Індекс споживання електроенергії біткоїнів

Наша команда выполнила дословный перевод статьи https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption, в котором был упомянуты @valeryvavilov @BitfuryGeorge, а также иследования @MorganStanley. Прирост электроэнергии сети в системе #Биткоин, #аналитика. Инициатором данного топика выступил @OlesUkr

Ежегодные экономические затраты:
Банковский сектор: $ 1,870 миллиардов
Золото: $ 105 миллиардов
Банковский сектор (электричество): $ 63.8 миллиардов
Переработка золота: $ 40 миллиардов
Фиатная валюта: $ 28 миллиардов
...
Биткойн: $ 0.79 миллиардов👈😱

Давайте никогда больше не будем говорить о потреблении электроэнергии #Bitcoin снова. Благодарю! 👍

Ключевые статистические данные сети

А знаете ли Вы?

В момента создания, Биткойн, был основанный на доверии и достигнут с помощью своего алгоритма при проверки работоспособности. При этом майнера, выполняющие «работу», потребляют огромное количество энергии. Индекс потребляющей энергии при майнинге был создан для понимания цены и повышения осведомленности о неустойчивости алгоритма в пруф-оф-ворк.

Обратите внимание, что индекс содержит совокупность Биткоинов и биткойновских наличных денег (другие форки сети Bitcoin не включены).

Какую принцип работы майнеров?

Новые транзакции (блоки) добавляются к блочной цепочке Биткойн добывается примерно каждые 10 минут, так называемыми майнерами.

Работая над blockchainом, майнера не должны доверять друг другу. Единственное, что нужно знать майнерам - это код, который запускает Биткойн.

Код содержит несколько правил для проверки новых транзакций. Например, транзакция может быть действительна только в том случае, если отправитель действительно владеет переданной суммой. Каждый майнер индивидуально подтверждает сделку придерживаясь этих правил, что исключает необходимость проверки другим майнерам.
Хитрость этого процесса состоит в том, чтобы заставить всех майнеров подтвердить транзакцию на ту же историю всех транзакций. В сети, каждому майнеру постоянно поручается подготовка следующей партии транзакций для цепочки блоков.

Случайным образом будет выбран только один блок из всех блоков, чтобы стать последним блоком в цепи.
Для доказательства пруф оф ворк который устанавливается сетью ни есть легким способом для случайного нахождения блока. Как только майнера подтвердят этот блок с согласием всех установленных правил, отбросив все блоки над которыми они работали. Успешный майнер получает вознаграждение с фиксированным количеством монет, а также комиссионные за транзакции, связанные с обработанными транзакциями в новом блоке. Затем цикл начинается снова.

Сам процесс получения действительного блока в значительной степени основан на методе проб и ошибок, где майнера производят многочисленные попытки каждую секунду, пытаясь найти правильное значение для блокчейного компонента, называемого «nonce», и полагаясь на то, что полученный завершенный блок будет соответствовать требованиям (поскольку нет способа предсказать результат). По этой причине майнинг иногда сравнивается с лотереей, где вы можете выбрать свои собственные номера. Количество попыток (хэшей) в секунду задается хэштегом вашего майнингового оборудования. Обычно это выражается в Гигахаш в секунду (1 миллиард хэшей в секунду). 

Устойчивость

Непрерывный технологический процесс поиска блоков стимулирует людей во всем мире добывать Биткойн. Поскольку сам майнинг может обеспечить устойчивый поток доходов, люди заинтересованы в интеграции майнингового оборудования, чтобы произвести часть Биткоин монеты.

За прошедшие годы, это привело к тому, что общее потребление энергии в сети Bitcoin выросло до эпических масштабов, так как цена на валюту достигла новых максимумов. В настоящее время, вся сеть Биткойн потребляет больше энергии, чем ряд стран, на основе отчета, опубликованного Международным энергетическим агентством. Если Биткойн был бы страной, он будет выглядеть так, как показано ниже.

Потребление Энергии в странах Мира

Помимо предыдущего сравнения, можно также сравнить потребление энергии для Bitcoin с некоторыми из крупнейших в мире энергопотребляющих стран. Результат показан ниже.

Выделения углерода 

Самая большая проблема Биткойна - это даже не его в масштабном потреблении энергии, а то, что в основном электроэнергия производится угольными электростанциями в Китае. В этой стране электричество на основе угля доступно по очень низким ценам. Даже с консервативным коэффициентом выбросов, это приводит к большому углеродному выделению для каждой уникальной транзакции Биткойнов.

Сравнение потребления энергии Bitcoin с другими платежными системами

Потребляемую электроэнергию в Биткоин системе в перспективе мы можем сравнить ее с другой системой, такой как Виза, например. По данным VISA, компания потребляла в общей сложности 674 922 ГигаДжоуля энергии (из разных источников) во всем мире для всех своих операций. Это означает, что VISA потребляет энергию, равную потреблению примерно 17 000 домов в США. Мы также знаем, что VISA обработала 111,2 млрд транзакций в 2017 году. С помощью этих номеров можно сравнить обе сети и показать, что Биткойн является чрезвычайно энергоемким для каждой транзакции, чем VISA (обратите внимание, что в приведенной ниже таблице сравнивается одна транзакция Биткойн с 100 000 транзакций VISA). 

Конечно, эти цифры далеки от совершенства (например, потребление энергии в офисах VISA не включены), но различия настолько экстремальны, что они будут оставаться независимо шокирующими. В сравнении с средней неденежной транзакцией в обычной финансовой системе, все еще показывает, что средняя транзакция Биткойнов требует в несколько тысяч раз больше энергии. Можно утверждать, что это просто цена транзакции, которая не требует доверенности от третьей стороны, но эта цена не должна быть такой высокой, как будет обсуждаться ниже.

Альтернативы

Proof-of-work - было первым консенсусным алгоритмом, который сумел проявить себя, но это не единственный согласованный алгоритм.
В последние годы разрабатываются более эффективные с точки зрения энергопотребления алгоритмы, такие как proof-of-stake.
Владельцы proof-of-stake монет создают блоки, а не фермы(шахты), по этому не используется электро затратное оборудование, которое производит большой хешрейт в секунду.  
Из-за этого потребление энергии в системе proof-of-stake незначительно, по сравнению с доказательством работы. Биткойн мог бы переключиться на такой консенсусный алгоритм, который бы смог значительно улучшить устойчивость системы. Единственный недостаток заключается в том, что существует много разных версий proof-of-stake, и ни один из них пока не зарекомендовал себя. Тем не менее, работа над этими алгоритмами дает надежды на будущее.

Модель энергопотребления и ключевые допущения

Даже при том, что общая сеть hashrate легко вычисляемая, невозможно точно сказать, что это означает, с точки зрения потребления энергии, поскольку нет центрального регистра со всем активным оборудованием (и их точной потребляемой мощностью). Раньше оценка потребления энергии обычно включала в себя предположение о том, какое оборудование активно и как оно было распределено.

Чтобы получить определенное количество Ватт, потребляемых за Гигахаш/сек (GH/s). Подробное исследование реального Биткоин дата центра показывает, почему такой подход безусловно, приведет к недооценке энергопотребления сети, поскольку упускаются соответствующие факторы, такие как надежность оборудования, климат и охлаждение. Таким образом, этот подход привел к широкому спектору потребляемой электроэнергии которая имеет сильную изменчивость в случае пренебрежением в выборе параметров оборудования, что приведет к экономическим ущербам.

Доходы и расходы дата центра (майнера), связаны между собой. Поскольку затраты на электроэнергию являются основным компонентом текущих затрат, следует, что общее потребление электроэнергии в сети Биткойн должно быть связано также с доходом от намайнено. Простыми словами, более высокие доходы от майнера при более энергоемким оборудовании. 

Критика и проверка

В промежутке большого времени, Биткоин индекс потребления энергии подвергался довольно большой критике. Предприниматель Марк Беванд, который утверждает, что есть серьезные недостатки в том, как рассчитывается индекс потребления энергии биткойна, часто цитируется в этом отношении. В своем собственном рыночном и техническом анализе - потребления энергии Bitcoin, Беванд утверждает, что реальное потребление энергии Bitcoin значительно ниже (~ 18 тераватт/год в январе 11 2018 года), чем количество, указанное в индексе потребления энергии биткойна. Но этот альтернативный подход, основанный на анализе хэшрейта Биткойна (вычислительная мощность), тоже не без противоречий. Морган Стэнлейк точно зафиксировал основные проблемы в этом подходе в своем отчете «Производство Bitcoin ASIC обосновывает использование электроэнергии» (3 января 2018 г.), объясняя тем, что «методология хеш-рейта использует довольно оптимистичный набор допущений в плане эффективности и возможно не достаточно приемлем для потребления электроэнергии за счет охлаждения и сетевого оборудования». Толчок может быть значительным, как было упомянуто из предыдущего комментария главы компании BitFury Валерия Вавилова о том, что «во многих дата центрах  по всему миру от 30 до 40 процентов расходов на электроэнергию идет на охлаждение» (40-65 процентов по сравнению с расходами без охлаждения ). Поэтому неудивительно, что основанный на хеш-основе подход дает более низкую оценку потребления энергии. Таким образом, не удивительно, что на основе хэш-рейт метод даст вам более низкое потребление энергии.

В этом же докладе Морган Стэнли утверждает, что потребление энергии Биткойном должно составлять не менее 23 тераватт-час в год (за 3 января 2018 года). Морган Стенлей считает, что это число основано на «Отчете Кварца о его посещении дата-центраBitmain, оснащенного новейшим майнинговым оборудованием, оснащенными ригами - 1387, прошлой осенью».В то время этот центр обработки данных составлял 40 мегаватт в час и составлял 4% от общей емкости сети Bitcoin (6 М TH/с). Морган Стенлей продолжает утверждать, что «активная частота хэша сети Биткойна была ~ 15,2 М TH/с, что означает, что общее потребление электроэнергии Bitcoin составляет более 2700 мегаватт/час (23 тераватта в час)». Компания также отмечает, что реалистичное число, вероятно, будет выше, потому что «самое эффективное майнинговое оборудование, используемое Bitmain на своих объектах, еще не получили широкого распространения» (индекс потребления энергии Bitcoin показывал ~ 37 тераватт час в год в тот же день ). По этой причине Морган Стэнли делает вывод о том, что «текущие оценки использования, вероятно, находятся в правильном общем диапазоне».

Разумеется, индекс потребления энергии Bitcoin также является очень перспективной моделью для будущего потребления энергии для Bitcoin (в отличие от оценок на основе хэш-рейт, которые не обладают прогностическими свойствами). Модель прогнозирует, что майнеры в конечном итоге будут тратить 60% своих доходов на электроэнергию.На данный момент (январь 2018 года) фермы тратят гораздо меньше электроэнергии. 25 января 2018 года индекс Биткойн-Энергии оценивал только 22% выручки от намайненого (2,2 млрд. Долл. США против 10,4 млрд. Долл. США), фактически были израсходованы на расходы за электроэнергию. Исходя из этого, Индекс потребления энергии, таким образом, прогнозирует возможное потребление энергии около 130 тераватт часов в год (при условии получения стабильных доходов). Это увеличение, по-видимому, соответствует ожидаемому продуктивности самой фермы.Что касается будущего потребления энергии, Morgan Stanley оценивает, что Тайваньская компания полупроводниковой промышленности «имеет заказ Bitcoin ASIC на 15-20 тыс. плановых запусков в месяц на 1Q18».

С каждой пластиной, способной поставлять чипы для «~ 27-30 Биткон ригов», общий пул биткойнов «мог бы подключить до 5-7,5 млн нового майнингового оборудования, добавленного в ближайшие 12 месяцев», если «темпы майнинга 1Q18 будут поддерживаться до 2018 года» ». К концу 2018 года - это означает, что «сеть Биткойна может потенциально привлечь более 13 500 мегаватт / час (120 тераватт-часов в год)» или даже 16 000 мегаватт / час (140 тераватт-часов в год) на основе «90 % использования и 60% прямого использования электроэнергии ».
В целом можно сделать вывод, что относительно простая модель индекса потребления энергии биткойнов поддерживается как достоверными данными из реальных дата центров, так и прогнозами майнинга промышленными заводами Bitcoin ASIC.