在2013年,相当一小部分的全球人口在家庭和办公室中使用超过140亿的连网设备。随着需要为越来越多的人满足日益多样化的需求,到2020年连网设备的数量预计将飙升至500亿。按此趋势,2025年通信领域的能源需求将猛增至每年1140TWh——超过目前加拿大和德国每年用电量的总和。当设备处于“准备和等待”的状态,但不执行任何特定功能时,大部分能量会被消耗掉。
在当前状态下,联网设备存在一个内在的悖论。它们拥有巨大的潜力,在许多部门和服务中提供了多样化的效率,但它们远远没有激发自己的潜能以实现高效节能。技术方案可以减少网络连接的能量消耗,但需要政策来推动实施。本报告的目的在于为数字化社会的利益优化奠定基础的同时,大大降低能源足迹。低功耗联网的家庭和办公室的愿景是旨在确保“高效节能”是“智能”的一个核心特征。
所有类型的设备都拥有了网络连接性,这预示着一个关键性的进步,即可持续能源供应和使用。信息和通信技术的进步开拓了各个领域运营最优化的潜能,如运输和物流、建筑管理、制造业、电力分配和消费等。使用基于信息和通信技术的解决方案可以促进能源安全和普遍能源获取。在消费者层面,个人可从音频/视频娱乐应用程序中随时得到更多的不同类型的数据和资料,使他们能够更好地记录日常生活或远程访问服务。许多以前孤立的使用相对简单功能的电器和设备,现在可以远程控制,并且能够与其他设备进行交互。网络设备的使用率——“网络待机”模式即“永远在线亿,并在接下来的十年中提升到5000亿 。
随着网络设备使用范围的扩大,个人和社会将受益于更快地访问多种类型的数据和服务;然而,“连接”却导致全球电力需求增长的速度惊人。信息和通信技术现在已经广泛扩展到终端产品的使用。第一类包括所有处理和传送数据的设备:网络设备、网络基础设施、网络本身和智能网络连接系统作为一个整体;第二大类为边缘设备——如打印机和机顶盒等不需要网络运行的设备,但可以对网络信号作出响应。所有这些技术即使在不使用时也消耗能量。从全球来看,2008年,具有网络功能的设备耗能420 TWh,相当于法国目前的电力消耗量;到2013年,这一需求已经增长到616 TWh,超过加拿大当前的电力消耗量。随着越来越多的设备和服务在设计中纳入连网能力,预计到2025年全球网络设备的能源需求将达到1140 TWh左右。
在用户层面,家庭和企业使用这些设备会抬高电费。在全球范围内,使用这些设备将带动电力需求和更多能源基础设施的相应需求。2025年全球连网设备的能源需求预计达到1140 TWh,相当于目前全球耗电量的6%,超过俄罗斯目前的耗电量。考虑到最近相关预测显示,市场对网络设备的需求将比预期以更快的速度扩大,相关的能源需求可能比预期速度增长的更快。
按目前和预测的趋势,网络待机的能源需求是一个需要提起重视的问题。目前,许多设备在能源管理方面都没有被优化,大多数是“充分的”维持网络连接,也就是说它们不能够完全断电,始终保持连网状态。虽然信息和通信技术可以使所有部门有效地节约能源,但目前很少有市场激励以保证网络设备本身是节能的。实际上,联网设备80%的耗电量只是为了保持网络连接。每个设备的用电量是很小的,但大规模部署和广泛使用使得总耗电量变得相当大。
国际能源署(IEA)分析表示,执行最佳可行技术和方案可以减少超过60%的电力需求。实施一系列的技术和方案使连网设备可以中断电源或降低能源需求,而不失去提供网络连接服务的能力。硬件、软件、通信协议和技术标准的进一步发展对支持节能将发挥关键作用。在许多情况下,这些解决方案的实施需要制造商或消费者付出最小的额外努力或费用。
更好地协调能源消费与实际功能,对节约能源具有很大潜力。实现这种潜力的关键步骤是,确保在不执行主要功能(如传送或录制电视节目、加热食物或水)的时候,此类设备的功率尽快下降到低功率模式,并尽可能长时间地保持这种模式。通过将连网设备断电和降低待机时段的耗电量,将大大提高全球能源效率——预计到2020年将每年减少待机耗电量近600 TWh,超过加拿大和芬兰的当前耗电量的总和。
《国际能源署(IEA)关于高效网络和高效连网产品的指导原则》概述了有效的网络待机技术和政策。使每个连网设备更加节能是至关重要的,通过综合、系统的方法,解决不同类型的能源消耗,确定从硬件、软件到通信协议一系列的有效行动,从而实现充分的节能效果。技术方案包括软件和硬件的调整,使设备断电时仍保持网络连接或断电却维持网络响应。其他的硬件和软件解决方案是使设备按电力需求的比例进行实际工作,从而在处理和传送较少数据时降低能量消耗。某些情况下,在网络通信协议或网络体系结构方面的改变,能够使设备更加节能。移动产品在这方面是领先者——一些只需低至0.5毫瓦的电量就能提供网络连接。这清楚地显示出,只需接近0瓦特的电量就能提供网络连接是可以实现的。
网络待机解决方案的开发和实施需要大范围的利益相关者的积极行动。各方必须共同努力;其机遇和成果在很大程度上取决于价值链上其他利益相关者所采取的行动。
决策者:在价值链的不同部分的中起到研究发展政策和措施的作用,主要从事节能工作并确保发展能源设备和系统的合理性,并且提供鼓励措施,建立市场驱动因素。
标准开发组织和知识产权供应商:为节能软件和硬件的解决方案提供基础和技术标准。
网络设计者:对什么样的设备能够连网,以及如何使他们成为网络的一部分建立条款;确保在网络通信中所有连接的设备都支持节能。
服务供应商:为终端客户提供互联网或其他数字化服务,使他们能够管理批量采购并部署大量设备;他们有助于创造一个高效节能设备的市场。
消费者:在适当的引导下,做出高效节能的购买决策和调整设备以减少能源消耗。
