Bitcoin dan Nuklir: Teknologi Paling Ditakuti di Dunia Sebenarnya Dapat Menyelamatkannya

Umat ​​manusia harus menghasilkan jumlah energi yang berlebihan untuk kemajuan ke depan — tetapi dengan meningkatnya permintaan, bagaimana kita bisa mencapainya?

Banyak yang telah ditulis tentang bagaimana energi terbarukan yang terputus-putus seperti angin dan matahari secara negatif mempengaruhi stabilitas jaringan dan seringkali membutuhkan subsidi pemerintah untuk menghasilkan pengembalian keuangan yang positif atas investasi (ROI). Kurang dipahami dengan baik, tetapi yang lebih penting, adalah fakta bahwa energi terbarukan yang terputus-putus ini mengurangi surplus energi bersih global kita jika dibandingkan dengan sumber energi batu bara, minyak, gas alam, dan nuklir yang mereka gantikan. Dengan kata lain, teknologi kami saat ini menghasilkan output energi yang lebih tinggi pada input energi mereka dibandingkan angin dan matahari.

Standar hidup dunia saat ini adalah akibat langsung dari teknologi pembangkit listrik yang menghasilkan surplus energi yang tinggi. Penelitian menunjukkan listrik dari angin dan matahari tidak dapat mencapai tingkat impas relatif terhadap ambang batas ekonomi surplus energi yang ada, menunjukkan bahwa mereka akan mengurangi standar hidup kita di masa depan.

Memahami mengapa surplus energi penting adalah kunci untuk memahami kemajuan manusia. Ini juga merupakan kunci untuk memahami bagaimana mekanisme konsensus proof-of-work jaringan Bitcoin yang bergantung pada energi dapat menjadi alat yang memperluas surplus energi masyarakat hingga abad ke-21.

Apa itu Surplus Energi?

Memiliki surplus energi sangat penting untuk kelangsungan hidup.

Ambil seekor cheetah, misalnya. Seekor cheetah menghabiskan banyak energi untuk mengejar mangsanya. Banyak dari pengejaran ini tidak berhasil. Untuk beberapa yang menghasilkan pembunuhan, energi yang diberikan dengan memakan mangsanya harus lebih besar dari semua energi yang dikonsumsi dalam pengejaran sebelumnya (dan cukup untuk pengejaran berikutnya).

Namun, di luar energi pemeliharaan yang dibutuhkan hanya untuk hidup dan berburu, surplus energi juga harus cukup besar untuk memungkinkan induk cheetah melahirkan, menyusui anaknya, dan mencurahkan waktu dan energi untuk membesarkan mereka. Agar cheetah dapat hidup normal, surplus energinya harus jauh di atas tingkat impas.

Hal yang sama dapat dikatakan tentang ikan, serangga, pohon atau organisme atau sistem apa pun yang membutuhkan energi, termasuk manusia dan ekonomi manusia. Semakin besar surplus energi dalam suatu sistem, semakin beragam, kuat dan tangguh sistem karena dapat dengan mudah memenuhi kebutuhan dasarnya dengan energi surplus untuk reproduksi, eksperimen, inovasi dan pertumbuhan.

Surplus energi, atau energi bersih, diukur dengan energi yang dikembalikan pada energi yang diinvestasikan (EROEI). EROEI adalah rasio energi yang dikumpulkan oleh suatu sistem — pembilang atau energi kalori mangsa — dengan energi yang dikeluarkan dalam proses pengumpulan energi itu — penyebut atau energi yang dikeluarkan untuk berburu. Agar akurat, perhitungan harus menggunakan satuan energi, lebih disukai joule, standar internasional untuk mengukur kandungan energi panas dan kerja.

Seperti ROI finansial, EROEI > 1 menunjukkan bahwa sistem mengumpulkan lebih banyak energi daripada yang dikeluarkan untuk mengumpulkan energi itu, misalnya, cheetah memakan lebih banyak kalori daripada yang dibutuhkan untuk fungsi dasar. Hasilnya adalah energi surplus yang memungkinkan induk cheetah melahirkan dan membesarkan anak-anaknya. Ketika EROEI = 1 energi yang diterima sama dengan energi yang dikeluarkan (breakeven) dan cheetah hampir tidak bertahan dan tidak dapat bereproduksi. EROEI < 1 menunjukkan bahwa sistem membutuhkan lebih banyak energi daripada yang dapat dikumpulkannya, misalnya, cheetah tidak dapat bertahan hidup.

Di dunia manusia, EROEI < 1 juga merupakan resep kematian dan kepunahan. Sebuah EROEI = 1 adalah keseimbangan lemah antara hidup dan mati tanpa energi surplus untuk pertumbuhan dan kemajuan masyarakat. Namun, surplus energi yang besar dan terus meningkat yang dihasilkan dari teknologi tinggi EROEI telah memungkinkan peradaban manusia untuk berkembang dan berkembang secara kreatif, teknis dan budaya.

Energi Adalah Kekayaan Sejati

Sederhananya, energi adalah kekayaan kita yang sebenarnya dan pertumbuhan kita bergantung pada seberapa efisien kita mengubah energi primer menjadi energi yang berguna yang memungkinkan kita melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Ketika manusia berevolusi selama ribuan tahun, kami mengembangkan teknologi yang lebih baik dan lebih baik untuk menemukan dan mengubah sumber energi primer yang semakin padat menjadi energi yang berguna.

Sebagai contoh, minyak mentah mengandung sekitar 44 MJ/kg (megajoule per kilogram) energi panas, batu bara hitam sekitar 25MJ/kg, kayu kering sekitar 16MJ/kg dan gambut dan rumput 6-7MJ/kg. Ketika dibakar, energi kimia yang tersimpan menghasilkan panas. Teknologi tambahan mengubah sebagian panas itu menjadi energi sekunder yang lebih berguna seperti listrik. Teknologi manusia terus maju untuk dapat memanfaatkan kepadatan energi minyak yang lebih tinggi dibandingkan dengan gambut dan rerumputan yang digunakan nenek moyang kita yang jauh untuk bahan bakar. Dari energi yang lebih padat ini muncul pertumbuhan eksponensial dalam surplus energi masyarakat yang juga menghasilkan keuntungan besar dalam inovasi teknologi dan standar hidup.

Meskipun kami sering berfokus pada efisiensi energi teknologi untuk mengubah bahan bakar menjadi kerja (misalnya, mesin pembakaran internal memiliki efisiensi termal operasi +/- 25%), analisis EROEI menggunakan pendekatan yang lebih holistik. Ini memperhitungkan biaya energi tambahan dari bahan dan proses yang dibutuhkan untuk membangun mesin bersama dengan mengoperasikannya. Di sinilah analisis EROEI dapat menjelaskan kelebihan energi dari berbagai teknologi pembangkit listrik.

Untuk pembangkit listrik, EROEI sama dengan energi yang dihasilkan selama umur pembangkit dibagi dengan energi yang dibutuhkan untuk membangun, mengoperasikan, dan menonaktifkan pembangkit. Setelah memasukkan biaya energi komponennya seperti baja dan beton dan biaya energi bahan bakarnya, pembangkit listrik bahan bakar fosil perlu menghasilkan setidaknya jumlah energi yang sama selama masa pakainya untuk mencapai titik impas pada basis energi. Hal yang sama berlaku untuk energi terbarukan dan nuklir.

Namun, menjalankan pembangkit listrik impas energi akan sia-sia, karena semua energi yang dihasilkan dalam operasi seumur hidup pembangkit akan diimbangi dengan jumlah energi yang sama yang dikonsumsi untuk membangun dan mengoperasikan pembangkit. Tidak akan ada surplus energi untuk semua hal lain yang kita butuhkan (produksi makanan, sekolah dan rumah sakit, dll) dan keinginan (museum, perjalanan, olahraga, penelitian ilmiah, dll).

Ingatlah bahwa seekor cheetah membutuhkan surplus energi hanya untuk menjalani kehidupan normal. Begitu juga manusia di abad ke-21, tetapi pada tingkat yang jauh lebih besar.

Apa Hubungannya dengan EROEI?

Salah satu analisis yang paling komprehensif dan ketat dari EROEI pembangkit listrik yang berbeda adalah sepasang makalah oleh Weißbach et al¹. Para penulis menerapkan metodologi bottom-up yang seragam untuk menghitung biaya energi (dalam terajoule) yang disesuaikan dengan exergi (energi yang digunakan/berguna) yang tertanam dalam bahan, tenaga kerja dan pasokan bahan bakar yang dibutuhkan untuk membangun, mengoperasikan, dan menonaktifkan berbagai teknologi pembangkit listrik. Investasi energi yang digunakan ini dibagi menjadi energi yang dikembalikan — listrik yang dihasilkan selama masa pakai setiap jenis pembangkit listrik — untuk menghitung EROEI individu.

Para penulis juga membandingkan EROEI pabrik yang representatif dengan EROEI ekonomi, yang disebut “ambang batas ekonomis.” Ini didekati dengan rasio PDB suatu perekonomian terhadap konsumsi energi finalnya yang tidak tertimbang. Dalam praktiknya, PDB dibagi dengan total konsumsi energi akhir untuk periode waktu yang sama dibagi dengan biaya rata-rata dari konsumsi energi akhir tersebut. Hasil bagi yang dihasilkan menangkap nilai ekonomi dari "dividen energi" yang dibayarkan oleh bagian penghasil energi dari suatu perekonomian ke bagian perekonomian yang tidak menghasilkan energi.

Ambang batas ekonomi yang tinggi dan berkembang menggambarkan dunia dengan proses pengumpulan energi yang sangat efisien yang menghasilkan dividen energi yang besar sehingga memungkinkan ekonomi untuk melakukan diversifikasi, tumbuh, dan berkembang. Ambang batas ekonomi yang menurun menunjukkan sistem yang mengalami kontraksi dengan proses pengumpulan energi yang kurang efisien yang menekan sektor non-energi lainnya yang mengarah pada penurunan tingkat kemakmuran ekonomi.

Hasil analisis makalah ditunjukkan pada grafik di bawah ini.

Jelas bahwa angin dan matahari memiliki EROEI yang besarnya di bawah teknologi produksi listrik yang mapan. Mereka secara konsisten berkinerja lebih buruk daripada pembangkit listrik tenaga air, nuklir dan bahan bakar fosil, dan ketika penyimpanan energi disertakan, EROEI mereka semakin memburuk.

Kecuali untuk hidro, sebagian besar energi terbarukan tidak dapat mencapai ambang batas ekonomi impas. Dengan kata lain, mereka tidak bisa berdiri sendiri, berbicara dengan penuh semangat. Mereka akan gagal jika mereka harus mengirimkan energi untuk konstruksi, operasi dan dekomisioning mereka dan bergantung pada surplus energi yang ada dari bahan bakar fosil dan nuklir. Selain itu, memasukkannya ke dalam bauran energi kita saat ini sebagai pengganti bahan bakar fosil dan teknologi nuklir yang ada akan melemahkan kekayaan ekonomi kita saat ini.

Ada empat alasan utama energi terbarukan intermiten tidak sesuai:

1. Teknologi angin dan matahari membutuhkan sejumlah besar bahan berenergi tinggi yang mahal (baja, beton, tembaga, dan panel PV) relatif terhadap keluaran energi siklus hidupnya.
2. Angin dan matahari memiliki siklus hidup yang lebih pendek (20-30 tahun) daripada pembangkit yang menggunakan bahan bakar fosil, hidro atau nuklir (50-70), yang memulihkan biaya energi awal mereka dengan cepat dan memiliki periode operasi yang lebih lama untuk menghasilkan surplus.
3. Intermittensi angin dan matahari menghasilkan faktor kapasitas yang lebih rendah (keluaran energi aktual dari waktu ke waktu vs keluaran energi potensial) daripada hidro, nuklir, dan termal. Hal ini biasanya menghasilkan pembangunan berlebih sebesar 2-4x, yang membutuhkan lebih banyak material dan biaya investasi energi yang lebih tinggi.
4. Angin dan matahari yang terputus-putus membutuhkan tambahan penyangga melalui baterai agar listriknya berguna untuk jaringan. Penyimpanan energi bukanlah energi baru, hanya pergeseran waktu penggunaan listrik. Baterai sangat intensif energi untuk diproduksi dan selalu memiliki EROEI < 1. Akibatnya, setiap teknologi penghasil listrik yang membutuhkan baterai akan memiliki EROEI gabungan yang lebih rendah daripada komponen pembangkit itu sendiri, seperti yang ditunjukkan oleh hasil Weißbach.

Saat kami menghapus teknologi EROEI tinggi dan menggantinya dengan teknologi EROEI rendah, kami mengurangi total surplus energi yang mendukung kehidupan sehari-hari seperti yang kita kenal. Lebih banyak ekonomi yang akhirnya didedikasikan untuk kegiatan pengumpulan energi dengan mengorbankan sektor ekonomi lainnya. Ini bukan arah yang ingin dituju umat manusia setelah puluhan tahun mendapatkan keuntungan dari surplus energi yang tinggi yang secara langsung disebabkan oleh bahan bakar fosil.

Saatnya Menjadi Nuklir

Jadi apa yang dapat memenuhi kebutuhan listrik kita yang terus meningkat dengan EROEI tertinggi? Nuklir.

Nuklir menghasilkan energi surplus yang luar biasa seperti yang terlihat pada EROEI 75. Nuklir menghasilkan lebih dari dua kali energi surplus gas alam dan batu bara.

Manfaat nuklir dari tiga faktor penting: ia menggunakan bahan bakar padat energi (3.5% uranium yang diperkaya memiliki 3,900GJ/kg) relatif terhadap biaya energi bahan bakar produksi; beroperasi pada faktor kapasitas tertinggi dari semua teknologi penghasil listrik yang tersedia; dan memiliki siklus hidup yang berguna terpanjang. Pembangkit nuklir yang dibangun hampir enam puluh tahun yang lalu masih beroperasi hari ini dengan faktor kapasitas yang hanya dapat diimpikan oleh para pendukung angin dan matahari.

Mayoritas pembangkit nuklir masih menggunakan desain reaktor yang sama (air bertekanan) dari tahun 1950-an, tetapi ini menunjukkan bahwa R&D saat ini ke dalam teknologi nuklir baru dapat menghasilkan pembangkit EROEI yang lebih tinggi lagi. Sebagai teknologi surplus energi tertinggi untuk mengubah energi primer (atom) menjadi energi yang berguna (listrik), tenaga nuklir harus menjadi teknologi utama untuk sebagian besar produksi listrik baru kita.

Penambangan Bitcoin: Alat Untuk Energi yang Lebih Baik

Selain politik, dengan menghubungkan penambangan Bitcoin, sumber permintaan listrik skala besar yang paling portabel dan fleksibel di dunia dengan nuklir, umat manusia dapat mendorong surplus energinya ke tingkat yang lebih tinggi. Alih-alih membangun EROEI rendah, energi terbarukan yang terputus-putus seperti angin dan matahari, tujuan kami adalah mendorong pengembangan pembangkit nuklir EROEI tinggi menggunakan atribut unik penambangan Bitcoin sebagai insentif.

Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan beban permintaan yang besar dan stabil mengingat faktor kapasitas tinggi yang diperlukan. Penambangan Bitcoin menawarkan jenis profil beban ini. Dengan menggunakan skala dan stabilitasnya, penambang Bitcoin dapat mencari lokasi bersama dengan proyek nuklir baru untuk menyerap produksi listrik mereka sebelum pengiriman pembangkit sepenuhnya dibutuhkan di jaringan. Kemudian, dengan fleksibilitas dan portabilitas yang melekat, para penambang yang mendukung dapat mencabut dari satu pabrik dan pindah ke proyek baru berikutnya. Seiring dengan kebutuhan energi masyarakat yang terus meningkat, kami dapat memastikan bahwa pasokan listrik EROEI tinggi yang telah dibangun ini siap dan menunggu.

Energi Adalah Mata Uang Nyata

“Energi adalah satu-satunya mata uang universal: salah satu dari banyak bentuknya harus diubah untuk menyelesaikan apa pun.”² – Vaclav Smil, penulis “Energi Dan Peradaban: Sejarah.”

Uang hanyalah klaim energi. Masalah dengan uang kertas adalah bahwa uang itu terputus dari energi karena tidak ada dukungan dari aset yang langka dan berbasis energi, dan oleh manipulasi pemerintah yang terus-menerus.

Bitcoin, di sisi lain, adalah perwujudan energi moneter paling murni hingga saat ini. Ini adalah klaim yang jelas, langsung dan tidak dimanipulasi tentang nilai ekonomi energi. Mekanisme konsensus bukti kerja Bitcoin memungkinkan hal ini. Menjadi jaringan yang paling terdesentralisasi di dunia akan memastikannya tetap seperti ini di masa depan. Kami baru sekarang mulai memahami betapa kuatnya proof-of-work dalam reorientasi upaya manusia menuju teknologi penghasil energi bersih yang sangat positif.

Energi intermiten, seperti yang saat ini dikejar oleh para pendukungnya, hanya akan mengurangi surplus energi dunia saat ini, yang mengakibatkan penurunan standar hidup yang menyakitkan. Jelas bahwa beberapa teknologi produksi listrik lebih unggul daripada yang lain berdasarkan energi bersih dan tanpa memahami hal ini, pilihan kita akan menghasilkan konsekuensi yang tidak diinginkan yang parah. Krisis energi 2022 di Eropa mengungkapkan sistem yang lebih rapuh daripada yang kita pahami sebelumnya dan dapat menandakan seperti apa kondisi masa depan — kenaikan biaya dan pasokan yang terputus-putus.

Untungnya, Bitcoin dapat memperbaikinya. Penambangan Bitcoin yang dipasangkan dengan pengembangan proyek nuklir baru dapat membantu membalikkan arah ini dan memperluas surplus energi dunia untuk menggerakkan abad ke-21.

Catatan

1 Weißbach dkk., Energi 52 (2013)
https://festkoerper-kernphysik.de/Weissbach_EROI_preprint.pdf

Weißbach dkk., EPJ Web of Conferences 189 (2018) https://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/pdf/2018/24/epjconf_eps-sif2018_00016.pdf

Data mentah untuk bagan: http://tinyurl.com/z7329lh

2 “Energi dan Peradaban: Sebuah Sejarah,” Vaclav Smil (2017).

3 Beberapa kehati-hatian disarankan saat mempertimbangkan perhitungan EROEI:

Pertama, metodologi penting. Apakah pendekatan top-down (biaya energi yang berasal dari biaya fiat) atau bottom up (biaya energi yang berasal dari jumlah material dan proses manufaktur)? Yang pertama dapat dengan mudah mengacaukan fiat dengan unit energi yang memberikan hasil yang tidak berguna. Yang terakhir, meskipun membutuhkan lebih banyak usaha, lebih akurat.

Kedua, meskipun EROEI adalah rasio sederhana untuk dihitung, belum ada definisi standar tentang batasan sistem yang digunakan saat menentukan pembilang dan penyebut. Beberapa analis hanya mempertimbangkan biaya bahan bakar. Lainnya termasuk biaya pabrik. Sedangkan yang lain lagi meliputi biaya pabrik dan tambahan biaya hulu yang dikeluarkan untuk dapat membangun pabrik tersebut. Weißbach dkk. menerapkan definisi batas yang seragam selama penilaian siklus hidup penuh untuk setiap jenis pembangkit listrik. Total energi juga disesuaikan dengan energi yang digunakan (exergy) yang diinvestasikan dan dikembalikan untuk setiap jenis pembangkit. Ini menghasilkan salah satu analisis terbersih yang tersedia.

Ketiga, EROEI bergantung pada lokasi. Lokasi yang lebih berangin memiliki energi yang lebih besar yang dikembalikan pada energi yang sama yang diinvestasikan. Hal yang sama berlaku untuk lokasi yang lebih cerah untuk matahari. Pembangkit bahan bakar fosil juga akan memiliki EROEI yang bervariasi tergantung pada kedekatannya dengan pasokan bahan bakar dan kualitas bahan bakar yang tersedia.

Bahkan EROEI bahan bakar fosil seperti batu bara dan minyak umumnya menurun seiring waktu. Sementara energi yang tertanam dalam komposisi kimia dari batubara dan minyak dengan kadar yang sama adalah sama antara stok yang berbeda, energi yang dibutuhkan untuk mengumpulkan stok tersebut secara historis meningkat. Penemuan-penemuan baru umumnya lebih jauh dari konsumsi akhir dan membutuhkan lebih banyak energi untuk mengekstraknya. Pengeboran laut dalam saat ini jauh lebih mahal dalam hal energi daripada pengeboran di Ladang Minyak Texas Timur selama tahun 1940-an ketika lapangan masih muda.

Terakhir, seperti banyak analisis data, EROEI dapat dimanipulasi untuk membenarkan bias pribadi dan tujuan politik. Namun, EROEI memiliki nilai untuk analisis surplus energi relatif. Dengan batas-batas sistem yang konsisten dan metodologi perhitungan yang ditentukan, ia menawarkan cara standar untuk membandingkan energi bersih yang dihasilkan oleh berbagai teknologi pembangkit listrik tanpa memperhatikan ROI fiatnya yang sering terdistorsi.

Ini adalah posting tamu oleh John Thompson. Pendapat yang diungkapkan sepenuhnya milik mereka sendiri dan tidak mencerminkan pendapat BTC Inc atau Majalah Bitcoin.

• Coinsmart. Pertukaran Bitcoin dan Crypto Terbaik Eropa.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. AKSES GRATIS.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Uji Coba Gratis.
• Sumber: https://bitcoinmagazine.com/culture/bitcoin-and-nuclear-can-save-the-world