Η Εξόρυξη Bitcoin Μπορεί να Βοηθήσει τις Ανεμογεννήτριες να Μετατρέψουν την Απώλεια Ενέργειας σε Έσοδα

Η εξόρυξη Bitcoin (BTC ) έχει υποστεί επί μακρόν κριτική για την τεράστια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό οφείλεται στο ότι το αποκεντρωμένο δίκτυο χρησιμοποιεί τον μηχανισμό συναίνεσης Proof-of-Work (PoW) για την ασφάλεια του blockchain.

Στο PoW, απαιτείται μεγάλη υπολογιστική ισχύς για να λειτουργούν εξειδικευμένοι υπολογιστές ώστε να ανταγωνίζονται άλλοι εξορύκτες στην επίλυση σύνθετων κρυπτογραφικών γρίφων. Το περιβαλλοντικό κόστος που σχετίζεται με το Bitcoin είναι τεράστιο, και το θέμα έχει τραβήξει σημαντική προσοχή όχι μόνο¹ στην ερευνητική κοινότητα αλλά και στα μαζικά μέσα ενημέρωσης.

Αλλά αυτό που παραβλέπεται είναι ένα αυξανόμενο σώμα ερευνών που υποδεικνύει ότι αυτή η αφήγηση είναι ελλιπής. Οι ερευνητές, οι διαχειριστές δικτύων και οι ενεργειακές εταιρείες εξερευνούν ολοένα και περισσότερο πώς η μοναδικά ευέλικτη ζήτηση της εξόρυξης Bitcoin μπορεί να βοηθήσει στην αξιοποίηση της σπαταλημένης ανανεώσιμης ενέργειας και να τη μετατρέψει σε έσοδα, χωρίς να επιβαρύνει το δίκτυο.

Παράγεται όλο και μεγαλύτερη ποσότητα ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας που δεν μπορεί να παραδοθεί στους καταναλωτές λόγω υπερπροσφοράς ή έλλειψης γραμμών μεταφοράς.

Μια νέα αξιολογημένη με κριτές μελέτη² στην ιρλανδική αγορά ενέργειας, που εξετάζει αυτό, υποδηλώνει ότι η εξόρυξη Bitcoin δεν είναι μόνο καταναλωτής ενέργειας αλλά ένα πρακτικό εργαλείο για την εμπορευματοποίηση της πλεονάζουσας παραγωγής και τη βελτίωση της οικονομίας των καθαρών ενεργειακών έργων.

Σε ένα προσομοιωμένο αιολικό πάρκο 100 MW στην Ιρλανδία, μια εγκατάσταση εξόρυξης 20 MW τρέχουσας γενιάς απορρόφησε το μεγαλύτερο μέρος της ετήσιας ενέργειας αποστολής-πτωχείας και αύξησε τα συνολικά έσοδα του συστήματος κατά σχεδόν το ένα τρίτο.

Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζουν μια πιο λεπτομερή άποψη της εξόρυξης Bitcoin: υπό τις κατάλληλες συνθήκες, μπορεί να λειτουργήσει ως ευέλικτη ψηφιακή ζήτηση που βελτιώνει την οικονομία των ανανεώσιμων έργων αντί να προσθέτει απλώς φορτίο στο δίκτυο.

Η Ενεργειακή Αντιπαράθεση του Bitcoin και η Αντίδραση της Βιομηχανίας 

Το μεγαλύτερο κρυπτονόμισμα του κόσμου κατά κεφαλαιοποίηση, με $1,26 τρισεκατομμύρια, το Bitcoin λειτουργεί ως ψηφιακό χρήμα χωρίς κεντρικές αρχές όπως κεντρικές τράπεζες ή τρίτους ενδιάμεσους όπως επεξεργαστές πληρωμών.

Με την κρυπτογραφία ως ασφάλεια, το Bitcoin επιτρέπει στους χρήστες παγκοσμίως να στέλνουν ή να λαμβάνουν αξία απευθείας μέσω του διαδικτύου. Οι συναλλαγές, εν τω μεταξύ, καταγράφονται μόνιμα και διαφανώς σε ένα κατανεμημένο δημόσιο λογιστικό βιβλίο.

Το κρυπτονόμισμα διαθέτει επίσης περιορισμένη προσφορά μόλις 21 εκατομμύρια BTC, καθιστώντας το σπάνιο ψηφιακό περιουσιακό στοιχείο και έτσι εξαιρετικά ελκυστικό αποθεματικό αξίας.

Λίγο πάνω από 20 εκατομμύρια BTC υπάρχουν ήδη, αλλά το τελευταίο Bitcoin δεν θα εξορυχθεί μέχρι το 2140. Σωστά: χρειάστηκαν λιγότερο από δύο δεκαετίες για να εξορυχθεί το 95,45% της προσφοράς, ενώ το υπόλοιπο 4,55% θα χρειαστεί περισσότερο από έναν αιώνα. Αυτό οφείλεται στον ενσωματωμένο μηχανισμό halving του Bitcoin, ο οποίος μειώνει στο μισό την ανταμοιβή για την εξόρυξη νέων μπλοκ κάθε 4 χρόνια.

Οι ανταμοιβές μπλοκ που πληρώνονται στους εξορύκτες είναι ο τρόπος με τον οποίο νέα BTC εισέρχονται στην κυκλοφορία. Οι εξορύκτες λαμβάνουν ανταμοιβές, που περιλαμβάνουν ένα καθορισμένο ποσό νέων BTC (προς το παρόν 3,125 BTC ανά μπλοκ) συν τα τέλη συναλλαγών, για την επιτυχή επικύρωση ενός μπλοκ συναλλαγών.

Οι συναλλαγές επικυρώνονται μέσω μιας απαιτητικής σε πόρους διαδικασίας που ονομάζεται εξόρυξη, όπου υπολογιστές λύνουν σύνθετους κρυπτογραφικούς γρίφους.

Αυτή η εξόρυξη καταναλώνει επί του παρόντος εκτιμώμενα 150-180 TWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως παγκοσμίως, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του CBECI του Cambridge, περίπου ισοδύναμη με την κατανάλωση ενέργειας μιας μεσαίου μεγέθους χώρας.

Αυτοί οι αριθμοί χρησιμοποιούνται από τους κριτικούς του Bitcoin για να χαρακτηρίσουν το δίκτυο ως περιβαλλοντικό βάρος. Το κορυφαίο κρυπτονόμισμα έχει αντιμετωπίσει κριτική για τη χρήση ενέργειας του από τη διεύρυνσή του σε ένα παγκόσμιο χρηματοοικονομικό δίκτυο.

Η κύρια κριτική αφορά τη μεγάλη ενεργειακή ζήτηση του Bitcoin, η οποία αυξάνει τις εκπομπές άνθρακα, ανεβάζει τις τιμές του ηλεκτρισμού και ανταγωνίζεται τα νοικοκυριά και τις επιχειρήσεις για σπάνιους πόρους ενέργειας.

Το θέμα είναι ότι στα πρώτα του χρόνια, η μεγαλύτερη μέρος της ενεργειακής ζήτησης του Bitcoin καλύπτεται από την πιο φθηνή, πιο διαθέσιμη ενέργεια. Αυτό σήμαινε ότι οι εξορύκτες χρησιμοποιούσαν ηλεκτρισμό που παράγεται από μη ανανεώσιμα ορυκτά καύσιμα.

Για παράδειγμα, μεγάλα τμήματα του παγκόσμιου hashrate του Bitcoin συγκεντρώνονταν σε περιοχές όπως Xinjiang και Sichuan, Κίνα, όπου βασιζόταν σε φθηνή άνθρακα ενέργεια. Στη συνέχεια, το Καζακστάν είδε μια εισροή εξορυκτών που επιβάρυνε ένα παλιό, άνθρακα‑βασισμένο δίκτυο, συμβάλλοντας σε τοπικές διακοπές ρεύματος και σε επακόλουθη κρατική καταστολή.

Αλλά αυτό ήταν τότε· αυτό είναι τώρα.

Η βιομηχανία εξόρυξης έχει υποστεί σημαντική αλλαγή τα τελευταία χρόνια. Αντί να αγνοούν την κριτική, οι εξορύκτες έχουν επικεντρωθεί στη βελτίωση του ενεργειακού προφίλ του Bitcoin.

Οι εξορύκτες έχουν αναζητήσει τοποθεσίες με άφθονους ανανεώσιμους πόρους ενέργειας, πλεονάζουσα υδροηλεκτρική ενέργεια, αέριο καύσης που διαφορετικά θα καίγεται, και άλλες μορφές «απομονωμένης» ενέργειας χωρίς οικονομικά βιώσιμες εναλλακτικές.

Η απομονωμένη ενέργεια αναφέρεται σε ηλεκτρική ενέργεια που είναι διαθέσιμη για χρήση αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί επειδή δεν μπορεί να μεταφερθεί ή να πωληθεί αποδοτικά λόγω περιορισμών υποδομής, μεταφοράς ή γεωγραφικής απομόνωσης.

Στη συνέχεια υπάρχει η περιορισμένη (curtailed) ανανεώσιμη ενέργεια, η οποία αντιπροσωπεύει ηλεκτρική ενέργεια που οι αιολικοί ή ηλιακοί σταθμοί εντοπίζονται να μην παράγουν επειδή το δίκτυο δεν μπορεί να απορροφήσει επιπλέον προσφορά.

Οι εξορύκτες έχουν βοηθήσει σημαντικά εδώ επειδή ο εξοπλισμός εξόρυξης Bitcoin μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί μέσα σε δευτερόλεπτα, χωρίς ζημιά ή απώλεια παραγωγής. Επιπλέον, επειδή απαιτεί μόνο ηλεκτρική ενέργεια και σύνδεση στο διαδίκτυο, η εξόρυξη Bitcoin θεωρείται ολοένα και περισσότερο ως εξαιρετικά ευέλικτο φορτίο που μπορεί να καταναλώσει ενέργεια που διαφορετικά θα παρέμενε αχρησιμοποίητη.

Αυτό έχει μετατοπίσει τη συζήτηση από το αν το Bitcoin καταναλώνει ενέργεια στο τι είδους ενέργεια καταναλώνει.

Σύμφωνα με την Έκθεση της Βιομηχανίας Ψηφιακής Εξόρυξης του Cambridge που κυκλοφόρησε λίγο πάνω από ένα χρόνο πριν, πάνω από το ήμισυ της ηλεκτρικής ενέργειας της εξόρυξης Bitcoin προέρχεται τώρα από πηγές μηδενικών εκπομπών, αυξημένο από 37,6% το 2022, με την αύξηση να οφείλεται στην υδροηλεκτρική, αιολική και πυρηνική ενέργεια.

Το μερίδιο των ανανεώσιμων, όπως η υδροηλεκτρική και η αιολική, έχει φτάσει το 42,6%, ενώ η πυρηνική αντιπροσωπεύει το 9,8%, φέρνοντας το μερίδιο των βιώσιμων πηγών ενέργειας στο 52,4%. Όσον αφορά τη μεγαλύτερη πηγή ενέργειας, αυτή είναι το φυσικό αέριο στο 38,2%, αυξημένο από το 25% το 2022, αντικαθιστώντας τον άνθρακα, του οποίου το μερίδιο έχει μειωθεί σε μόλις 8,9% από 36,6%.

Αυτή η νέα πραγματικότητα δείχνει ότι η συνολική επίδραση της εξόρυξης Bitcoin εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πού βρίσκεται το φορτίο εξόρυξης, τι είδους ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει και τις συνθήκες του συστήματος υπό τις οποίες λειτουργεί.

Από την προοπτική του δικτύου, είναι ένα μεγάλο, ευέλικτο ηλεκτρικό φορτίο που δεν περιορίζεται σε συγκεκριμένη τοποθεσία, και αυτό από μόνο του δεν μας λέει αν η εξόρυξη είναι καλή ή κακή για το ενεργειακό σύστημα.

Ένα εγκατάσταση εξόρυξης που λειτουργεί σε περιοχή με περιορισμένα δίκτυα λειτουργεί ως πρόσθετη πηγή ζήτησης, ανταγωνιζόμενη επιχειρήσεις και νοικοκυριά για σπάνια ηλεκτρόνια, αυξάνοντας τις τιμές και ενδεχομένως εκτοπίζοντας άλλες χρήσεις. Επίσης, όταν η εξόρυξη βασίζεται σε παραγωγή από ορυκτά καύσιμα, μπορεί να αυξήσει τις εκπομπές.

Αλλά μια εγκατάσταση εξόρυξης που βρίσκεται πίσω από το μετρητή σε αιολικό ή ηλιακό πάρκο καταναλώνει ενέργεια που διαφορετικά θα περιοριζόταν ή θα πωλούνταν σε αρνητικές τιμές, εμπορευματοποιώντας ηλεκτρισμό που κανείς άλλος δεν θέλει.

Με αυτόν τον τρόπο, η εξόρυξη μπορεί να λειτουργήσει ως «αγοραστής τελευταίας επιλογής» για απομονωμένη ή πλεονάζουσα ενέργεια που δεν έχει άλλον αγοραστή, αλλά μόνο όπου υπάρχει πραγματικό, επίμονο πλεόνασμα.

Αντί να αντικαθιστά τους παραδοσιακούς καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας, η εξόρυξη Bitcoin μπορεί να δημιουργήσει ένα πρόσθετο ρεύμα εσόδων για τα ανανεώσιμα έργα κατά τις περιόδους που η ηλεκτρική ενέργεια διαφορετικά θα περιοριζόταν.

Είναι σαφές ότι η ίδια τεχνολογία, που τοποθετείται σε δύο διαφορετικές τοποθεσίες, παράγει δύο πολύ διαφορετικά αποτελέσματα για το δίκτυο. Γι’ αυτό οι γενικές δηλώσεις για την ενεργειακή επίδραση του Bitcoin, προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, τείνουν να παραπλάνουν.

Επίσης, γι’ αυτό η εξόρυξη Bitcoin δεν πρέπει να αξιολογείται απλώς με βάση τον αριθμό των τεραβατ-ωρών που καταναλώνει. Το σχετικό ερώτημα δεν είναι αν η εξόρυξη είναι καλή ή κακή, αλλά τι αντικαθιστά αυτό το συγκεκριμένο φορτίο και τι θα συνέβαινε με αυτό το συγκεκριμένο ηλεκτρόνιο διαφορετικά.

Η Μελέτη Οικονομίας Ενέργειας: Συνεγγυημένη Εξόρυξη Bitcoin για Ιρλανδικά Αιολικά Πάρκα 

Η νέα μελέτη, γραμμένη από τους M. Sarnecki και N. Burke από το Τμήμα Πολυμερών & Μηχανικής, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Shannon, Campus Athlone, Ιρλανδία, εξέτασε εάν η συνεγγυημένη εξόρυξη Bitcoin μπορεί να βελτιώσει την οικονομία των αιολικών πάρκων που αντιμετωπίζουν περιορισμό ανανεώσιμης ενέργειας.

Η μελέτη εστιάζει στην Ιρλανδία, όπου το πρόβλημα του περιορισμού είναι σοβαρό και επιδεινώνεται.

Για παράδειγμα, πάνω από 10% της διαθέσιμης αιολικής παραγωγής αποστέλλεται το 2024. Αυτό το ισοδύναμο 1,3 TWh παραγωγικής ικανότητας δόθηκε εντολή να αφαιρεθεί από τη λειτουργία, όχι λόγω έλλειψης ζήτησης, αλλά επειδή το δίκτυο μετάδοσης δεν μπορεί να το φιλοξενήσει.

Από περίπου 4%-5% το 2014-2016, το μερίδιο είχε ήδη αυξηθεί στο 11,4% μέχρι το 2025, σύμφωνα με τα δεδομένα, χωρίς ενδείξεις σταθεροποίησης καθώς η ανάπτυξη των ανανεώσιμων ξεπερνά τις επενδύσεις σε μεταφορά.

Χρησιμοποιώντας δημόσια διαθέσιμα δεδομένα αιολικής ενέργειας και τιμών ανά ώρα του 2024, οι ερευνητές προσομοίωσαν ένα αιολικό πάρκο 100 MW στην Ιρλανδία και αξιολόγησαν έξι σενάρια που περιλαμβάνουν διαφορετικές δυνατότητες εξόρυξης και γενιές υλικού. Συγκεκριμένα, προσομοίωσαν τη σύζευξη με συνεγγυημένη εξόρυξη Bitcoin σε κλίμακες από 0 έως 90 MW, χρησιμοποιώντας τόσο το τρέχον ASIC υλικό (16 J/TH) όσο και το παλαιότερο, λιγότερο αποδοτικό κληρονομικό υλικό (98 J/TH).

Η μελέτη διαπίστωσε ότι μια εγκατάσταση 20 MW τρέχουσας γενιάς ASIC υλικού (16 J/TH) απορρόφησε περίπου το 83% της ετήσιας ενέργειας αποστολής-πτωχείας, αυξάνοντας τα συνολικά έσοδα του πάρκου κατά 32% και βελτιώνοντας τον αποτελεσματικό συντελεστή χωρητικότητας από 29% σε 32%.

Η επέκταση της δυνατότητας εξόρυξης σε 30 MW αύξησε την απορρόφηση της αποστολής-πτωχείας σε περίπου 93%. Ωστόσο, πέρα από αυτό το σημείο, η μελέτη βρήκε μειούμενες αποδόσεις καθώς τα ποσοστά αξιοποίησης της εξόρυξης μειώθηκαν, μαζί με μεγαλύτερη περίοδο αποπληρωμής της επένδυσης.

Σημαντικό είναι ότι οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το κληρονομικό εξοπλισμό εξόρυξης (98 J/TH) ήταν μη οικονομικό σε όλα τα σενάρια του 2024, υπογραμμίζοντας ότι η αποδοτικότητα του υλικού ήταν εξίσου σημαντική με την ίδια την ευκαιρία περιορισμού.

Η μελέτη επίσης αμφισβητεί μια κοινή υπόθεση για την οικονομία της εξόρυξης, ότι η τιμή του BTC είναι ο κύριος παράγοντας, δείχνοντας αντίθετα ότι η αποδοτικότητα του υλικού είναι ένας σημαντικός καθοριστικός παράγοντας. Η βιωσιμότητα της επένδυσης, είτε μια επένδυση εξόρυξης πετύχει είτε αποτύχει, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διαφορά μεταξύ της ανάπτυξης της τιμής του Bitcoin και της ανάπτυξης του παγκόσμιου hashrate του δικτύου.

Αν η τιμή και το hashrate αυξάνονται με παρόμοιους ρυθμούς, τα έσοδα εξόρυξης ανά μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας παραμένουν σχετικά σταθερά. Το σημαντικό είναι αν η αύξηση της τιμής ξεπερνά τον ανταγωνισμό για τα ίδια έσοδα.

Η μελέτη υποδηλώνει ότι οι πρώτοι παίκτες κατακτούν τα καλύτερα οικονομικά, πριν άλλοι εξορύκτες εισέλθουν στον περιορισμένο, υψηλού περιορισμού χώρο για να ανταγωνιστούν την ίδια περιορισμένη ενέργεια.

Μια πιο ολιστική άποψη, σύμφωνα με τη μελέτη, είναι ότι η συνεγγυημένη εξόρυξη λειτουργεί ως μηχανισμός ευελιξίας στην πλευρά της προσφοράς. Αντί να εξάγει όλη την ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο, ένα αιολικό πάρκο μπορεί να ανακατευθύνει την διαφορετικά περιορισμένη παραγωγή σε εξόρυξη επί τόπου όποτε τα έσοδα εξόρυξης υπερβαίνουν την αξία εξαγωγής, μετατρέποντας τον αμοιβό-μη-αποζημιωμένο περιορισμό σε παραγωγική οικονομική δραστηριότητα χωρίς να απαιτούνται άμεσες αναβαθμίσεις του δικτύου.

Αφού ειπώθηκε αυτό, οι συγγραφείς τονίζουν ότι τα ευρήματά τους είναι ειδικά για σενάρια και όχι προβλεπτικά, και βασίζονται σε ντετερμινιστική μοντελοποίηση υπό τις συνθήκες της ιρλανδικής αγοράς του 2024.

Συνολικά, οι τοποθεσίες με υψηλότερα ποσοστά αποστολής-πτωχείας «επιτυγχάνουν θετική απόδοση σε ευρύτερο φάσμα τιμών Bitcoin, κάτι που υποστηρίζει την στόχευση συνεγγυημένων εγκαταστάσεων στους πιο περιορισμένους κόμβους του ιρλανδικού δικτύου μετάδοσης», λέει η μελέτη. «Σε επίπεδο συστήματος, η συνεγγυημένη ευέλικτη ζήτηση αντιμετωπίζει και τους δύο παράγοντες της αποστολής-πτωχείας — τον γενικό περιορισμό κατά τις περιόδους υψηλού ανέμου και τις τοπικές περιοριστικές συνθήκες μετάδοσης — χωρίς να απαιτούνται φυσικές αναβαθμίσεις του δικτύου ή ρυθμιστικές επιδοτήσεις.»

Επιπλέον, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η υπολογιστική ζήτηση θα μπορούσε να συμπληρώσει τις μπαταρίες, την παραγωγή υδρογόνου και την επέκταση της μετάδοσης ως μέρος μιας ευρύτερης στρατηγικής ενσωμάτωσης των ανανεώσιμων.

Αυτό το είδος συνεγγυημένης αντίδρασης ζήτησης δεν αναγνωρίζεται επί του παρόντος ως ξεχωριστή κατηγορία σύμφωνα με τους κώδικες του ιρλανδικού δικτύου, πράγμα που σημαίνει ότι η πραγματική υλοποίηση θα απαιτήσει νέα ρυθμιστικά πλαίσια και μέτρα ασφαλείας, όπως όρια στο πόσο αιολικό παραγόμενο μπορεί να αποτραπεί σε εξόρυξη και όρια αναφοράς χωρητικότητας, προτού τα οφέλη μπορούν να πραγματοποιηθούν πλήρως.

Παρόλο που δεν έχει υιοθετηθεί ακόμη στην Ιρλανδία, αυτό συμβαίνει ήδη σε άλλες περιοχές του κόσμου. Για παράδειγμα, στο Τέξας, αρκετά αιολικά και ηλιακά έργα έχουν χρησιμοποιήσει προ-εμπορική εξόρυξη Bitcoin για να εμπορευματοποιήσουν την ηλεκτρική ενέργεια πριν γίνουν διαθέσιμες μόνιμες συνδέσεις δικτύου ή μακροπρόθεσμες συμφωνίες.

Σύμφωνα με την έρευνα που αναφέρεται στην τελευταία αυτή μελέτη, 32 αιολικά και ηλιακά έργα στο Τέξας παρήγαν περίπου 47 εκατομμύρια δολάρια εσόδων από λειτουργίες εξόρυξης BTC, αποδεικνύοντας ότι τα ευέλικτα φορτία υπολογισμού μπορούν να δημιουργήσουν αξία από ενέργεια