniu ram dla godnego zaufania i skalowalnego dobrowolnego rynku emisji dwutlenku węgla (VCM) w celu handlu jednostkami emisji dwutlenku węgla. Uczestnicy mogą poruszać się po rejestrach emisji dwutlenku węgla na blockchainach, zapewniając globalną koordynację cen i podaży.

Cyfrowe narzędzia pomiaru, raportowania i weryfikacji, takie jak inteligentne liczniki i czujniki, mogłyby również pomóc nabywcom w ocenie skuteczności wysiłków na rzecz pochłaniania dwutlenku węgla. Takie rynki sprzyjałyby usprawnionemu odkrywaniu i zakupowi jednostek emisji dwutlenku węgla, zmniejszając zależność od pośredników, co z kolei obniżyłoby koszty transakcji, zapewniając, że większa część finansów faktycznie trafi do twórców projektów. Cyfryzacja kredytów węglowych poprawiłaby dostępność do konwencjonalnych rynków finansowania emisji dwutlenku węgla. Zezwalając na ułamkową własność kredytów, osoby fizyczne i mniejsze organizacje również mogą w nich uczestniczyć. Tokenizacja sprawia również, że kredyty o wysokiej wartości, takie jak kredyty na usuwanie dwutlenku węgla oparte na technologii, są dostępne dla małych nabywców. A szerszy dostęp do kompensacji emisji dwutlenku węgla sprzyjałby działaniom na rzecz klimatu, podkreślają przedstawiciele Allianz Trade.

Również sztuczna inteligencja mogłaby pomóc w zmniejszeniu globalnych emisji gazów cieplarnianych o około 1,5-4,0% do 2030 roku dzięki wzrostowi produktywności i wydajności. Największy bezwzględny potencjał redukcji emisji (lub do -2,2% w ujęciu względnym) zostałby zrealizowany w sektorze energetycznym dzięki ulepszeniom, takim jak lepiej zaplanowana infrastruktura sieciowa. Następny w kolejności jest sektor transportu, z obiecującym potencjałem redukcji emisji do -1,7% dzięki inteligentnej nawigacji i technologiom zautomatyzowanej jazdy. Także sektory rolnictwa i gospodarki wodnej odniosłyby korzyści z punktu widzenia ochrony środowiska, ponieważ wykorzystanie sztucznej inteligencji w zastosowaniach rolniczych pomogłoby zmniejszyć emisje, jednocześnie zwiększając bezpieczeństwo żywnościowe i wodne dzięki zoptymalizowanej alokacji i wykorzystaniu zasobów.[10],[11]

Sztuczna inteligencja już poprawiła wydajność w europejskim sektorze przemysłowym, a Niemcy przodują pod względem liczby firm, które przyjęły sztuczną inteligencję w swojej działalności. Zaowocowało to zwiększeniem ilości i jakości produkcji, przy zmniejszonym zapotrzebowaniu na energię i surowce, a także przekłada się na zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych i odpadów przemysłowych. Sztuczna inteligencja pomaga również osiągnąć lepszą synergię popytu i podaży energii.

Niestety, większość emisji pochodzi z urządzeń użytkowników i jest mało prawdopodobne, aby zachowania konsumentów zmieniły się drastycznie w kierunku korzystania z mniejszej liczby urządzeń w przyszłości. W rzeczywistości jest wręcz przeciwnie. Oznacza to, że zmiany te musiałyby zostać narzucone odgórnie poprzez odgórne regulacje lub zachęty, podsumowują eksperci Allianz Trade.

• [1] Freitag, C., Berners-Lee, M., Widdicks, K., Knowles, B., Blair, G. S., & Friday, A. (2021). Rzeczywisty klimat i transformacyjny wpływ ICT: Krytyka szacunków, trendów i regulacji. Patterns, 2(9), 100340.
• [2] Proof-of-work (PoW) to mechanizm konsensusu, który nagradza członków sieci za wykorzystanie mocy obliczeniowej do rozwiązania złożonej zagadki matematycznej. Służy on do walidacji transakcji i otwierania nowych bloków.
• [3] Patterson, D; et al. (2021). Emisje dwutlenku węgla i duże sieci neuronowe.
• [4] GSM Association (2022). Mobile Net Zero: Stan branży w zakresie działań na rzecz klimatu 2022.
• [5] EBC (2022). Wydobywanie środowiska – czy ryzyko klimatyczne jest wyceniane w kryptoaktywach?
• [6] Szwedzki Urząd Nadzoru Finansowego (2021). Kryptoaktywa stanowią zagrożenie dla transformacji klimatycznej – energochłonne wydobycie powinno zostać zakazane.
• [7] Parlament Europejski (2022). Kryptowaluty w UE: nowe przepisy zwiększające korzyści i ograniczające zagrożenia.
• [8] Proof-of-stake (PoS) został opracowany jako alternatywa dla oryginalnego mechanizmu konsensusu proof-of-work. Jest on mniej wymagający obliczeniowo, a w konsekwencji mniej energochłonny.
• [9] Ethereum (2023). Wydatek energetyczny Ethereum.
• [10] Microsoft i PwC (2019). Jak sztuczna inteligencja może zapewnić zrównoważoną przyszłość.
• [11] IEA (2017). Cyfryzacja i energia.