Evropskou komisí navržená a schválená Zelená dohoda pro Evropu (Green Deal), jejímž cílem je, aby se Evropa stala do roku 2050 uhlíkově neutrální, narazila při schvalování mírnějších dílčích pravidel pro rok 2030 Evropským parlamentem na nesouhlas většiny hlasujících poslanců a tak se předloha vrací na další projednání do výborů.

V případě distribuce mediálního obsahu se samozřejmě nejedná jen o zmiňovanou uhlíkovou stopu, ale především o související energetickou náročnost existujících distribučních platforem. Elektrická energie je navíc v současnosti skloňována ve všech pádech v souvislosti s prudkým růstem jejích cen a snahou o zmírnění tohoto dopadu na finanční udržitelnost jednotlivých provozů (v našem případě vysílatelů).

Digitalizace je energeticky úspornější

Přechod z analogového na digitální vysílání sám o sobě snížil náklady distribuci mediálního obsahu k divákovi. Názorně to dokumentoval Karel Zýka v závěru své prezentace na letošní konferenci DIGIMEDIA 2022.

Uvedený snímek z prezentace ale nezahrnuje energetickou náročnost na dalších nových digitálních platformách a vůbec není vypovídající o spotřebě energie při konzumaci online služeb.

Společně s použitím robustnějších a energeticky úspornějších technologií došlo k optimalizaci tradičních distribučních sítí vedoucí k použití menšího výkonu. Příkladem mohou být při vysílání analogovou technologií největší televizní vysílače obvykle používané pro provoz na výstupní výkon (ERP, ekvivalentní vyzářený výkon) až 500 kW na jeden program. Po přechodu na digitální vysílání, dnes typické vysokovýkonné stanice pracují s výkonem 35 až 50 kW, případně 100 kW ERP, díky vyšší odolnosti vůči šumu digitálního modulačního systému, s tím, že vyzářený výkon je na jeden celý multiplex obsahující více programů.

Jaký je dopad online videa na spotřebu elektrické energie?

Poslední desetiletí se mediální obsah a zejména video dostává k divákovi nejen lety prověřenými cestami tradiční distribuce, ale i přes internet a obecně přes datové sítě na bázi IP protokolu. Je jenom logické, že s prudce vzrůstajícím objemem přenesených dat došlo i na vyhodnocování spotřeby elektrické energie  těchto technologií.

Rozborem energetické náročnosti pro distribuci videa přes IP sítě se od roku 2016 zabývalo více studií s různou metodikou. Podle jedné z prvních „Projektu The Shift“ (https://theshiftproject.org/ ) s podtitulem „Klimatická krize – neudržitelné užívání online videa“ jsou důsledkem digitálních technologií 4 % skleníkových plynů a nárůst spotřeby elektrické energie o 9 % ročně. Každý přenesený, resp. uložený bajt vyžaduje velké a energeticky náročné terminály a infrastrukturu v podobě datových center a sítí. Celá studie vychází z předpokladu, že existuje přímá úměra mezi spotřebou (kWh) a přenesenými daty (byte). Zpráva z této studie vyvolala následně velkou diskusi, když na jedné z nich padlo, že na jednohodinové sledování videa Netlix se spotřebuje 6 kWh elektrické energie (samozřejmě v celém distribučním řetězu) s odpovídajícími hodnotami kysličníku uhličitého. To následně bylo korigováno, protože autoři zaměnili byte za bit (1 B=8 bit), ale i přesto hodnota spotřeby (0,75 kWh) a emisí (0,4 kgCO2e/hod) byla mnohými institucemi kritizována.

Posledním byl na webináři ITU letos v březnu Jens Malmodin ze společnosti Ericsson, který zejména zpochybnil předpoklad, že spotřebovaná energie není úměrná množství dat a představil srovnávací model datového streamingu a tradiční TV distribuce přes kabelové sítě a vysílací věže.

Srovnání energetické náročnosti mezi streamingem a klasickou TV distribucí (zdroj: screenshot prezentace Jens Malmodine na webináři ITU-R WP 6C Skupiny o energeticky uvědomělém vysílání)

Do své argumentace zahrnul i koncová uživatelská zařízení a dospěl k závěru, loajálnímu k jeho zaměstnavateli, že nejvýhodnější z hlediska energetického je jakýkoli streaming na laptopy nebo smartphony. Je totiž neoddiskutovatelnou pravdou, že TV přijímač v domácnosti je jednoznačně největším spotřebičem v uvedených distribučních řetězcích.

Metodika posuzování BBC

Bílá kniha R&D BBC (Výzkumného a vývojového oddělení BBC) posuzovala energetickou náročnost TV distribuce a jejího sledování. Data byla získána monitorem a analýzou podle metody LCA (Life Cycle Assesment) tj. posuzováním životního cyklu výrobků a procesů s vyhodnocením vstupů, výstupů a možných dopadů na životní prostředí celého distribučního systému na vzorku jedné televizní stanice (BBC) ve Velké Británii.

Bílá kniha o Environmentálním dopadu spotřeby elektřiny alternativních distribučních platforem televizních služeb popsala chování diváků BBC na třech základních platformách (satelitní, terestrické a kabelové) a přes proprietární BBC iPlayer). Následující diagram zobrazuje různé části distribučních řetězců a jejich vnitřní procesy včetně různých způsobu příjmu a displejů.

Procesy zahrnuté do televizní distribuce a sledování (Zdroj: BBC White Paper WHP 372,  https://downloads.bbc.co.uk/rd/pubs/whp/whp-pdf-files/WHP372.pdf )

Zatímco terestrický příjem jde z antény vysílače na přijímací anténu a v mnoha případech přímo do přijímacího zařízení, u satelitního vysílání je zapojena trasa na pozemní stanici pro uplink a teprve následně jde signál z transpondéru družice přijímat satelitní anténou s kmitočtovou konverzí přes L-pásmo. Typická kabelová distribuce HD kanálů je soustředěna přes optické vedení do centrálního head-endu, kde dochází ke kódování a multiplexování do kabelové sítě, v případě SD signálů bývá zdrojem již zakódovaný, buď satelitní nebo terestrický signál, který se dostává přes lokální head-endy k předplatitelům často přes koaxiální kabely s nezbytnými zesilovači. Na rozdíl od popsané vysílací distribuce je distribuce přes internetový protokol realizována přepínáním paketů internetového protokolu, což v praxi znamená, že individuální stream datových paketů je generován pro každého diváka. Zdroj obsahu a kódování pro streaming se provádí v datových centrech, v popisované studii BBC založených na cloudu, který po dočasném uložení je zdrojem pro CDN (Content Delivery Networks). Ty ukládají kopie originálního obsahu na mnoha lokalitách, což znamená, že požadavky zákazníků jsou uspokojovány lokálními servery, a tak je sníženo zatížení jádra sítě zejména ve špičkách. Domácí instalace je tvořena domácím modemem nebo směrovačem a další distribucí obvykle přes WIFI, s výjimkou mobilních sítí, které jdou přímo na uživatelský terminál – smartphone.

Tato studie, která byla aktualizována v roce 2021, ukázala, že ve Spojeném království distribuce a spotřeba televizních služeb BBC tvoří 0,6 % z celkového počtu celostátní spotřeby elektřiny. To představuje významnou část národní uhlíkové stopy. Studie také ukazuje, že technologie pozemního televizního vysílání významně přispívá ke snížené spotřebě energie. Úspora u pozemní distribuce DTT (0,06 kWh/hodinu na zařízení=distribuční řetěz) představuje více než 50 % ve srovnání s jinými distribučními platformami, když spotřeba energie streamovaného videa za hodinu (0,19 kWh/hodinu na zařízení) je podobná jako u satelitu (0,16 kWh/hodinu na zařízení) a kabelu (0,15 kWh/hodinu na zařízení).

Celoevropská studie

Pro evropské srovnání vznikl projekt LoCaT (Low Carbon TV delivery), na kterém se podílely francouzské televize, rakouská ORS, skupina provozovatelů sítí sdružených v BNE (Broadcast Network Europe), francouzská streamovací služba SALTO a Quadrille jako technologický poskytovatel obsahu.

Cílem této studie bylo poskytnout celoevropské zhodnocení poskytování televizního obsahu napříč různými síťovými platformami, a to jak lineárního obsahu, tak i na vyžádání, opět podle metody LCA popsané v odstavci o Bílé knize BBC. Zdrojem vstupních dat byly jak externí zdroje (např. EBU, OFCOM), tak i interní primární data od operátorů DTT sítí. Výstupy jsou zaměřeny jen na domácí diváky na TV přijímači s vyloučením sledování přes mobilní sítě na chytré telefony nebo tablety. Vzhledem k podstatné energetické náročnosti přijímače na celé bilanci není spotřeba přijímačů zahrnuta do výsledků, jakož ani spotřeba výroby pořadů. Studie je zaměřena jen na posouzení doručení obsahu terestrické televize DTT, řízené IPTV a OTT (live nebo VOD) přes fixní datové sítě, přičemž hodiny doručení přes satelit a kabel jsou započteny. Srovnání průměru Evropy s vybranými zeměmi je zobrazeno na následujících grafech ve watthodinách (Wh) na posuzovaných platformách za hodinu sledování.

Graf 1: Spotřeba elektrické energie v evropském průměru a některých zemí (zdroj: LoCaT Quantitative study of GHG emissions of delivering TV content).

Jak plyne z uvedeného srovnávacího grafu (zdroj: LoCaT Quantitative study of GHG emissions of delivering TV content) rozdíly mezi jednotlivými zeměmi vyplývají z různých vzorců sledování a rozdělení mezi platformami, přičemž ale nemění „hierarchii“ mezi sledovanými platformami. Hodnoty pro Českou republiku jsou DTT: 9,3; OTT: 138 a IPTV: 176,4 Wh/síťová platforma/hodina nebo je možno je odečíst z podrobné Tabulky 1.

TABULKA 1: Spotřeba energie a vliv skleníkových plynů na TV distribuci podle zemí se zdůrazněním ČR podle Studie LoCaT.

Pro úplnost uvádíme dle stejné studie hodnoty emise skleníkových plynů (GHG emissions) v návaznosti na Graf 1, které se opět v uvedených zemí liší v závislosti na způsobu výroby elektrické energie, ale poměr mezi sledovanými platformami zůstává logicky stejný a terestrická televize i v tomto případě zůstává jako nejzelenější a energeticky nejúspornější.

Graf 2: Vliv skleníkových plynů [gCO2e] v evropském průměru a některých zemí (zdroj: LoCaT Quantitative study of GHG emissions of delivering TV content).

Výhled až do roku 2035

Budoucnost distribuce televizního obsahu je nejistá, podléhá rušivým jevům, jak je možno pozorovat ve stoupající fragmentaci způsobené změnou diváckých zvyklostí a profilováním nabídek IPTV a OTT. Současně chování diváků platformy terestrické televize DTT je ke změnám odolné. I přesto se skupina pracující na studii LoCaT odhodlala k vytvoření prognózy. Byly proto vytvořeny čtyři různé scénáře, které sice měly odhadnout budoucí spotřebu energie TV distribuce v Evropě v krátkém, středním a dlouhodobém horizontu, ale neměly by se považovat za předpověď vývoje. Už vzhledem k tomu, že studie byla ukončena na podzim 2021, tak současné vysoké ceny energií do scénářů nemohly být zahrnuty.

Scénář A: současný trend bude pokračovat a zahrnuje růst IPTV a OTT s vysokorychlostním broadbandem a nelineárním SVOD (předplacené video na vyžádání)

Scénář B: růst IPTV a OTT s klesající penetrací DTT

Scénář C: stabilizace DTT do roku 2025 a následně jeho růst, jak je dnes pozorováno v USA

Scénář D: možné domácí ukládání do mezipaměti, kdy DTT programy mimo špičku jsou zaznamenány pro přehrávání VOD obsahu, což by vedlo k poklesu OTT služeb. Spekuluje se zde s řešením, které by snižovalo náklady na datový objem a současně nezatěžovalo IP sítě unicast provozem.

Graf 3: Odhady budoucích změn spotřeby energie pro Evropu vztažené k základně podle scénáře A podle studie LoCaT.

Výpočet skutečné spotřeby podle jednotlivých scénářů tato analýza nemohla představit, protože do modelu nebyly zahrnuty spotřeby u kabelu a satelitu. Avšak trendy jejich divácké hodinové sledovanosti byly ponechány konstantními, a tak v uvedeném relativním grafu jeho výsledek neovlivnily.

I když studie je založena na určitém situačním modelu a metodice, výsledky, včetně nižší spotřeby energie při distribuci přes DTT platformu, jsou v linii s analýzou, kterou prováděla britská BBC. To napovídá, která metoda distribuce lineárního televizního obsahu je energeticky více efektivní. Současně k podobným závěrům dospěly i další obdobné srovnávací studie.

Terestrické TV vysílání  je jednoznačně energeticky úspornější 

Evropská unie stanovila cíl dosáhnout nulových emisí skleníkových plynů do roku 2050. K tomuto cíli má sloužit i nedávné ukončení prodeje aut se spalovacími motory v roce 2035. Data o příspěvku těchto aut na emise jsou autorovi neznámá, ale distribuce a spotřeba televizních služeb tvoří nezanedbatelnou část uhlíkové stopy (v Evropě v roce 2020 bezmála 5 mil tun CO2e) s významným dopadem na celkovou spotřebu elektrické energie (v Evropě v roce 2020: 20, 5 TWh).

Ze studií také vyplývá, že technologie zemského televizního vysílání (DTT) významně přispívají k úsilí snižovat spotřebu energie. To je zvlášť patrné v zemích, kde je větší penetrace terestrického vysílání jako jsou např. Španělsko, Rumunsko, Řecko, Chorvatsko, Polsko a my. Podle údajů studie LoCaT roční spotřeba energie na distribuci videa v roce 2020 u nás byla rozdělena takto: 36 GWh na DTT oproti 380 GWh na OTT + IPTV. I z tohoto pohledu je zachování stávajícího zemského TV vysílání skutečně zásadní. To by dále otevřelo cestu k umožnění nasazení budoucích 5G vysílacích sítí v Evropě, které by byly podobně energeticky účinné.