De nombreux acteurs alertent régulièrement sur la consommation d’électricité effrénée engendrée par Internet et les usages numériques de plus en plus intensifs.
En dressant un état de lieux des équipements du numérique en France, puis en estimant l’impact des principales tendances d’évolution envisagées, il est possible d’aller au-delà des annonces chocs et de les relativiser. La forte croissance annoncée des usages du numérique ne se traduira pas nécessairement par une pression ingérable sur notre système électrique. Mais, en investissant tous les secteurs économiques, le numérique a pour l’instant tendance à entretenir ou amplifier d’autres comportements consommateurs d’énergie. Les promesses d’un numérique vertueux favorisant les économies d’énergie sont encore loin d’être vérifiées.
En outre, il faut tenir compte des nombreuses autres pressions sur l’environnement générées par le numérique, notamment lors de la production et de la mise au rebut des appareils électroniques.
« Révolution numérique » : de quoi parle-t-on ?
L’utilisation croissante – pour de nouveaux usages – de données informatisées dans tous les secteurs de la vie privée et professionnelle, échangées via des réseaux comme Internet, est considérée comme une « révolution numérique ». Ces nouveaux usages nécessitent des équipements, qui peuvent être regroupés en trois grandes catégories :
- les appareils terminaux en contact avec les utilisateurs : ordinateurs, tablettes, smartphones, écrans, objets connectés, box, décodeurs TV, etc. ;
- les serveurs et appareils de stockage de données des organisations fournissant ou utilisant des services numériques (grandes entreprises du web, banques, administrations…), parfois regroupés dans d’immenses centres de données (data centers) ;
- les infrastructures des réseaux permettant aux données numériques de circuler (antenne-relais, câbles, fibres, répartiteurs, etc.).
Quelques chiffres-clés donnent une idée de l’évolution du numérique.
La proportion d’utilisateurs d’Internet est passée de moins de 10 % de la population mondiale en l’an 2000 à 35 % en 2012. Le volume de données échangées a plus que doublé chaque année jusqu’en 2002, et continue de croître à un rythme soutenu1.
Le taux de possession d’un smartphone a quadruplé en France en cinq ans pour atteindre 65 % en 2016. Plus de 80 % des Français ont au moins un ordinateur et 40 % une tablette. À la maison, un Français passe quotidiennement 2h30 sur Internet et 3 à 4h devant la télévision (qui est devenue numérique)2.
Au travail, le numérique s’impose également. Un audit récent de 50 organisations (aussi bien des PME que des grandes entreprises) a révélé la présence moyenne de dix ordinateurs, trois imprimantes, un point d’accès wi-fi et un à deux autres équipements numériques pour dix salariés, ainsi que près de trois serveurs informatiques pour 100 salariés3.
Cette révolution numérique est souvent présentée comme une des grandes transformations sociétales en cours. Pour certains, elle pourrait accompagner et favoriser la transition énergétique en développant des outils et solutions permettant d’optimiser les services et systèmes énergétiques. Pour d’autres, elle est le symbole d’une société toujours plus avide d’énergie, en proie à l’ébriété énergétique.
Impact énergétique : des chiffres chocs à questionner
La révolution numérique éveille la crainte d’une explosion du nombre et de l’usage d’équipements électroniques, donc des consommations d’électricité. Des médias relaient souvent ces inquiétudes, avec des messages parfois très alarmistes.
« Les data centers, monstres avides d’énergie » (Libération)
« Dans 25 ans, la consommation des 500 milliards d’appareils connectés au web égalera celle de l’humanité en 2008. » (Arte)
« Il ne reste que 7 ans à vivre au web, en 2023 il va mourir. » (Économie Matin)
Certains chiffres, assénés sans détails sur les périmètres ni sur les hypothèses, sont à prendre avec précaution. Un état des lieux sur le territoire métropolitain permet d’y voir plus clair, avant d’envisager les évolutions possibles.
La consommation des appareils en France métropolitaine
En l’absence de chiffres extrêmement précis sur la consommation énergétique du numérique en France4, nous devons nous contenter d’approximations sur les différents postes.
Les appareils terminaux et les serveurs
Pour les appareils terminaux, RTE (le gestionnaire du réseau de transport d’électricité national) estime en 2015 à 22 TWh/an la consommation d’électricité des équipements informatiques et audiovisuels dans les logements, et à 26 TWh/an celle des usages informatiques et numériques dans le tertiaire (incluant à la fois les appareils terminaux et les serveurs)5.
Pour estimer plus finement la part des serveurs au sein des entreprises, on peut retenir le chiffre de 170 kWh/an par employé pour la consommation des serveurs et commutateurs (basé sur un audit de 50 organisations diverses réalisé par l’Ademe3), et l’extrapoler, ce qui conduit à près de 4 TWh/an. Environ la moitié sert au fonctionnement des appareils, l’autre à la ventilation et à la climatisation des salles informatiques.
Viennent ensuite les serveurs et stockages de données externalisés dans des grands centres de données spécialisés. Des chiffres variables circulent sur leur consommation d’énergie. Une cartographie répertoriait 156 data centers en France en 20166. On ne connaît pas dans le détail le nombre et le type d’appareils qu’ils abritent, mais une étude prospective a estimé leur consommation électrique à environ 6 TWh/an en 2015 : la moitié pour les appareils, l’autre pour les périphériques et la climatisation7. Une évaluation d’EDF datée de 2013 fournit une fourchette similaire autour de 6 TWh/an8. RTE table lui sur une consommation deux fois moindre5. Une valeur encore différente, et bien plus élevée, est souvent reprise dans les médias : 9 % de la consommation d’électricité nationale, soit 40 TWh/an. Ce chiffre résulte d’une confusion : il se réfère à un périmètre beaucoup plus large incluant tous les appareils informatiques9. Une valeur de l’ordre de 6 TWh/an paraît l’approximation la plus robuste.
Pour l’ensemble des serveurs et stockages dans les entreprises et les data centers, le total probable est donc d’environ 10 TWh/an : la moitié pour les appareils, l’autre pour les périphériques et la climatisation des locaux. Ces chiffres sont comparables à une estimation faite pour l’Allemagne en 201210.
Les infrastructures des réseaux et télécommunications
Enfin, la consommation des infrastructures des réseaux et télécommunications est estimée dans une étude à 3,5 TWh/an en 20157. On peut corroborer cette valeur en extrapolant les consommations rapportées, par exemple, par l’opérateur SFR (0,73 TWh en 2015 pour environ 22 % de parts de marché11).
Poste | Consommation (2015) |
Appareils terminaux domestiques | ~ 22 TWh |
Appareils terminaux professionnels (hors serveurs) | ~ 21 TWh |
Serveurs et data centers (appareils) | ~ 5 TWh |
Serveurs et data centers (locaux) | ~ 5 TWh |
Infrastructures de réseaux | ~ 3,5 TWh |
On aboutit à un total de 56,5 TWh, représentant près de 12 % de la consommation nationale d’électricité et mobilisant l’équivalent de huit réacteurs nucléaires. C’est un niveau de consommation conséquent, sans être gigantesque. On peut noter qu’une évaluation similaire réalisée en 2008 aboutissait à une valeur très comparable12. Il ne semble donc pas y avoir eu d’explosion des consommations, les augmentations d’usage dans certains secteurs étant compensées par des progrès sur l’efficacité énergétique.
Un mot sur « l’énergie grise »
Les appareils électroniques sont souvent montrés du doigt non seulement pour leur consommation d’électricité, mais aussi pour l’énergie consommée pour leur fabrication et l’extraction des matériaux qui les composent, appelée l’énergie grise. Celle-ci est difficile à estimer, car elle dépend de nombreux paramètres et d’hypothèses sur des activités situées majoritairement en Asie. Des analyses de cycle de vie ont été réalisées sur certains équipements, mais avec des conclusions variables4. Les chiffres cités ici ne permettent donc que de premières approximations, faute d’études comparables sur le sujet.
Les valeurs que l’on trouve dans les études préparatoires des règlements européens sur l’efficacité énergétique des produits font état, selon les appareils, de niveaux d’énergie grise représentant 5 % à 50 % de la consommation d’énergie de fonctionnement pour les appareils fixes13. Pour les smartphones (qui sont économes en électricité et à faible durée de vie) l’énergie grise peut représenter cinq fois plus que ce que l’appareil consommera sur sa durée de vie.
En ventilant ces valeurs sur les parcs d’équipements de France métropolitaine, on aboutit à une énergie grise cumulée représentant environ 15 % de l’énergie de fonctionnement totale calculée précédemment. Mais il manque un certain nombre de petits équipements annexes (câbles, périphériques d’ordinateurs, chargeurs, gadgets, etc.) amenant à penser que l’on est probablement plus proche de 20 %. Si l’on passe à un raisonnement en bilan carbone, le poids de la fabrication devient encore plus élevé, car elle a lieu essentiellement en Chine où l’électricité est encore très émettrice de gaz à effet de serre.
Ce qui est sûr, c’est qu’à mesure que les appareils deviennent plus efficaces en énergie et plus mobiles, l’impact de la fabrication a tendance à devenir de plus en plus important dans leur bilan écologique. Ce qui justifie d’y accorder toute l’attention nécessaire, et de faire des efforts bien plus marqués qu’aujourd’hui pour rendre les appareils électroniques plus durables, réparables, réutilisables, et recyclables.
Et demain ?
Les tendances lourdes
Tout porte à croire que la révolution numérique va se poursuivre à un rythme soutenu. La croissance des flux de communication et de données va-t-elle provoquer une envolée des consommations d’électricité ?
Le trafic mondial de données échangées sur Internet pourrait passer de 6 à plus de 100 Gigabytes par mois et par individu1 ; en cause notamment la taille toujours plus grande des fichiers attachés à nos courriels ou la définition de plus en plus fine des vidéos en ligne qui se multiplient sur le Web. En outre, de nombreuses activités vont faire un usage grandissant de « Big Data », multipliant les flux de données. Les nouveaux data centers sont de plus en plus pharaoniques : l’opérateur OVH a par exemple construit à Gravelines le plus grand centre de données d’Europe pour accueillir sur 20 000 m2 plusieurs centaines de milliers de serveurs14.
À cela vont s’ajouter de plus en plus d’objets connectés, notamment dans des systèmes domotiques et des bâtiments « intelligents » de plus en plus nombreux. Certaines études parlent de 50 milliards de ces objets dans le monde vers 2020, et évoquent même le chiffre astronomique de 200 par individu à long terme15 ! Il faut toutefois relativiser : si un net intérêt pour ces objets ressort de ces enquêtes16, l’engouement est loin d’être généralisé. En outre, ces appareils ne requerront pas tous d’être branchés au réseau électrique. Les plus petits d’entre eux peuvent fonctionner grâce à l’énergie solaire ou ambiante (énergie thermique du corps, énergie cinétique, etc.), comme cela commence à être le cas.
Tempérer la gloutonnerie
Il faut également prendre en compte les tendances qui viendront tempérer la gloutonnerie énergétique annoncée.
En premier lieu, le temps disponible pour s’adonner à des activités numériques n’est pas extensible à l’infini. Des phénomènes de saturation et de substitution commencent à être perceptibles, et les consommations des appareils ne s’additionnent plus mathématiquement. Par exemple, les ventes d’ordinateurs fixes sont en berne depuis plusieurs années, car nous les remplaçons par des portables (moins énergivores) et nous les utilisons moins car les smartphones (encore moins énergivores) prennent le relais.
Ensuite, un certain nombre d’appareils actuels vont être rendus obsolètes par la miniaturisation grandissante des supports numériques et la disponibilité accrue des réseaux. Lecteurs de DVD, consoles de jeux, PC de bureaux vont probablement se raréfier au profit de terminaux légers allant chercher les informations sur des serveurs. La tendance au nomadisme va aussi privilégier les appareils fonctionnant sur batterie, intrinsèquement plus économes.
Enfin, des progrès technologiques permettent à tous les appareils de devenir plus efficaces en énergie. Ces progrès sont amenés à se poursuivre, et même à s’intensifier par l’adoption de réglementations de plus en plus strictes au niveau européen17. Les besoins en climatisation des data centers vont également se réduire grâce à une meilleure conception des locaux et à la réutilisation de la chaleur dégagée pour chauffer des bâtiments proches. Jusqu’où ces progrès sont-ils possibles ? Greentouch, un consortium de professionnels qui a travaillé sur les réseaux numériques du futur, annonce par exemple des potentiels pour le moins spectaculaires : il serait possible de réduire de 98 % la consommation d’électricité des réseaux de télécommunication en dix ans18.
Une estimation quantitative
Quelles tendances vont l’emporter ? Il est possible de réaliser des hypothèses d’évolution sur les différents postes pour les années à venir, puis de calculer les consommations d’énergie résultantes. Nous avons réalisé un tel calcul pour la France, en imaginant un développement très soutenu des usages numériques.
Tendances passées sur 2010-2015 | Hypothèses d’évolution sur 2015-2030 | Justification | Source | |
Consommation des infrastructures de réseaux | +5 à 10 % par an | +10 % par an (quadruplement en 15 ans) | Augmentation des capacités, nouvelles générations de réseaux, flux plus importants | 11 |
Nombre de serveurs et stockages | +6 % par an environ | +8 % par an (triplement en 15 ans) | Le projet Grand Paris table par exemple sur 1000 MW de besoins supplémentaires en data centers d’ici 2030 (soit plus que la capacité totale actuelle en France) | 19 |
Puissance électrique par serveur et stockage en place (appareils et climatisation des locaux) | -3 % à -10 % par an selon les appareils | -4 % par an | De meilleures technologies et aménagements des data centers rendent possibles des réductions de 40 % ou plus. Nous les supposons largement en place d’ici 2030. | 20 et 10 |
Nombre d’ordinateurs | +3 % par an environ | +2 % par an | Les ménages et entreprises sont déjà très équipés, les taux d’équipement devraient donc se stabiliser | Instituts de suivi des ventes (GfK, Gartner, MMA…) |
Consommation moyenne par ordinateur | -7 % par an environ | -7 % par an | Le basculement des fixes vers les portables et les progrès technologiques continueront d’entrainer des gains importants | 21 |
Nombre de terminaux légers (tablettes, etc.) | En très forte progression en fin de période, mais non significatif (les tablettes sont apparues récemment) | +8 % par an (triplement en 15 ans pour atteindre 63 millions d’appareils) | Poursuite d’une pénétration forte dans les logements, entreprises et espaces tertiaires | Instituts de suivi des ventes (GfK, MMA…) |
Consommation moyenne par terminal léger | Non significatif | +3 % par an | Montée en gamme régulière des appareils (écrans, mémoire, etc.) et temps d’utilisation en hausse | |
Nombre d’écrans | +2 % par an environ | +3 % par an | Poursuite de la pénétration d’écrans dans tous les secteurs (mais le nombre de moniteurs d’ordinateur va diminuer) | Instituts de suivi des ventes (GfK …) |
Consommation moyenne par écran en place | -3 % par an environ | -5 % par an | Les progrès spectaculaires sur les écrans LED (modèles sur le marché 60 % plus efficaces qu’il y a 5 ans) et l’étiquetage énergie vont permettre des gains massifs | 22 |
Consommation unitaire des autres appareils numériques (boîtiers, switches, consoles, etc.) | Variable selon les appareils | Stable | Les progrès et réglementations vont entraîner des gains continus, que l’on suppose totalement contrebalancés par les augmentations de performance, un usage accru et l’apparition de nouveaux appareils | 13 |
Objets « connectés » supplémentaires | (Non connue) | 8 par habitant en moyenne d’ici 2030, soit 520 millions | Difficile de prévoir le succès réel des objets connectés et leur diffusion dans les bâtiments et les espaces publics | |
Puissance électrique des objets connectés supplémentaires | – | 1,5 W | Ces objets seront soit de petits appareils (type capteurs, appareils mobiles, etc.) soit des objets déjà existants qui deviennent connectés (ajout d’une fonctionnalité requérant un supplément de puissance électrique). Nous supposons une moyenne de 1,5 W par appareil. | 23 |
Le résultat est une augmentation de la consommation annuelle d’électricité des usages numériques de l’ordre de 25 % d’ici 2030 (+15 TWh/an), soit une croissance annuelle moyenne de 1,5 %. Ces 15 TWh représentent 3 % de la consommation nationale actuelle. Il s’agit donc bien d’une hausse, mais qui est loin d’être exponentielle et de risquer de mettre à mal notre système électrique. Ce résultat est d’ailleurs cohérent avec la prévision de RTE d’une hausse très modérée des consommations des technologies de l’information et de la communication sur les cinq prochaines années5. Cette évolution suppose toutefois la poursuite effective des efforts d’efficacité énergétique, ainsi qu’une certaine maîtrise dans la conception et la prolifération de nouveaux appareils.
L’impact du numérique sur la consommation d’énergie dans d’autres secteurs
Le numérique s’immisce actuellement dans le fonctionnement de tous les secteurs économiques, et à ce titre il a théoriquement la capacité d’entretenir les pires comportements de gaspillage énergétique comme de favoriser des comportements plus sobres. Force est de constater que jusqu’à présent, ce sont surtout les premiers qui prévalent. Par exemple, la croissance continue des flux de transports motorisés est soutenue notamment par les fonctionnalités offertes par le numérique (comme la possibilité de faire livrer en un clic n’importe quelle marchandise de l’autre bout du monde).
Les entreprises du secteur numérique mettent souvent en avant sa capacité supposée à nous faire économiser de l’énergie. Mais les études et exercices prospectifs en ce sens sont généralement trop théoriques, insuffisamment systémiques4 et trop ignorantes des effets rebond24. Si l’on regarde par exemple les potentiels suggérés en France par une étude de 2009 commanditée par des grandes entreprises (représentant environ 110 TWh/an d’économies d’énergie primaire cumulées25), on constate que la majorité des évolutions correspondantes ne se sont pas réalisées (sur la généralisation des péages urbains, le développement massif de la domotique, les bienfaits des visioconférences, etc.).
Il semble donc hasardeux d’affirmer que des effets bénéfiques ponctuels du numérique constatés sur des projets pilotes ou études de cas puissent être généralisables et se traduire en baisses de consommation d’énergie systémiques.
Conclusion |
La révolution numérique va indéniablement entraîner un besoin important en équipements électriques dans notre pays, associés à des consommations d’électricité. Mais les progrès sur l’efficacité énergétique devraient permettre d’éviter une explosion de la demande d’électricité.
Pour cela, il est nécessaire que les fabricants et opérateurs du secteur recourent systématiquement aux technologies les plus économes, et que la priorité soit donnée aux usages du numérique favorisant la transition énergétique. Les politiques et réglementations publiques doivent être intensifiées et mises à jour régulièrement, afin notamment de suivre les innovations rapides du secteur et l’apparition de nouveaux équipements. Les consommateurs de services numériques, que nous sommes tous, ont aussi un rôle important à jouer. Des comportements plus sobres et responsables sont possibles pour éviter des flux de données inutiles : maîtriser l’utilisation des e-mails et d’Internet, gérer raisonnablement ses fichiers, éteindre ses appareils allumés ou connectés sans raison… mais aussi ne pas acheter systématiquement le dernier appareil à la mode ! Le concept de sobriété numérique devient essentiel pour juguler les tendances actuelles26. Au-delà de la consommation d’énergie, il convient également de penser à tous les autres dégâts environnementaux dus à la fabrication et à la mise au rebut des appareils électroniques : épuisement de matières, pollutions diverses, etc. La route est donc encore longue vers un numérique « vert », qui prendrait toute sa part dans la transition énergétique et écologique. |
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- Lire à ce sujet l’article Nos consommations d’électricité domestique vont-elles croître inexorablement ? disponible sur : decrypterlenergie.org/nos-consommations-delectricite-domestique-vont-elles-croitre-inexorablement
- Final Results from Green Meter Research Study. Greentouch, 2015, disponible sur : s3-us-west-2.amazonaws.com/belllabs-microsite-greentouch/uploads/documents/GreenTouch_Green_Meter_Final_Results_18_June_2015.pdf
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Crédit photo : kattanapilot – CC BY-NC-ND 2.0