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La 5G est-elle mauvaise pour la planète?

Image d'illustration | DPA/KEYSTONE/FRISO GENTSCH

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La 5G, cinquième génération de téléphonie mobile, inquiète. Au-delà du débat sur ses effets sanitaires, sa consommation d’énergie et son empreinte carbone sont régulièrement pointées du doigt par ses détracteurs. La 5G est-elle vraiment plus énergivore que la 4G, avec une plus grande empreinte carbone? A quelles conditions cette nouvelle technologie représente-t-elle une opportunité pour le climat? Nos voisins français ont justement consacré un rapport à la question, publié le 19 décembre.

Pourquoi c’est important. A volume égal de données transmises, la 5G semble plus performante au plan énergétique que ses prédécesseurs. Mais le risque est que ces gains soient annulés par un effet rebond dans la consommation de données mobiles. Surtout, plusieurs inconnues persistent aujourd’hui dans les modalités de déploiement de la 5G en Suisse. Les scénarios de déploiement et l’évolution de la demande susceptible d’en modifier considérablement l’impact carbone. Etat des lieux.

L’état des lieux en Suisse. Entre moratoires imposés par les villes ou les cantons et lenteurs administratives des autorités compétentes, la situation suisse frise le point mort.

Le groupe de travail Téléphonie mobile et rayonnement, mis sur pied par Doris Leuthard sous l’égide de l’OFEV, avec l’appui de l’OFCOM, a dévoilé fin novembre 2019 un rapport en demi-teinte. Faute de tomber d’accord, il préférait ne pas se prononcer sur la révision des valeurs limites d’émission des antennes inscrites dans l’Ordonnance sur le rayonnement non-ionisant (ORNI), une mesure demandée par les opérateurs, que le Parlement avait déjà refusé deux fois. Malgré ce dissensus, le rapport se révélait instructif, puisqu’il énumérait pas moins de cinq scénarios de déploiement. En l’absence de modification des normes d’émission, ce sont plusieurs dizaines de milliers de nouvelles stations qu’il faut installer sur le territoire, une situation épineuse compte-tenu des moratoires…

Fin avril 2020,le Conseil fédéral a repris la main, et élabore désormais une aide à l’exécution sur les antennes adaptatives. Cette nouvelle technologie introduite par la 5G focalise en effet le rayonnement uniquement vers un terminal donné, plutôt que dans toute la zone de couverture d’une antenne, de sorte que si l’exposition au rayonnement diminue en moyenne, il est possible qu’elle augmente localement à certains endroits.

Par ailleurs, pour ce qui est de l’empreinte écologique de la 5G, le DETEC a été chargé de remettre au Conseil fédéral un rapport au réponse au postulat 19.4043 «Pour un réseau de téléphonie mobile respectueux du développement durable», déposé par la conseillère aux États Brigitte Häberli-Koller. Celui-ci, appelé à servir de base de décision, est attendu pour fin 2021, et doit présenter les possibilités d’aménager la 5G pour respecter au mieux les principes du développement durables.

Les projections sur la 5G. Comme la 5G, pour l’heure, n’est pas déployée de façon massive, évaluer ses impacts climatiques à l’avance relève de la prospective. Un exercice périlleux, tant les hypothèses de départ sont à même d’influencer les projections finales. Récemment, deux travaux de ce type ont été réalisés:

  • En octobre 2020, l’Université de Zurich et l’Empa a publié un rapport intitulé «Next generation mobile networks: Problem or opportunity for climate protection?», financé par Swisscom. Il chiffre les émissions de gaz à effet de serre (GES) qui résulteraient, à l’horizon 2030, de la construction et de l’exploitation du réseau 5G en Suisse. Elles sont estimées à 0,018 Mt équivalent CO2 par an.

  • Le 19 décembre 2020, le Haut conseil pour le climat français a remis, après en avoir été saisi par le Sénat, un rapport de prospective consacrée à l’impact carbone de la 5G. Et il se révèle moins tendre avec la nouvelle génération de téléphonie mobile: il estime son impact, en France, de 2,7 à 6,7 Mt équivalent CO2 supplémentaires en 2030. Un impact loin d’être négligeable, rapporté à une empreinte carbone du numérique évaluée aujourd’hui à 15 Mt eqCO2 par an chez notre voisin.

D’où viennent ces différences? Les contextes télécoms suisse et français sont certes différents, ce qui interdit toute comparaison directe. Mais les méthodologies des deux rapports aussi sont très différentes. En effet, le rapport de l’UZH et de l’Empa ne considère la question que du point de vue de l’opérateur: son périmètre est celui des équipements permettant la construction et l’exploitation du réseau. Elle exclut donc du périmètre les terminaux mobiles qui s’y connectent. Et pour cause, l’étude française le rappelle bien: la fabrication et l’utilisation des terminaux est responsable d’environ 64% de l’impact carbone total calculé pour la 5G.

Une technologie plus efficace, oui mais… Mais dans les deux rapports, le rebond à l’horizon 2030 n’est pas uniquement le fait de la 5G. C’est surtout la hausse du trafic de données mobiles qui est en cause! C’est là tout le paradoxe qui mène aux «effets rebond»; phénomène par lequel les économies d’énergie obtenues par un moyen donné sont partiellement ou complètement compensées à la suite d’une modification des comportements, par exemple une augmentation de la demande.

Car la 5G, à volume de données transmises égales, se montre plus économe que la 4G, ainsi qu’en attestent plusieurs études réalisées par équipementiers et opérateurs. L’opérateur espagnol Telefónica, avec Nokia, avance un gain énergétique allant jusqu’à 90% par unité de donnée transmise. Selon l’étude suisse financée par Swisscom, un réseau mobile 5G produirait 85% de gaz à effet de serre en moins par gigaoctet transmis, comme l’expliquait récemment à la NZZ Am Sonntag l’un de ses auteurs, le Professeur à l’UZH Lorenz Hilty.

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Potentiel de réchauffement par unité de donnée transmise | UZH, Empa.

Ainsi, si l’on se place du point de vue du réseau, à volume de données transmis égal, la 5G suisse de 2030 sera 85% plus économe que la 2G-4G d’aujourd’hui, et même 44% plus performante que la 4G, si celle-ci était encore exploitée en 2030.

… Il faut anticiper le risque d’effet rebond. En effet, la 5G est surtout déployée pour soutenir l’augmentation de la demande: le trafic mobile. En effet, selon un livre blanc de Cisco, le volume de données mobiles échangés en Europe occidentale pourrait être multiplié par 6 entre 2017 et 2022. Se basant sur ces prédictions, le rapport de l’UZH et de l’Empa avance que l’empreinte carbone globale de la 5G en Suisse en 2030 sera 11% élevée que celle des réseaux traditionnels aujourd’hui. Mais que cet impact reste moindre que si la 4G était encore utilisée en 2030.

Reste à savoir si la 5G, plus performante, n’entraînera pas, par effet rebond, une augmentation de la demande. La climatologue franco-canadienne Corinne Le Quéré, présidente du Haut conseil pour le climat, expliquait lors de la présentation du rapport français à la presse:

«L’expérience montre que les usages finaux des nouvelles technologies ne sont jamais entièrement anticipés, mais que les tuyaux finissent toujours par être remplis: les possibilités techniques finissent toujours par être utilisées à leur maximum. Avec la 5G, ce ne sont pas les consommateurs comme vous et moi qui représente le plus grand potentiel, ce sont plutôt les industriels.»

«Il peut toutefois s’agir d’une solution utile pour améliorer la couverture réseau là où les réseaux téléphoniques 4G sont proches de la saturation», ajoute-t-elle. Or, cette saturation se profile en Suisse du fait de normes plus restrictives qu’ailleurs en Europe, nous expliquait en 2019 un responsable de Swisscom. Et le volume total de données transférées continue de croître, de l’ordre de 30% entre 2018 et 2019.

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Evolution des données mobiles transférées (courbe bleue) en Suisse | OFCOM

La 5G, opportunité industrielle? Malgré tout, le rapport UZH/Empa avance que grâce à certains cas d’usage ciblés (travail flexible, réseaux intelligent, conduite autonome et agriculture de précision), la 5G peut éviter l’émission de 0,1 à 2,1 Mt d’équivalent CO2 par an, et venir compenser l’augmentation des émissions. Les chercheurs soulignent toutefois que les taux d’adoption de ces cas d’usage bâtis sur la 5G, même en 2030, devraient rester limités. Mais qu’à plus long terme, «si les capacités des réseaux 5G sont systématiquement utilisées, elles ont un potentiel significatif pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans d’autres secteurs que le numérique.»

Corinne Le Quéré, lors de la présentation du rapport français, se montre plus prudente:

«A l’heure actuelle, nous ne disposons pas des évaluations adéquates qui permettraient d’affirmer que la 5G peut jouer un rôle bénéfique pour le climat. Le déploiement de la 5G doit être compatible avec les engagements nationaux en termes de neutralité carbone. Nous montrons que la 5G est capable d’augmentaer significativement nos émissions, à domicile comme à l’étranger, via les émissions importées à travers la fabrication des équipements.»

Et rappelle que la fréquence de 26 Ghz (non déployée en Suisse) pose un risque significatif… pour les prévisions météo, en raison de sa proximité avec les fréquences utilisées pour l’analyse des masses de vapeur d’eau par les satellites météo.

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