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5G+物联网+智慧能源,繁荣背后或带来新一轮的能源海啸?

作者:庄弘 来源:交能网 发布时间:2019-05-16 浏览:
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“我们即将迎来数据海啸。在未来一切都是物联网的一部分。这是一场完美的风暴。伴随着5G技术的即将到来,IP 流量将远高于预期,因为所有汽车和机器,机器人都在数字化的过程中,他们产生大量数据,并存储在数据中心中。“——安德斯安德雷| 《到2025年,“数据海啸”可能消耗全球电力的五分之一 》,英国卫报

全球各地的政府和能源行业总是热衷于物联网和智能电网的话题,因为它们可能提供的大量的节能机会。借助从IoT获得的浩如星海数据,业内人士预计能更好地降低对电网的峰值负载,促进研发新的节能技术,推进节能计划,以实现移峰填谷和减少总能耗。但是专家们在做出这些预测时,忽视了物联网本身的巨大能量足迹。目前还不清楚物联网是否能够成功抵消其快速增长的自身能源消耗。

根据IEEE 消费电子杂志编辑Peter Corcoran的说法,能源消耗是“物联网长期可持续性”的三个主要决定因素之一(另外两个是隐私和网络安全)。在最近一篇被Corcoran称为“长期物联网怀疑论者”的文章中,作者Steven Max Patterson 报道:

业界都预计物联网设备是低功耗设备,但根据思科的预测,到2020年IoT设备将超过500亿,比目前使用的智能手机和平板电脑数量还要大一个数量级。如果考虑这些设备以及它们所连接的网络和数据中心所消耗的能量,物联网的能耗增长率将显著提高。

无线技术比有线通讯技术消耗更多能量。根据Kris De Decker的报道,有线通讯是数字通信最节能的方式。如果通过蜂窝网络建立连接,能耗将会“飙升”。根据能源高效电信中心2015年发布的报告 :

“在2015年,无线通讯消耗高达43TWh,而2012年仅为9.2 TWh,增长率为460%。它的碳排放足迹从2012年的6百万吨增加到2015年高达30兆吨的,相当于增加了490万辆汽车。高达90%的消费可归功于无线通讯设备,而数据中心的能耗仅占9%。 “

De Decker解释说,3G技术使用的能量比有线通讯多15倍,4G技术消耗的能量是其23倍。现在还没有5G能耗的统计数据。但如果我们的大部分信息通信技术(ICT)基础设施和传输都是有线的,例如使用光纤到户技术(FTTH),我们“数字世界”的能源足迹将大大减少。尽管光纤比无线技术更安全,更快速,更可靠,更具网络安全性和能源效率,但电信运营商仍然正在积极推动5g,因为它比铺设光纤成本低得多。

节能技术效益正在被抵消能源使用抵消

我们在享受数字生活中,产生的能源消耗是有层级的,例如微信文字聊天是能耗最低的。表情包大战消耗更多能量,而看直播是目前最耗能的在线活动之一,特别高清视频。现在通讯公司提供更多种类、更低价格的套餐,人们观看的视频比以往任何时候都多。同时,技术的进步也改变了人们的使用习惯。例如,智能手机比台式计算机使用的能量要少得多,但随着人们喜好智能手机尺寸和使用时间的增加,这或多或少地减少了节能效果。

物联网消耗能源的四种方式

1.   数据中心:

在物联网世界中,数据来自数十亿台的终端设备,以及集成到我们环境中的传感器和监控摄像头,无人驾驶汽车,微芯片。这些都将在数据中心存储和分析,供VR,AR,人工智能等应用使用 。

据美国国家资源保护委员会(NRDC)2014年评估报告称,在美国用于在线活动的近300万个数据中心的能耗可以供纽约市家庭总共使用两年。“如果不加以控制,信息和通信技术GHGE相对贡献从2007年的大约1-1.6%,增长到2016年的14%。而到2040年将超过交通运输行业的能耗水平 。

2.   机器对机器(m2m)通信消耗的能量:

机器对机器通信包括物联网传输数据、个人设备的远程软件更新,以及向云端提供数据,数码照片和视频。虽然许多M2M通信用很少的能量,但一些诸如无人驾驶汽车或可穿戴式医疗设备,传输数据相当密集,无论在收集还是传输过程中都要消耗大量能量。

m2m通信有着透明、无监督、增长迅速的特点。2015物联网设备有64亿,仅略低于世界人口(86%),但市场预测表明,到2020年这将达到210亿个设备 - 大约是世界人口估计值的三倍。

3.   生产能耗:

当我们考虑数码产品从包括采矿,制造,运输和产品的交付消耗的能量时,它将多于汽车、冰箱等传统消费品。5G支撑下的物联网技术将需要数十亿个传感器节点和芯片,每个微芯片都需要数千个半导体。生产半导体所需的能量比传统商品高出  6个数量级 。

除了数十亿互联网连接的“东西”之外,FCC主席Wheeler预计,在“5G世界”中,每个人将拥有大约5-6个无线设备。除此之外,还部署了数以百万计的小型蜂窝基站来容纳物联网的所有数字“流量”,很明显,“物联网“就需要更多的能量。

4.   数字技术的更新

在物联网发展的过程中,能耗最大的因数可能是技术的更新与迭代。目前的技术通常需要每1 - 3年更换一次,这三段了数字设备寿命,加剧了生产中使用过多能源的问题。太过熟悉的“升级”需求将更多地耗尽我们的能量。

电网是否能够承受物联网的能源足迹?

我们的能源网络建立于上个世纪,基于燃烧化石燃料产生和提供能源的模式。而现在可再生能源,如屋顶太阳能,正变得越来越便宜,大有取代煤炭和其他传统能源的趋势。如果分布式可再生能源能够整合到我们饱和且失效的能源网络中,就仍然能为包括物联网在内的客户提供可靠的能源。这对各能源供应商都是更大的挑战。

5G能源消耗增加和物联网影响气候变化?

在这个问题上,我们必须考虑的一点是我们的能源网络仍然主要依靠化石燃料  - 煤,天然气和石油。因此,支持物联网及其高能耗的足迹所需的过多能源必然会导致碳排放量大幅增加,从而对我们的气候产生不利影响。 然而,如之前所说,5G和物联网的能源足迹是否会被能源效率的提升和企业创新的创新所抵消?我们目前很难给出确定的答案。

参考链接

[1] https://whatis5g.info/energy-consumption/

[2]https://www.theguardian.com/environment/2017/dec/11/tsunami-of-data-could-consume-fifth-global-electricity-by-2025

关键字:智慧能源

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