Надія Чи Хайп: Огляд Майнінгу Біткойна Та Відновлюваної Енергії

У 2008 році Сатоші Накамото (інтернет ім’я) придумав геніальну ідею – першу криптовалюту в історії людства, Біткойн. Щоб підвищити вартість атаки на мережу зловмисникам і підвищити безпеку системи Біткойна, Сатоші запропонував механізм консенсусу Proof of Work (PoW). Однак у міру зростання Біткойн-індустрії механізм PoW створив величезну проблему споживання енергії, яка викликала занепокоєння у всьому світі.

13 травня Маск написав у Твіттері, що припиняє приймати Біткойн як платіж, посилаючись на серйозний енергетичний тягар і споживання викопного палива, викликані майнінгом Біткойна. Цей твіт спровокував різке падіння ціни і розпалив суперечки щодо споживання енергії Біткойном.

З одного боку суперечки знаходяться противники криптовалют із традиційних галузей, такі як Financial Times. 20 травня Financial Times опублікували статтю, в якій вони критикували зростання споживання енергії Біткойном, називаючи його «брудною валютою». У статті цитується дослідження Кембриджського університету, за оцінками якого майнінг споживає 133,68 ТВт-год електроенергії на рік, що займає 27 місце за рівнем споживання електроенергії серед країн, перевершуючи навіть споживання електроенергії в Швеції.

По інший бік суперечки – прихильники криптовалют, такі як Маск, Ark Investment і платіжна компанія Дорсі Square. 20 травня Маск заявив, що аудит може вирішити енергетичні проблеми Біткойна. 25 травня Маск написав у Твіттері, що зустрівся з кількома північноамериканськими майнінговими компаніями, щоб закликати світових шахтарів використовувати чисту енергію для видобутку та допомогти зробити Біткойн стійким. Зустріч була організована генеральним директором Microstrategy Майклом Сейлором, під час якої майнінг компанії заявили, що створять раду з видобутку Біткойнів, щоб сприяти розкриттю інформації про енергоспоживання галузі, щоб досягти цілей екологічного, соціального та корпоративного управління (ESG).

Попри всі суперечки, реальний вплив Біткойна на навколишнє середовище став заплутаним. Отже, чи індустрія Біткойна є «брудною» чи «чистою»?

«Брудна» або «Чиста»

Майнінг Біткойна здійснюється машиною для майнінгу, і сама ця дія не призводить до забруднення або викидів вуглецю. В даний час менш потужні майнінгові машини, представлені на ринку, споживають приблизно таку ж кількість енергії, як домашні кондиціонери (майнінг-машина Ant s9 споживає 1400 Вт). Тому від того, як виробляється електроенергія, залежить, чи буде видобуток Біткойна «брудним» або «чистим». Коли ми говоримо про майнінг, люди думають про димоходи, полум’я та пил, але видобуток Біткойнів може бути чистішим, ніж ми думаємо.

У 2019 році менеджер цифрових активів CoinShares опублікував дослідження про видобуток Біткойна (The Bitcoin Mining Network), в якому повідомляється, що 73% електроенергії, яку споживає майнінг індустрія, постачається з чистих джерел енергії, таких як вітер, сонце та вода. Особливо в китайській провінції Сичуань, завдяки потужній гідроенергетиці, відношення відновлюваних джерел енергії досягло 90%. Тільки в Сичуані відновлювана енергія, задовольняє 48% потреб світової індустрії видобутку Біткойна. Натомість, частка викопного палива та ядерної енергії у видобутку становить лише 27%. Викиди вуглецю від відновлюваної енергії значно нижчі, ніж від традиційної теплової енергії. Вуглецевий слід вітроенергетики становить приблизно 7-38 г CO2-екв/кВт-год, гідроенергетики приблизно 2-13 г CO2-екв/кВт-год, а для вугілля цей показник досягає 846, г CO2-екв/кВт-год.

Причина, чому майнінг Біткойна стає таким «зеленим», пов’язана з економічними міркуваннями майнерів. З розвитком нових енергетичних технологій вартість будівництва відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна та вітрова енергія, стала нижчою. Згідно з даними, оприлюдненими EIA, Вирівняна Вартість Енергії (LCOE) традиційної теплової енергії становить близько $73 МВт-год, вартість гідроенергії становить $55,26 МВт-год, а вартість наземної вітрової енергії становить $37 МВт-год. Вартість сонячної енергії становить $48 МВт-год. У регіонах, багатих світловою енергією, таких як Каліфорнія, Португалія та Близький Схід, ціни на сонячну енергію є всього лиш $22 за МВт-год або навіть нижче. Електроенергія є однією з найважливіших витрат на майнінг Біткойна. Завдяки цьому майнери, як наслідок збиратимуться в малозаселених районах, де ціни на електроенергію відносно дешеві, особливо на пагорбах або в горах, де багато води, а попит на електроенергію низький.

У Китаї через низьку вартість гідроенергетики, як правило, її вартість вважається найнижчою, і її ціна, як правило, на 0,1-0,2 юаня нижча, ніж у теплової енергії. У серпні 2019 року офіційний веб-сайт уряду провінції Сичуань оголосив про «План впровадження будівництва демонстраційної зони гідроенергетики провінції Сичуань», в рамках якого будуть проведені демонстрації споживання гідроенергії галузей в префектурі Ганцзи, місті Паньчжихуа, місті Яань, місті Лешань, Префектура Ляншань і район префектури Аба. Станом на травень минулого року Ганцзи, Яань, Ляншань та інші міста та префектури оприлюднили політику для залучення майнерів Біткойна. Повідомляється, що ціна на електроенергію на ринку відходів гідроенергетики в період високої води становить лише 0,075 юаня/кВт-год. Навіть якщо додати витрати на передачу та розподіл та інші пов’язані з цим витрати, ціна на електроенергію для домашніх господарств становить лише 0,135-0,162 юаня/кВт-год.

Індустрія майнінгу Біткойнів віддала перевагу відновлюваним джерелам енергії, оскільки вони є об’єктивно дешевші, а отже майнінг стає «чистішим».

Розгладжуємо усі «качині криві» в індустрії відновлюваної енергетики

У нашій попередній статті, в якій ми обговорювали використання ядерної енергії для підтримки майнінгу Біткойнів, я згадував роботу, написану в співавторстві з Square та Ark Investments (Bitcoin – ключ до великого майбутнього чистої енергії), в якій видобуток Біткойнів називався «покупцем енергії останньої інстанції». Це пов’язано з особливими властивостями майнінгу Біткойна. Після будівництва заводу для майнінгу найбільші витрати – це електроенергія. Чим дешевшу електроенергію ви можете використовувати, тим більше потужності ви можете отримати, тим самим добуваючи більше Біткойнів. Поки ціна Біткойна залишається високою, а майнінг прибутковим, майнери будуть «покупцем останньої інстанції» дешевої відновлюваної електроенергії.

Для відновлюваної енергії головна проблема полягає в балансуванні потужності та навантаження. На відміну від теплової та атомної енергетики, які можуть безперервно виробляти стабільну енергію, на вихідну потужність відновлюваних джерел енергії, таких як вітер, гідроенергія та сонячна енергія, часто впливають природні умови. З точки зору часу, цей дисбаланс між попитом і пропозицією існує як протягом дня, так і між кварталами.

1. Дисбаланс протягом доби

Постачання вітрової та сонячної енергії нерівномірне протягом дня. Сонячної енергії вдень багато, але вночі вона зникає. Сила вітру коливається в основному в залежності від погодних умов, але вночі в більшості регіонів вона вища. Що стосується попиту, то попит на електроенергію в більшості країн досягатиме піку вдень або ввечері кожного дня і потім знижується близько опівночі. На графіку нижче показано криву споживання електроенергії для одного осіннього дня в Каліфорнії, США, 2016 року. Синя лінія – це потреба в електроенергії в мережі, пік якої досягається о 19:00, а сіра лінія – це виробництво сонячної енергії, яка обнуляється о 19:00. Віднімання цих двох кривих дає помаранчеву лінію, яка відноситься до загального навантаження інших джерел енергії на мережу (наприклад, на вугіллі) після вирахування генерації сонячної енергії. Форма кривої нагадує качку, звідси й назва «качина крива». Оскільки частка відновлюваної енергії (наприклад, сонячної) у світі стає вищою, «качиний живіт» буде ставати все більшим і більшим, створюючи серйозні проблеми.

Візьмемо для прикладу Каліфорнію. Зі швидким розвитком місцевої фотоелектричної промисловості, такий тип виробництва електроенергії також досяг вибухового зростання. Оскільки базові навантаження, такі як газові та вугільні електростанції, розраховані на цілодобову роботу, часте планування зупинок знизить ефективність роботи. Це призводить до необхідності відмовитися від навантаження або обмежити інтеграцію сонячної енергії в мережу, коли постачання відновлюваної енергії є надлишковим, таким чином утворюючи «відходи електроенергії».

Хоча розвиток технологій зберігання відновлюваної енергії є ідеальним рішенням проблеми надлишкової енергії або «качиної кривої», спричиненої невідповідністю між відновлюваними джерелами енергії та попитом на електроенергію, майнінг Біткойну також може допомогти полегшити цю проблему на економічному рівні, поки технології зберігання, такі як батареї, що підлягають переробці, будуть повністю розроблені. У періоди надлишку електроенергії компанії з відновлюваних джерел можуть використовувати надлишок енергії для видобутку Біткойнів , що може принести додатковий дохід енергетичним компаніям і таким чином підвищити економічну конкурентоспроможність галузі відновлюваної енергетики. Оскільки прибуток від майнінгу Біткойнів «підтримує» енергетичні компанії, проекти з відновлюваної енергетики можуть отримувати більше інвестицій і можуть бути побудовані раніше та в більшому масштабі, прискорюючи темпи розвитку.

2. Дисбаланс між кварталами

Сезонний дисбаланс відновлюваної енергії визначається розподілом відновлюваних ресурсів у кожному регіоні та особливостями попиту на електроенергію. Для Великобританії вітрові ресурси є найпоширенішим відновлюваним джерелом енергії, але цей ресурс набагато більший, ніж попит взимку. Що стосується Китаю, то оскільки більшість місцевих ГЕС є проточними, виробництво електроенергії безпосередньо пов’язане з річковим стоком, який має значні сезонні зміни. У південно-західному регіоні середньорічна різниця стоку між чотирма місяцями з найбільшою кількістю води і трьома найбільш сухими місяцями становить понад 50%. Особливо влітку, через обмежену пропускну спроможність лінії електропередач, надлишок електроенергії не може бути транспортований, що призводить до відмови від електроенергії.

Біткойн майнери, з іншого боку, можуть періодично подорожувати в райони з надлишком енергії, як перелітні птахи. У травні кожного року Сичуань настає період надлишку водяної енергії, велика кількість майнерів буде «мігрувати» в Сичуань і Юньнань, щоб підписати угоди на електропостачання з місцевими гідроелектростанціями та використовувати дешеву електроенергію для видобутку. У цій моделі є безпрограшна ситуація для всіх сторін: майнінгові ферми отримують дохід від видобутку, енергокомпанії споживають відпрацьовану енергію та отримують додатковий дохід, а місцева влада отримує більше доходів і робочих місць.

Майнінг Біткойнів, пов’язаний з електро мережею, також може відігравати дещо більш глибоку регуляторну роль. По-перше, потужність, яку споживає видобуток, може використовуватися як «запас потужності» під час кризи, ефект, який уже спостерігався під час кризи електроенергії в Техасі на початку 2021 року (хоча фактичний ефект наразі обмежений).

У вищезгаданій статті дослідники використовують реальні дані для вивчення впливу майнінгу Біткойнів на нову енергетичну галузь (у роботі використовується сонячна мережа, яка враховує зберігання акумуляторів). Модель передбачає, що фотоелектричні (PV) генератори також беруть участь у майнінгу і продають власне «надлишкове» виробництво електроенергії. Потім, у міру зростання загальної фотоелектричної промисловості та майнінгової промисловості частка фотоелектричної енергії в мережі може поступово збільшуватися. Дослідження показали, що в ідеалі консолідація майнінгу могла б збільшити частку чистої енергії в мережі з 40% до 99%.


Хоча видобуток Біткойнів може сприяти розвитку індустрії чистої енергетики, майнінг все ще споживає значну кількість електроенергії. На додаток до комітету з видобутку, який сприяє використанню чистої енергії в індустрії видобутку Біткойнів, також беруть участь уряди. У 2021 році під час двох сесій Китаю концепції пікового рівня вуглецю та вуглецевої нейтральності вперше були записані до звіту про роботу уряду, при цьому уряд Китаю заявив, що він розробить плани дій для досягнення піку вуглецю до 2030 року та вуглецевої нейтральності до 2060. Відповідно до стратегії вуглецевої нейтральності, видобуток Біткойнів, як основний споживач енергії, відповідно, не може уникнути регулювання.

7 квітня Університет Цінхуа і Китайська академія наук опублікували спільну статтю в Nature Communications, в якій вказують на вплив китайського майнінгу Біткойнів на клімат. 25 травня Комісія з розвитку та реформ Внутрішньої Монголії опублікувала документ, у якому вимагає подальшого очищення «майнінгу» криптовалюти, посилення дисциплінарних зусиль і створення довгострокового регуляторного механізму.

З точки зору енергетичної структури Внутрішня Монголія багата вугільними ресурсами, наявні потужності видобутку вугілля досягають 1/4 загальної потужності країни. Майнінгова промисловість Внутрішньої Монголії має рівень відновлюваної енергії лише 16% (2017). До цього регуляторного акту Внутрішня Монголія провела кілька виправлень гірничодобувних підприємств на своїй території. У період з 2019 по 2020 роки багато майнінгових компаній уже переїхали в Сичуань, Юньнань та інші місця. В даний час Сичуань вступив у період з великою кількістю води, але до жовтня, коли Сичуань вступає в посушливий період, компанії більше не зможуть повернутися до Внутрішньої Монголії. У цей момент вплив регулювання на китайський видобуток Біткойнів може дійсно проявитися.

Для індустрії майнінгу Біткойнів регулювання, безумовно, може сприяти використанню відновлюваної енергії в галузі. Очікується, що проекти видобутку вітрової, фотоелектричної та гідро енергетики будуть займати все більшу частку від загального обсягу, а імпульс хаотичного розвитку індустрії видобутку Біткойнів в Китаї буде взятий під контроль.

Підсумок: «Відновлюване» бачення майнінгу Біткойнів

Поєднання відновлюваної енергії та майнінгу Біткойнів має світле майбутнє. Схоже, що світова майнінг промисловість споживає багато енергії, але не стільки, скільки загальна встановлена потужність однієї Байхетанської гідроелектростанції (у Сичуаньському Китаї). Завдяки «невидимій руці» ринку прагнення шахтарів до недорогої енергії поєднується із зусиллями індустрії відновлюваної енергетики, щоб зберегти витрати на низькому рівні. Але в системі, яка поєднує відновлювані джерела енергії та видобуток Біткойнів, розумне регулювання є також важливим. Хоча наразі Біткойн споживає велику кількість електроенергії, допуск Біткойна до глобальної енергетичної системи та допомога в розподілі ресурсів на ринку є ефективним засобом просування галузі відновлюваної енергетики.

Довідка:

CoinShares, мережа майнінгу Біткоіна: тенденції, середні витрати на створення, споживання електроенергії

EIA, Вирівняні витрати на ресурси нового покоління в річному енергетичному прогнозі на 2021 рік

BCEI, Біткоін є ключем до великого майбутнього чистої енергії



Автор: Gate.io Дослідник: Edward. H.

* Ця стаття представляє лише точку зору дослідника і не містить жодних інвестиційних пропозицій.
*Gate.io залишає за собою всі права на цю статтю. Повторне розміщення статті буде дозволено за умови посилання на Gate.io. У всіх інших випадках буде подано до суду через порушення авторських прав.