Биткоин-майнинг и потребление энергии

Перевод материала Леонарда Уиза — ментора из гонконгского бизнес-акселератора, специализирующегося на блокчейн-стартапах.

Биткоин — одна из самых обсуждаемых сейчас тем: насколько он вырос с утра, сколько бы получил пользователь, если бы в 2011 году купил криптовалюту, и так далее.

Есть область, о которой нечасто говорят, обсуждая криптовалюту — экологичность самого производства криптовалют — майнинга. Сколько электроэнергии потребляют майнеры и не приведут ли они планету к катастрофе в погоне за безудержно растущим биткоином.

Леонард Уиз тщательно разбирает, сколько все-таки накручивают майнеры на планетарном электросчетчике.

Биткоин осуждали за высокое потребление электроэнергии с момента его появления. Большинство критиков не спешат поделиться своими рассуждениями, источниками и расчётами, из-за чего подтвердить или опровергнуть их позицию довольно сложно.

Этот вопрос сложен и полон неясностей. Хотелось бы обсудить проблему более продуктивно и поделиться собственными подсчётами и предположениями.

Так как майнинг не регулируется государством, а в некоторых странах даже запрещён, сложно найти точные данные о том, сколько электроэнергии на него тратится. Даже там, где майнинг разрешён по закону, производители электроэнергии далеко не всегда знают, для чего используются их ресурсы: в их статистике майнинг отдельно не учитывается.

Мы можем оценить расход энергии, опираясь на сложность биткоина. Сложность — это значение, вычисляемое протоколом и прикреплённое к каждому блоку.

Сложностью измеряется среднее количество хэшей, ушедших у майнера на поиск одного действительного блока. Это значение заново рассчитывается каждые 2016 блоков (около двух недель), чтобы поддерживать интервал между блоками около десяти минут.

С седьмого декабря (с блока 498048) значение сложности равно 1 590 896 927 258. Каждый хэш — это случайное число между 1 и 2^256–1.

Сложность — это целевое значение, которое не должен превысить ни один хэш. Процесс можно сравнить с игрой в дартс. Сложность — это центр мишени. Чем меньше центральный сектор на мишени, тем больше дротиков нужно кидать, чтобы случайно в него попасть.

Чтобы посчитать среднее количество хэшей, которое уйдет на поиск блока в течение десяти минут, используют формулу D * 232 / 600. Здесь вы можете увидеть, как извлекли эту формулу. Для текущей сложности получается 1,14x10^19 хэшей в секунду или 14 Эксахэш/с.

Bitmain — производитель оборудования для майнинга биткоина, располагается в Пекине и Шэньчжэнь. Эта компания производит около 70% биткоин-майнеров в мире на основе тайваньских микрочипов TSCM.

Последняя модель майнера Bitmain — S9 — использует микрочипы 19 нм. Их производительность — 4 ТХ/с (14x10^12) при энергопотреблении в 1372 Вт. У более ранних моделей S9 схожие характеристики.

На сегодня это самый энергосберегающий майнер на рынке, с помощью которого можно обозначить нижний порог потребляемой энергии.

Разделив 1,14x10^19 на 14x10^12, мы узнаем, что на данный момент в работе находится максимум 800 тысяч майнеров модели S9, которые в общей сложности потребляют около 1100 МВт.

В статистике Международного энергетического агентства не пользуются мегаваттами или гигаваттами, а используют МТНЭ (миллион тонн нефтяного эквивалента). Один ТНЭ равен 11,63 МВт⋅ч. Общее потребление энергии во всём мире в 2017 году оценивается ими в 13 647 МТНЭ или 158 714 610 ГВт⋅ч.

Если взять текущее значение сложности как стандарт, то можно посчитать, что вся сеть биткоина потребляет 9636 ГВт⋅ч или 1/16000 долю от мирового потребления.

Биткоин потребляет 1100 МВт или 9636 ГВт⋅ч (0,829 МТНЭ) за весь год.

Это только нижний порог, но неплохая примерная оценка. Наверняка, в сети работает немало майнеров старой, более энергозатратной модели. Уже второй по эффективности биткоин-майнер — Bitmain S7 — потребляет в полтора раза больше энергии на хэш, чем S9.

Из-за текущего быстрого роста цены биткоина, сегодня майнер модели S7 еще приносит прибыль, но в недалеком будущем ситуация изменится.

Этот нижний порог также можно считать точкой равновесия. Если все остальные значения (цена и технологии) останутся неизменными, потребление энергии в сети биткоина скоро придёт к этому значению.

В зависимости от того, какой реакции мы хотим добиться, это число можно сделать очень большим или очень маленьким. Если бы мы стремились добиться запрета биткоин-майнинга, мы бы рассказали о нем так:

• Каждый день биткоин потребляет столько же энергии, что и 520 тысяч канадцев.
• Биткоин потребляет столько же энергии, что и вся республика Конго.
• Биткоин потребляет больше энергии, чем каждая из 166 стран мира.
• Электричества, тратящегося на биткоин, хватит для работы шести авианосцев «Нимиц».

То же самое число можно сделать очень маленьким:

• Электричества, которое биткоин потребляет за год, хватит, чтобы питать Соединённые Штаты в течение всего 19 часов.
• Биткоин использует только 20% электричества от одной угольной электростанции на Тайване.
• ГЭС «Три ущелья» в Китае производит в три раза больше энергии, чем потребляет весь биткоин.
• Одна геотермальная электростанция в США производит больше энергии, чем потребляет биткоин.
• 17 центров обработки данных Агентства национальной безопасности США потребляют больше электричества, чем биткоин.
• В 2015 года Google потреблял в два раза больше энергии, чем сейчас потребляет биткоин.

В данный момент биткоин потребляет, в основном, очень дешёвое электричество. Майнеры, расталкивая друг друга, гонятся за низким электропотреблением, и любой, кто потребляет выше среднего, будет вынужден закрыть свою ферму из-за отсутствия прибыли.

В результате сеть биткоина, как правило, использует энергию там, где её много и нельзя хранить или экспортировать. Газ, нефть и уголь легко экспортировать, поэтому никто не устраивает биткоиновые фермы там, где это основной источник электроэнергии. Гораздо прибыльнее продавать эти ресурсы туда, где их купят за большую цену.

В странах, где углеводороды сложно экспортировать, например, в странах без доступа к морю, биткоин добывают и на «вредной» электроэнергии. Но большинство майнеров работает на электричестве от ГЭС, гейзеров и геотермальных источников, которые нельзя перевозить или хранить.

Биткоин и дальше будет искать такие дешёвые и не используемые в других целях источники энергии, так как майнинг в городах или промышленных центрах и дальше будет оставаться не прибыльным. Не исключено, что вы тратите на кондиционирование или нагрев воды больше, чем может себе позволить майнер.

Майнеры за их труды вознаграждаются биткоинами. Они готовы сжигать энергию теми же темпами, с которыми растёт их вознаграждение. Блок 498048 принёс майнеру 14,6 BTC, и это довольно типичный результат.

С учётом текущих цен это примерно равняется $230 тысячам. Если взять текущую стоимость электричества в $0,02 за кВт⋅ч и потребление в 1100 МВт, цена каждого блока составит 183 МВт или $3600.

Если цена на биткоин стабилизируется, и достаточно майнеров придёт на этот рынок, в ближайшем будущем можно ожидать пятикратного увеличения потребления ими энергии.

В отдалённом будущем майнинг биткоина станет всё менее и менее прибыльным. Текущее среднее значение (12,5 биткоинов за блок) будет уменьшаться в два раза каждые четыре года, пока не достигнет нуля. Комиссионные за транзакцию (на данный момент это два биткоина за блок), скорее всего, останутся такими же.

В этом случае, потребленная энергия будет зависеть от размера комиссии и от цены биткоина. Если цена достигнет $1 млн за биткоин, два биткоина за блок приведут к ситуации, где каждые десять минут сжигается электричества на $2 млн.

Биткоин в будущем продолжит работать от труднодоступных источников, таких как гидро-, геотермальные и солнечные станции. Очень мало биткоинов добывается за счёт сжигания угля, нефти и газа, поскольку эти ресурсы постепенно подходят к концу, легко транспортируются в места с высокой стоимостью и их дорого добывать.

Кроме того, можно утверждать, что биткоин экономит электричество. Мировые финансовые системы требуют множество других ресурсов, помимо электричества для работы серверов.

Банки работают в небоскрёбах с кондиционированием воздуха, золото и наличные доставляются по всему миру частными авиакомпаниями, а само печатание денег требует хлопковых или даже животноводческих ферм.

В свете всего сказанного — выглядит ли биткоин таким уж большим бременем на шее мировой энергетики? Учитывая тенденцию майнинга биткоина к использованию возобновляемых ресурсов и тот факт, что традиционная банковая система далеко не экологична, не исключено, что криптовалюта оказывает положительное влияние на окружающую среду.

Автор перевода — Дмитрий Диденко, редактор — Константин Климов, компания Miranit.

#блокчейн