Combien d’électricité consomme mon jeu ? De l’art délicat d’estimer la consommation électrique d’un jeu vidéo.

Modéliser la consommation électrique d’un jeu est un exercice particulièrement délicat car peu d'information existe sur la façon de prendre en compte la puissance consommée par une machine qui exécute un jeu vidéo donné.

La difficulté vient de la capacité à démêler la consommation des différents éléments du hardware (CPU, GPU, bloc d'alimentation...), du framework et des algorithmes propres au jeu, de sorte qu’il est délicat d’estimer l'impact qu'a seul le code écrit par les développeurs.

Selon une étude du laboratoire californien de Berkeley, réalisée en 2019 et intitulée Green Gaming: Energy Efficiency without Performance Compromise, la consommation électrique d’un jeu vidéo dépend en effet de très nombreux paramètres, y compris ceux laissés au libre choix du joueur.

Par exemple, l’étude démontre que la résolution d'écran est un des paramètres qui influencent le plus la puissance, et que passer d'une résolution de 1080p à une résolution de 4K peut augmenter la puissance de 50% à 100%.

Et indépendamment du code du jeu lui-même ou des spécifications hardware propres au jeu, l’écran sur lequel vous jouerez, comptera pour beaucoup dans la facture finale.

Sur une vingtaine de jeux étudiés par l’étude de Berkeley, sur 16 machines différentes, il a été mesuré que la consommation variait de 21 à 410 watts (et entre 21 et 212 watts pour les PC portables). L’énergie consommée peut donc varier d’un facteur 3 (jusqu’à une différence de 150 watts) en fonction des jeux.

Elle conclue que définir qu’un genre de jeu consommerait plus ou moins est difficile tant les résultats dépendent de paramètres différents.

Alors comment faire pour y voir clair et estimer la consommation d'un jeu par rapport à un autre ?

Nous proposons d’être pragmatique.

Comme pour l’évaluation des impacts liés à la fabrication du PC destiné à faire tourner un jeu, l’idée est de partir de la « configuration système minimale » (MSR), propre à chaque jeu PC mis sur le marché.

En effet, l'étude montre bien que parmi les composants d’un PC, le couple processeur de la carte mère (CPU) et carte graphique (GPU), constitut généralement la source principale de consommation électrique durant une session de jeu.

Or, pour ces deux composants clefs, les fabricants ne fournissent qu'une seule information : une estimation de la puissance thermique de conception (TDP).

Le sigle TDP est l'abréviation de « Thermal Design Power », ce qui est censé représenter la quantité de chaleur, en watt (W), qu'un processeur émet en fonctionnement.

« Censé » car les fabricants ont parfois une interprétation différente du TDP, selon qu’ils mesurent la quantité maximale de chaleur, en watt, que le composant peut émettre lorsqu'elle fonctionne à pleine charge ou de manière plus standard.

Le TDP est néanmoins utilisé pour définir les spécifications du système de refroidissement nécessaire.

Mais cette information peut aussi être utilisée comme un indicateur de la consommation électrique bien qu’elle indique “l’énergie thermique émise” et non “l’énergie électrique consommée”. Cependant, les valeurs numériques sont généralement relativement proches.

En effet, si le TDP n'est pas égal à la consommation électrique réelle de la carte graphique, faute de mieux, il va nous donner une estimation approximative, alors même que la consommation électrique dépend aussi d'autres facteurs, comme la résolution, les paramètres graphiques tels que l’activation ou non de l’antialiasing, etc…

On ne peut donc pas déduire formellement la consommation électrique d'un jeu vidéo à partir du TDP de son CPU et de sa carte graphique de référence, mais on peut néanmoins avoir une idée de l'ordre de grandeur que cela représente.

Par exemple, si le TDP de la carte graphique est de 210 W et celui du CPU de 125 W, on peut s'attendre à ce que le jeu vidéo consomme environ 335 W, plus ou moins quelques variations selon les cas.

Une consommation de 335 W signifiera alors qu'on estimera que le PC utilisera en moyenne 335 watts de puissance en faisant tourner le jeu (le watt (W) étant bien entendu l'unité de mesure de la puissance énergétique, qui indique l'énergie consommée par un appareil à chaque seconde).

Pour estimer la consommation d'énergie du même PC sur une durée donnée, il faut utiliser une autre unité de mesure : le wattheure (Wh), qui fait référence à la quantité d'énergie consommée par un appareil de 1 watt pendant 1 heure.

Le wattheure (Wh) se décline en kilowattheure (kWh), qui correspond à la consommation d'un appareil de 1000 watts pendant 1 heure.

Ce qui va s'avérer pratique parce que ce "kilowattheure" est l'unité de mesure utilisée pour facturer l'électricité.

Le prix du kilowattheure (kWh) varie selon le fournisseur, le contrat et la période. Actuellement, le prix du kilowattheure (kWh) est de 0,2276 € en option base chez ENGIE (un prix qui ne cesse de progresser).

Pour calculer la consommation d'énergie en kilowattheure (kWh) du PC à partir de sa puissance en watt (W) et de sa durée d'utilisation en heure (h), on utilisera la formule suivante :

Energie ou consommation (kWh) = Puissance (W) x Durée (h) / 1000

Pour notre PC dont la session de jeu est estimée à 335 W, consommation = 335 W x 1 h / 1000 = 0,335 kWh

Et pour calculer le coût en euros de cette consommation, il me faudra ensuite multiplier la consommation en kilowattheure (kWh) par le prix du kilowattheure (kWh). Par exemple, si le prix du kilowattheure (kWh) est de 0,2276 €, le coût sera de :

Coût (€) = Consommation (kWh) x Prix (€/kWh) = 0,335 kWh x 0,2276 €/kWh = 0,076€

Ce prix à l’heure peut paraitre relativement faible, mais il variera en fonction du temps consacré à jouer. A raison de 3 heures par jour, la facture au final s’élèvera à 83€ par an. Mais notez bien que ce coût est assez conservateur car il ne vise à prendre en compte que les seules caractéristiques intrinsèques du jeu « seul », s'appuyant sur sa configuration minimale recommandée.

Il n’inclut pas la consommation de l’écran et des autres accessoires potentiellement utilisés (manettes, clavier-souris, casque VR, box, etc…).

L’écran a lui seul peut faire doubler la note, on passe alors à 166€ !

Et pour estimer les émissions de gaz a effet de serre (limitées à la seule consommation du jeu sur la machine du joueur), il suffira de multiplier la consommation en kWh par un facteur d’impact variant en fonction du lieu, du fournisseur d’électricité, de la consommation, ou du mix énergétique concerné (sachant par exemple, que l'éolien génère autour de 11g de CO2 par KWH, le nucléaire, 12 g, l’hydraulique, 24 g, le solaire entre 41 et 48 g, le gaz 490 g et le charbon 820 g de CO2 par kWh...)

L'étude de Berkeley estimait ainsi qu'un hardcore gamer américain suréquipé pouvait émettre en moyenne autour de 600kg d'équivalent CO2 par an, rien que sur la consommation électrique de sa propre machine, et dépenser par la même occasion entre 550 et 2200$ d'électricité sur la durée de vie du PC (5 ans). C'était en 2019, depuis, le coût de l'électricité a sensiblement augmenté.