Hvorfor Bitcoin er fremtiden til strømnettet vårt

Beregnet lesetid: 14 minutter

Forfatter: Puru Goyal | Utgitt: 03/11/21 | Original: Why Bitcoin Is The Future Of Our Energy Grid

---

Her kommer en lettlest artikkel i full lengde basert på min nylige Twitter-tråd, del én om Bitcoin og den kjernefysiske fremtiden til strømnettet vårt. I del én bryter jeg ned fortellingene rundt energimarkeder generelt og Bitcoin sitt energibruk, dekker noen bransjefakta og innsikter og tilbyr noen av mine personlige meninger underveis for en forhåpentligvis hyggelig lesning.

Men før jeg begynner, vil jeg gi min egen lille bakgrunn siden det er relevant for emnet i dag. Jeg er en kjemisk ingeniør (BS og MS) og har jobbet som ledende ingeniør innen avansert atomteknologi de siste årene, så dette emnet føles som hjemme.

Jeg ønsker å gi en shoutout på forhånd til noen av referansene jeg bruker og siterer nedenfra. Ingen er større eller bedre enn Lyn Alden – jeg tar diagrammer og informasjon fra et av hennes nyhetsbrev for å dekke en del av denne tråden, alle bør lese den her.

De andre ressursene jeg vil sitere fra er følgende (i ingen spesiell rekkefølge):

1. “Bitcoin Mining Council Q2 2021 Report
2. Square’s paper on Bitcoin’s energy usage
3. “Only The Strong Survive” by Allen Farrington

Etter å ha fått dette ut av veien, la oss starte fra det grunnleggende. Hva er innovasjonen i Bitcoin? Her er en liste jeg liker, hentet fra en av Farrington sine artikler:

1. Proof-of-work-algoritmen
2. Vanskelighetsjusteringen
3. Den monetære enheten
4. Sosialt sett er innovasjonen en uforanderlig og motstandsdyktig distribuert hovedbok

For å oppnå dette må Bitcoin ha en tilknytning til den fysiske verdenen: energi. Energiforbruk er koblingen mellom den virkelige verden og den digitale verden. Henry Ford foreslo dette i 1921, en valuta for verden støttet av energi.

Ford foreslo følgende designkriterium for universelle penger som ville frigjøre verden tilbake i 1921:

• Støttet av energi
• Ukonfiskerbar
• Fast forsyning
• Utenfor statlig kontroll

Det var ingenting som tilfredsstilte disse designkriteriene før, før bitcoin kom. Bitcoin er et ingeniørmessig gjennombrudd. Det vil vise seg å være den største oppfinnelsen/oppdagelsen i menneskets historie når vi mennesker har innhentet dens verdi. Jeg behandler det som oppdagelsen av ild av de tidlige menneskene som presset sivilisasjonen fremover.

Michael Saylor dekket dette med Robert Breedlove på sistnevntes show. Han gikk gjennom menneskelige oppdagelser som var avgjørende for utviklingen av sivilisasjonen som helhet og satte Bitcoin i den listen.

Nå som vi har fått det ut av veien, la oss gå gjennom energi først og sette Bitcoin sitt energibruk i relative termer til verdens totale energiforbruk. Verden bruker litt nord for 173 000 terawattimer (TWh) energi per år. Er det all den tilgjengelige energien for oss mennesker?

Nei. Ta en titt nedenfor på USA sitt energiforbruk i 2020, for eksempel. Av 92,9 quads tilgjengelig energi, blir bare 30,6 quads tatt i bruk for energitjenester. Så nesten to tredjedeler er avvist energi av flere grunner. Blir vi mer effektive kan vi hente ut mye mer.

Dessuten er det mange flere energikilder som kommer online og jobbes med, noe som øker de totale tilgjengelige energikildene enda mer. Så, i et nøtteskall, er det en anstendig mengde energi som brukes, mye som kastes bort og mer som kommer online.

Nå, hvor mye brukes Bitcoin for å opprettholde proof-of-work-konsensus? Ifølge University of Cambridge er Bitcoin sitt (topp) årlige energiforbruksrate rundt 139 TWh for tiden, og var så høy som 190 TWh i fjor, på grunn av utvandringen av bitcoin-mining fra Kina.

Hvor mye er 139 TWh sammenlignet med 173 000 TWh? Det er 0,08%. Jepp. Selv om du tar 190 TWh fra tidligere på året, er det fortsatt bare rundt 0,1%. Så, Bitcoin bruker bare en tiendedel av 1% av verdens totale energi. Jepp. La oss få denne ene faktaen riktig.

Bitcoin sitt energiforbruk er rett og slett en avrundingsfeil i forhold til global energiforbruk. Forskere som generelt kommer opp med energiforbrukstall for verden kan lett feile med 1% – 2% i begge retninger, og vi snakker en tidel av det her. Rett og slett veldig lite.

Vil Bitcoin sitt energiforbruk øke over tid? Ja. Hvis bitcoin lykkes med å bli verdens «energivaluta», må energiforbruket øke for å forsvare proof-of-work-konsensus og nettverket. Hvis verdien for mennesker øker, vil energiforbruken også øke.

Men Bitcoin sin energi vil for alltid være en avrundingsfeil i forhold til globale energiforbrukstall. Vi vil gå gjennom regnestykket senere, men energiforbruket vil ikke overstige dets langsiktige nytte (hvor stort eller lite det blir over tid). Alden dekket dette utrolig bra i artikkelen sin sitert ovenfor.

Nå, hva forteller mainstream media deg? Se et utdrag nedenfor. Du ser denne typen påstander hele tiden. Vi har nettopp konstatert ovenfor at de ikke er sanne i det hele tatt. Om noe, bruker Bitcoin for lite energi for sin relative nytte for verden i dag, slik vi skal fastslå neste gang. Mainstream media lurer deg.

Før vi dykker inn i noe av energimatematikken, la oss påpeke noe av bitcoin sin nytteverdi til verden i dag. Bitcoin tilbyr:

1. En fast forsyningshard eiendel som gir et lager av verdi/rikdom
2. Ukonfiskerbar privat eiendomsrett
3. Et sensur-bestandig, tillatelsesløst, peer-to-peer-utvekslingsmedium
4. Det mest desentraliserte monetære nettverket utenfor kontrollen av noen sentral myndighet eller nasjonalstat (motstandsdyktig mot angrep)
5. Et friksjonsløst, grenseløst, umiddelbart, billig, globalt betalingsnettverk (via Lightning Network, en Layer 2-løsning bygget på toppen av Bitcoin)

Tror du noen med disse egenskapene, den hardeste formen for penger støttet av energi, kan ha noen form for nytte for mennesker fremover i verden vi lever i i dag? Hvis svaret er ja (som jeg håper det er), er 0,1% av verdens energiforbruk ingenting og er lett forsvarlig.

La oss gå videre til litt av Bitcoin sin energimatematikk. Først, la oss fastslå hvordan bitcoin til og med bruker energi. Liksom, hvordan fungerer denne konsensusmodellen for proof-of-work? Hva betyr det i det hele tatt å utvinne bitcoin? Liksom, WTF er alt dette?

Enkelt sagt, bitcoin sin proof-of-work er designet for å produsere en «blokk» hvert 10. minutt. En ny blokk produseres ved å løse et matematisk puslespill, ved brute force og hjelp av beregningsarbeid og derfor, du gjettet det, elektrisitet eller energi.

Energiforbruk er nøkkelen til å produsere blokker og proof-of-work. På en måte er Bitcoin støttet av energi, brukt for å sikre nettverket av minere som produserer disse blokkene. Selv om de ikke kontrollerer nettverket, som ble demonstrert i blokkstørrelseskrigene.

Puslespillet er utformet slik at en blokk produseres omtrent hvert 10. minutt. Hvis det tar kortere tid å produsere en blokk, blir puslespillet vanskeligere å løse, mens hvis det tar lengre tid å produsere en blokk, blir puslespillet lettere. Dette er «vanskelighetsjustering»-innovasjonen som er nøkkelen til Bitcoin. Aldri i historien har vi hatt en eiendel hvor tilbudet er helt uavhengig av etterspørsel, forhåndsprogrammert, konstruert til presisjon og satt i kode, uforanderlig av enhver sentral autoritet.

Nå, på grunn av insentivmodellen innebygd i nettverket, blir millioner av maskiner distribuert for å «utvinne» Bitcoin-blokker ved å tilby datakraft til nettverket, eller «energi». Dette måles i noe som kalles «hash rate» som for tiden er på 197 eksahash per sekund (EH/s).

Hva får minere tilbake for å gi denne energien? De får blokkbelønninger, som består av to ting: blokkstøtte og transaksjonsgebyrer (tx). Bitcoin blokkstøtte følger en fireårig halveringssyklus (noe du kanskje har hørt om fra analytikere).

Blokkstøtten var 50 bitcoins per blokk da den startet tilbake i 2009, og falt til 25 bitcoins fire år senere, så 12,5 bitcoins fire år senere, og falt så til 6,25 bitcoins i mai 2020. Dette er den eneste måten nye bitcoins kan bli laget på, så tenk på tilbudssjokket.

Nettverket forteller plutselig minere som ønsker å utvinne bitcoin, «Hei, fra i dag vil du bare få halvparten av det du pleide å få, og om fire år vil det være halvparten av det og så videre.» Det er en enorm mengde forsyningssjokk for selve markedet.

Vi har tidligere sett at bitcoin sin prisstigning har vært knyttet til disse «halveringssyklusene» på grunn av det iboende tilbudssjokket som følger. Som noen sier, er «number go up» innebygd i selve konsensusmodellen.

Nå, nok av mining-belønningene. Vi snakket om energibruk, ikke sant? Hvis vi antar at markedsverdien til bitcoin i det åpne markedet er hvor mye verdi som er låst i nettverket, noe som betyr at det er hvor verdifullt bitcoin er for oss mennesker, så kan vi ta opp energiforbruket, eller med andre ord «sikkerhetsutgifter» (energi) som en prosentandel av bitcoin sin markedsverdi for å se om nettverket blir mer energieffektivt over tid eller ikke. Jo mindre prosent, jo mer effektivt blir nettverket, rett og slett.

La oss ta den totale blokkbelønningen, dvs. blokkstøtte og tx-avgifter, som et anslag for sikkerhetsutgiftene på nettverket. Dette er ikke akkurat sant, siden sikkerhetsutgiftene bare er strømkostnaden eller energiforbruket, som er en prosentandel av denne belønningen. Så dette er faktisk en øvre grense.

Som vi ser har de årlige sikkerhetsutgiftene økt over tid målt i USD, men som en prosentandel av bitcoin sin markedsverdi har det falt helt siden 2011. I første halvdel av 2021 var det mindre enn 2% av markedsverdien, som Alden påpekte i artikkelen sin. Det er nettopp dette analytikerne ikke får med seg.

Bitcoin blir utrolig energieffektiv over tid. Den bruker bokstavelig talt brøkdeler av verdien av nettverket for å sikre det (for øyeblikket 2%). Det er en ny halvering som kommer i 2024 som bringer blokkstøtten ned til 3,25 bitcoin, og den i 2028 vil bringe den til 1,625 bitcoin.

Som du ser, vil sikkerhetsutgiftene i løpet av det kommende tiåret fortsette å kuttes pga. denne halveringen av blokkstøtten. Helt sikkert vil mer av utgiftene dekkes av tx-avgiftene fremover. Alden sine forventninger er å se forbruket på 0,25% til 1%, avhengig av tx-avgiftsnivåene.

Her er noen anslag for sikkerhetsutgifter som en prosentandel av bitcoin sin markedsverdi i årene som kommer. La oss si at bitcoin når 1 million dollar (eller omtrent en markedsverdi på 20 billioner dollar) innen 2025, og etter 2024 går sikkerhetsutgifter ned til 0,5% av markedsverdien, det er utgifter på 100 milliarder dollar. Nåværende utgifter er 16,5 milliarder dollar.

Det vil bety at Bitcoin sitt totale energibruk i 2025 vil være omtrent 0,6%, eller 6x dagens bruk. Og husk, sikkerhetsutgifter er ikke akkurat det samme som energiforbruk, som er en prosentandel av det, og for det andre kommer verdens totale energiforbruk også til å øke.

For en enkel matematisk ligning er vi fortsatt under omtrent 1% av verdens totale energibruk for å sikre nettverket, selv på et punkt der 20 billioner dollar av verdens pengeenergi vil være sikret i selve nettverket. Det er et superlavt energiforbruk for noe av så stor nytte, vil du ikke si?

Her er en sammenligning av Bitcoin sitt nåværende energiforbruk med andre industrier og dets CO2e-utslipp også. Som vi har gått gjennom før, er bitcoin sitt energibruk per nå en avrundingsfeil. Ingenting å legge til her.

Nå, etter å ha etablert Bitcoin sine energiforbrukstall, la oss se på energikildene av nåværende bruk. Som rapportert av Bitcoin Mining Council sin kvartal to-rapport, er Bitcoin sine energikilder de mest bærekraftige der ute og er betydelig bedre enn de fleste land.

Mainstream media maler et bilde av at bitcoin-minere konkurrerer med andre industrier om elektrisitet, som om at de presser noen andre ut av energibruken deres. Dette er ikke sant. Bitcoin-minere leter etter den billigste strømkilden der ute. Hvorfor? Fordi det er mesteparten av deres daglige driftskostnader for å drive maskinvaren. De kan rett og slett ikke konkurrere med de andre minerne på global skala med moderate til høye strømpriser som kreves for vanlige brukere. Så de er ikke dine konkurrenter.

Bitcoin-minere søker å finne ineffektivitet i tilbud kontra etterspørsel i kraftmarkedene og ser etter underutnyttede eller bortkastede energikilder for å få et konkurransefortrinn i forhold til andre minere ved å sikre lave energikostnader. Dette er en global jakt overalt.

Mennesker har aldri organisert seg rundt en energikilde, det har i hvert fall ikke vært hoveddriveren for menneskelige bosetninger. Du ser generelt energi bli transportert og brakt til dem, i stedet for at de legger seg rundt energi.

Bitcoin-minere er uvanlige på denne måten. De vil gå hvor som helst der energien er billigst å utvinne. Her er noen uvanlige egenskaper om dem:

• De kan samles ved kilden til elektrisitetsproduksjon
• De kan konsumere periodisk uten å skade kjernevirksomheten
• Energikostnadene er 80% til 90% av driftskostnadene deres
• Alt de trenger er tilgjengelig land og en internettforbindelse (mobil eller satellitt)
• De er kjøpere av alle strandede energikilder, alt under 6 cent per kilowattime (kWh)
• De kan gjøre nye energiprosjekter økonomisk levedyktige

Det høres ut som en utrolig interessant gjeng å studere litt mer om. Liksom, hvem er disse raringene? Noen anekdoter? Ok, la oss grave litt mer og skaffe litt bevis på disse uvanlige individene og hvorfor jeg kaller dem «strandede energijegere.»

Kina var det største mining-landet i lang tid frem til 2021 etter Kina sitt mining-forbud og masseutvandring av minere fra deres provinser de siste månedene. Provinsen Sichuan er unik. Den har massevis av overbygd vannkraftkapasitet som går til spille.

I den våte årstiden produserer den mer energi enn den kan bruke. Så disse kinesiske bitcoin-minerne strømmet til Sichuan for å fange den strandede eller bortkastede energien for å utvinne bitcoin i stedet. Rett og slett fordi, ja, det er insentiver for å finne den billigste energien som er mulig å utvinne.

Hva ville skjedd med denne energien hvis de ikke hadde brukt den til å utvinne bitcoin? Det ville bare gått til spille. Bitcoin-minere gjorde den strandede energien til en inntektskilde. De fleste av disse minerne strømmer nå til Vesten i lys av mining-forbudet i Kina.

Se på Bitcoin sin hashrate igjen. Ser du det massive fallet på mer enn 50% i hashrate etter mining-forbudet i Kina? Vel, gjett hva: Den er tilbake til der det var før. Snakk om hvor motstandsdyktig dette nettverket er. Intet enkelt punkt for feil, intet enkelt land kontrollerer eller styrer det.

Her er et annet eksempel: «utbygging av faklet gass». Mange oljefelt har fanget naturgass knyttet til dem. Vanligvis er disse borestedene langt ute og har ingen tilkoblede rørledninger som du kan transportere og selge denne gassen gjennom, hvis det i det hele tatt er nok gass å selge.

Med så lave naturgasspriser gir det ikke mening å investere i rørledninger eller relatert infrastruktur for å transportere dem. Så, hva er alternativene? Ventilere det ut i den åpne atmosfæren eller fakle det. Det første alternativet ventilerer metan, det siste, CO2. I hvilke mengder? 1,48 milliarder kubikkfot, eller 150 TWh i henhold til U.S. EIA. Og det er bare i USA i 2019, ikke engang over hele verden.

Husker du hvor mye energi Bitcoin-nettverket bruker i dag? 139 TWh. Så du kan drive hele nettverket og mer ved ganske enkelt å fange opp denne strandede gassen som fakles i stedet. Vil dette også være nyttig for miljøet? Absolutt.

Nå, her er en flott en, som er min favoritt: Konseptet med «Bitcoin som et energibatteri.» Første gang jeg hørte om dette var fra denne artikkelen. Nick Grossman skrev om hvordan Island transporterer sine enorme mengder geotermisk energi til verden med aluminium. Island bruker sin fornybare geotermiske energi, som ellers er strandet siden det er vanskelig å bygge rørledninger til det under Atlanterhavet, til å smelte aluminium, og deretter transporterer de aluminium til verden. Så på en måte transporterer de energi. Aluminium fungerer som batteriet.

Men, hva er egentlig et energibatteri? Noe som kan transportere energi over både rom og tid. Vel, gjett hva? Det er akkurat det Bitcoin er. Og det er mye bedre på det enn bokstavelig talt noe annet i verden. Det er den mest likvide formen for energibatteri, noe som kan kjøre 24/7 i en tillatelsesfri, friksjonsfri, grenseløs, ukonfiskerbar, spenstig, energibesparende, strømtett batteriform. Ville det ikke vært lurt for Island å utvinne bitcoin i stedet for å bruke geotermikken til aluminium? Jo.

Strømnett balanserer to ting: tilbud og etterspørsel. Svært få energikilder kan kjøre 24/7 uavbrutt. Kjernekraft er den beste. Sol, vind og vannkraft er alle variable avhengig av værforhold. På grunn av denne variasjonen er strømnett overbygget på tilbudssiden.

Etterspørselen fra forbrukerne varierer også, spesielt fra sesong til sesong og mellom dag og natt. Du får perioder med toppkrav innimellom. Så du må imøtekomme denne variable etterspørselen. Derfor er det alltid en balanse som strømnettene må opprettholde.

Et stort problem med intermitterende energikilder som sol og vind er lagring. De er rett og slett ikke pålitelige som grunnlast uten energilagring. Og energilagring er ikke et enkelt problem å løse.

Diagrammet nedenfor viser energiavkastningen (EROI) for energikilder. Hvis du kan se hvordan det er for øyeblikket, oppfyller ikke sol/vind energiterskelen med lagringskostnader inkludert.

Kjernekraft har 75 ganger EROI uten kostnad for energilagring. Det er rett og slett den beste energikilden vi har tilgjengelig på planeten, og likevel fortsetter vi å stenge atomkraftverkene våre. Hvorfor? Igjen, mainstream media sine påstander og visse ulykker i fortiden har endret folket sin mening. Men faktaen er der.

Andre fornybare energiformer kan brukes med Bitcoin som energilagringsalternativ for å redusere kostnadene for lagring og bli økonomisk levedyktige som prosjekter for investeringer. Bitcoin-minere kan bidra til å gjøre avanserte energiteknologiprosjekter til økonomisk levedyktige alternativer.

Bitcoin-minere kan tjene som første kunder og kjøpere av siste utvei for disse avanserte energiteknologiløsningene og hjelpe dem med langsiktig investeringskapital for å få dem til å lykkes. Som vi har sett hele tiden, er Bitcoin og energi sammenvevd.

Etter min mening vil Bitcoin føre oss inn i en Type I Kardashev-sivilisasjon, en som kan bruke og lagre all energien som er tilgjengelig på planeten. I dag er vi en Type 0 Kardashev-sivilisasjon, og denne prosessen kan ta år å utspille seg. Det kan hende jeg ikke vil være her for å se det personlig.

La oss repetere noen raske punkter fra denne artikkelen før vi avslutter:

• Bitcoin har stor nytteverdi og er viktig for mennesker. Ikke alle bruker eller setter pris på nytten i dag, noe som er greit, men det betyr ikke at det ikke er nyttig for andre. For øyeblikket er nær 1 billion dollar av verdens rikdom lagret i den, det er mye pengeenergi å se bort fra.
• Bitcoin bruker bare rundt 0,1% av global energi. Nåværende energibruk er mellom 100 TWh per år til 200 TWh per år, og i henhold til prognosen vår vil Bitcoin sitt energiforbruk alltid være en avrundingsfeil med hensyn til globalt energiforbruk. Det vil mest sannsynlig være under 1% i lang tid fremover.
• Bitcoin kan faktisk bruke for lite energi for verdien den kan lagre i fremtiden. Hvis bitcoin vokser i løpet av det kommende tiåret og lagrer 20 billioner dollar av verdens rikdom, kanskje til og med 50 billioner dollar, eller tør jeg si 100 billioner dollar, er det mye pengeenergi som skal sikres trygt og beskyttet. Vi bør investere og bruke mer energi for å beskytte nettverket enn det vi gjør i dag.
• Bitcoin-minere er svært mobile og ser etter den billigste energien å bruke.
• Bitcoin-minere konkurrerer ikke med andre bransjer eller din personlige energibruk.
• Energibruk er en god ting. Du ønsker sannsynligvis å bo et sted hvor det er en god mengde energi tilgjengelig å bruke og nyte, i stedet for for lite. Vi må bruke og utnytte mer energi for å bli en Type-I-sivilisasjon, noe som vil ta flere tiår.

Det er mange elementer som jeg ikke dekket i denne artikkelen, som jeg planlegger å skrive om som en mer detaljert oppfølging av dette. Jeg ønsket at dette skulle være en introduksjonsartikkel.

Mitt fokus for den neste vil være et dypdykk i energimarkeder, strømnettstruktur, synergien mellom neste generasjons atomreaktorer og bitcoin-mining, og mye mer Bitcoin energimatematikk og fremtidige prognoser. Hvis du likte å lese dette, gi meg beskjed på Twitter, jeg setter pris på tilbakemeldinger. Takk for at du brukte tid på å gå gjennom dette.

Dette er et gjesteinnlegg skrevet av Puru Goyal. Uttrykte meninger er helt deres egne og reflekterer ikke nødvendigvis meningene til Bitcoinplassen.