Wewnętrzne chłodzenie zanurzeniowe: zalety i wady szybko rozwijającej się praktyki wydobywania bitcoinów

Chłodzenie immersyjne stało się szybko rozwijającą się techniką zwiększania wydajności platformy do wydobywania bitcoinów, z wieloma zaletami, wadami i szczegółami do rozważenia.

Konferencja Górnicza Scotta, który odbył się w Round Rock w Teksasie 7 i 8 lutego, obejmował panel zatytułowany „Immersion” z pięcioma panelistami: David Branscum (dyrektor ds. rozwoju biznesu w Chłodzenie zanurzeniowe Midasa), Justin Podhola (założyciel i prezes Elite Mining Inc.), Scot Johnson (dyrektor generalny Cyfrowa łopata), Jonathan Yuan (właściciel Ogrzewane monetami LLC) oraz Gary Testa (prezes i dyrektor generalny Płyny inżynieryjne); a moderował ją Tone Vays (prowadzący Nieskonfiskowalna Konferencja i zachłanni Bitcoiner).

Paneliści powszechnie zgodzili się, że chłodzenie immersyjne jest przyszłością kopania bitcoinów, a poniżej znajduje się podsumowanie tego panelu z lekkim wprowadzeniem do kopania dla niewtajemniczonych.

Wydobywanie bitcoinów w skrócie

Wydobywanie w sieci Bitcoin to proces zarówno dodawania transakcji do otwartej księgi, znanej jako blockchain, jak i zabezpieczania historii tych transakcji w taki sposób, że modyfikowanie tej księgi przez dowolny podmiot jest niepraktyczne pod względem obliczeniowym, energetycznym i finansowym.

Wydobywanie bitcoinów odbywa się głównie za pomocą układu scalonego ASIC (specyficznego dla aplikacji), potocznie znanego jako „urządzenie wydobywcze” dla pojedynczego systemu komputerowego, który ma na celu rozwiązanie trudnego obliczeniowo problemu, który sieć zaakceptuje. Górnicy bitcoinów konkurują ze sobą, aby wydobyć kolejny blok w łańcuchu bloków, a protokół nagradza dotację blokową dla odnoszącego sukcesy górnika, obecnie 6.25 bitcoina (koncepcja ta jest rozszerzona w sekcji „Dodatkowe informacje” poniżej), a także dowolnej sieci opłaty transakcyjne zawarte w tym bloku.

Proces obliczania skrótu SHA-256, który ma zostać zaakceptowany przez sieć, trudny pod względem obliczeniowym problem, który próbują rozwiązać górnicy, celowo wymaga dużych zasobów.

Chociaż ten proces działa w celu ograniczenia liczby bloków znajdowanych każdego dnia, zmusza również górników do „udowodnienia”, że ich praca obliczeniowa została wykonana uczciwie i poprawnie zgodnie z zasadami protokołu, zanim bloki zostaną dodane do księgi — co jest znane jako dowód Praca. Górnicy, którzy zabezpieczają sieć Bitcoin za pomocą ASIC poprzez dowód pracy, pozwalają na uczciwe i losowe rozpowszechnianie nowych monet w sposób zdecentralizowany, w przeciwieństwie do innych metod zabezpieczania protokołu, takich jak dowód stawki, które mają na celu wynagradzanie najbogatszych członków sieci. W protokole Bitcoina wieloryby — wielcy posiadacze bitcoinów — nie otrzymują nagród ani nie służą do ochrony sieci ze względu na akumulację bitcoinów.

Chociaż to wyjaśnienie kopania bitcoinów jest poważnie skrócone, podstawowa koncepcja jest określona i możemy rozpocząć badanie systemów wydobywczych chłodzonych powietrzem i chłodzonych zanurzeniowo.

Uwaga: terminy „ASIC” i „górnictwo” są używane zamiennie poniżej. Paneliści omówili jedynie instalację i korzyści płynące z „jednofazowego” chłodzenia zanurzeniowego.

Chłodzenie zanurzeniowe Air Versus dla górników bitcoin

Ogólnie rzecz biorąc, platformy wydobywcze są zaprojektowane z wentylatorami o dużej prędkości, które wymuszają przepływ powietrza przez wewnętrzne komponenty ASIC w celu aktywnego chłodzenia tablic mieszających — chipów komputerowych, które mieszają się dzień i noc, aby rozwiązać wspomniany wcześniej trudny pod względem obliczeniowym problem.

Obliczenie energii zużywanej na hash może być bardziej wydajne i zmniejszyć ogólne koszty operacyjne dla górnika, jeśli konfiguracja może skutecznie odprowadzić ciepło generowane przez hashboardy. Nadrzędnym celem chłodzenia platform górniczych jest zapewnienie jak największego chłodzenia przy możliwie najniższych kosztach. Wydobywanie bitcoinów „chłodzone powietrzem” to tradycyjna i prosta metoda zarządzania ogrzewaniem i chłodzeniem swoich platform wydobywczych za pomocą wentylatorów wentylacyjnych i zwykłego powietrza atmosferycznego.

„Chłodzone zanurzeniowo” wydobycie Bitcoin działa również w celu zarządzania ogrzewaniem i chłodzeniem platform wydobywczych, ale z pompami obiegowymi i specjalnymi płynami zaprojektowanymi do pracy z elektroniką zamiast powietrza.

Poniżej znajdują się poglądowe przykłady systemów chłodzonych powietrzem i zanurzeniowo:

Zanurzenie to praktyka polegająca na całkowitym zanurzeniu lub zanurzeniu wiertnicy w cieczy przewodzącej ciepło o lepszych właściwościach izolacyjnych niż zwykłe powietrze. Być może początkowo jest to sprzeczne z intuicją, zanurzenie energetyzowanej elektronicznej platformy wydobywczej w specjalnie zaprojektowanym płynie pozwala na lepsze usuwanie ciepła z zawsze gorących i mieszających się chipów komputerowych.

ASIC może haszować wydajniej, jeśli otrzyma stałą, optymalną temperaturę i będzie dłużej wydobywać bitcoiny za pomocą specjalnie zaprojektowanych płynów usuwających ciepło. Wyobraź sobie, że po biegu musisz się ochłodzić — szybciej i skuteczniej zanurzysz się w chłodnej kałuży wody, niż po prostu stać na zewnątrz, aby powietrze stopniowo Cię ochłodziło.

Ten sam proces myślowy można zastosować do chipów komputerowych ASIC, które wymagają ostygnięcia. Ciecz ma większą zdolność przenoszenia ciepła niż powietrze, dzięki czemu jest idealnym medium chłodzącym. Górnicy są przede wszystkim zainteresowani uzyskaniem optymalnego natężenia przepływu powietrza lub płynu dielektrycznego przez tablice. Czynnik chłodzący przemieszcza się nad rozpraszaniem ciepła radiatory na poszczególnych chipach i przenosi energię cieplną z gorętszej powierzchni (radiatora chipa) do chłodniejszej substancji (powietrza lub cieczy) — utrzymując w ten sposób temperaturę niezbędną do utrzymania prawidłowego działania chipa. Ciecze są znacznie bardziej skuteczne w odprowadzaniu ciepła z dala od źródła ciepła w porównaniu z powietrzem w skali 1,200 razy lub większą wydajność.

Podobnie jak w przypadku każdej elektroniki z biegiem czasu, ASIC ostatecznie ulega ciągłemu przymusowi haszowania i ulega awarii, odpowiednio określane jako „wskaźnik zgonów” lub „wskaźnik awarii” platform wydobywczych. Objawy wysokich, długotrwałych temperatur pracy, które powodują trwałe uszkodzenie wiórów obejmują: ucieczka termiczna poprzez zwiększone prądy upływu, wyższe błąd kwantyzacji szybkość ze względu na malejący stosunek sygnału do szumu, nieodwracalnie przegrzewające się tranzystory i dodatkowe utrata kontroli tranzystora. Zmniejszenie śmiertelności swoich platform poprzez optymalizację ogrzewania i chłodzenia z kolei zapewni dodatkowe zyski. W tym przypadku chłodzenie zanurzeniowe może pomóc zmniejszyć śmiertelność, aby wykorzystać długowieczność platformy wydobywczej i zwrócić oszczędności z powrotem do budżetu górnika.

Nazwa gry wydobywczej to efektywne skalowanie operacji przy minimalnych dodatkowych kosztach, tak że umiejętność skalowania operacji wydobycia bitcoinów jest formą sztuki, wyrażoną za pomocą bezwzględnych wydatków.

Zalety chłodzenia zanurzeniowego

Jak wspomniano, chłodzenie zanurzeniowe może zmniejszyć śmiertelność maszyn wydobywczych. Chłodzenie immersyjne pozwala również na łatwiejsze przetaktowywanie ASIC, praktyka, która polega na zwiększeniu liczby terahaszy na sekundę (TH/s) platformy wydobywczej, ale w podobny sposób zwiększy zużycie energii i wytwarzanie ciepła.

Bez środków, aby odpowiednio złagodzić dodatkowe obciążenie cieplne, ASIC może stać się zawodny lub całkowicie zawieść. Na przykład wstępnie skonfigurowany układ ASIC określony dla 100 TH/s przy 3,000 watów może zostać przetaktowany do 140 TH/s, ale przy 5,000 watów, co oznacza, że ​​całkowita szybkość mieszania na ASIC wzrosła, ale wzrosła również energia zużywana na terahasz na sekundę. Precyzyjne dostrojenie mechanizmu podkręcania może skutkować optymalną wydajnością energetyczną mieszania.

Zwiększając moc mieszającą na ASIC przy jednoczesnym poświęceniu dodatkowych wydatków na energię, można faktycznie zaoszczędzić pieniądze na zmniejszeniu całkowitego śladu urządzenia wydobywczego. Na przykład 1 megawat mocy może obsłużyć 333 chłodzone powietrzem platformy górnicze o wstępnie skonfigurowanych 3,000 watów każda, podczas gdy dzięki overclockingowi z chłodzeniem immersyjnym ten 1 megawat może obsłużyć 200 lub 250 platform wydobywczych o mocy 4,000 lub 5 watów każda. generowanie oszczędności kosztów poprzez wymaganie mniejszej liczby platform wydobywczych na megawat. Co więcej, zmniejszenie liczby górników zmniejsza również wymagania dotyczące wielkości obiektów i zmniejsza potrzeby personelu na miejscu. Rosnąca moc haszowania daje większe możliwości zarobienia większej ilości bitcoinów, a tym samym kontynuowania operacji skalowania.

Kolejną zaletą górnictwa chłodzonego zanurzeniowo jest eliminacja osadzania się cząstek powietrza na wiórach górniczych, które z czasem pogarszają wydajność wiertnicy, jeśli nie są regularnie czyszczone. Ponieważ na powierzchni chipa gromadzą się cząstki stałe, chip nie jest w stanie skutecznie emitować ciepła i podtrzymywać działanie. Te cząstki powietrza są zazwyczaj w pewnym stopniu odfiltrowywane w systemach chłodzonych powietrzem, ale nie są odfiltrowywane całkowicie. Filtry powietrza mogą eliminować cząstki stałe tylko do określonego rozmiaru w oparciu o klasę filtra, a wyższe wartości filtrów powodują większe spadki ciśnienia we wspomnianych filtrach, potencjalnie pozbawiając ASIC niezbędnego przepływu powietrza do pomyślnego działania bez podnoszenia silników wentylatorów wlotowych lub wyciągowych, oraz w konsekwencji koszty elektryczne dla zwiększonych silników. Górnictwo chłodzone zanurzeniowo jest procesem półzamkniętym, dzięki któremu układy ASIC są ładne, czyste i ogólnie bezpieczniejsze, podczas gdy górnictwo chłodzone powietrzem pobiera wszystko, co znajduje się w powietrzu i przepuszcza je przez układ ASIC, takie jak cząstki pyłu, pyłki i pozostałości smogu.

Dodatkową korzyścią wynikającą z wyeliminowania gromadzenia się cząstek poprzez chłodzenie zanurzeniowe może być ustawienie sklepu w warunkach geograficznych z powietrzem atmosferycznym o niskiej jakości, które w przeciwnym razie uszkodziłoby chipy komputerowe szybciej niż normalnie w konfiguracji chłodzonej powietrzem. Lokalizacje o ekstremalnych klimatach, ale obiecujące źródła energii stają się potencjalnie opłacalne dzięki wdrożeniu górnictwa chłodzonego zanurzeniowo, gdzie wydobycie chłodzone powietrzem może być nieuzasadnione ze względu na złe warunki atmosferyczne. Chłodzenie zanurzeniowe może nadal przesuwać granice wydobycia w odległe regiony, które wcześniej byłyby niekorzystne dla systemów chłodzonych powietrzem.

Czasami pomijanym aspektem w górnictwie jest czysty hałas generowany przez pojedynczy układ ASIC, zwykle w zakresie od 70 do 80 decybeli (dB) lub podobny do dźwięku odkurzacza… 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu, wszystko cały rok. Chłodzone powietrzem wiertnice górnicze mogą być osłonięte materiałem tłumiącym dźwięk, aby zmniejszyć hałas o około 10 do 20 dB, jeśli są dobrze wykonane. Jednak chłodzenie zanurzeniowe praktycznie eliminuje nieznośny hałas operacyjny ASIC do niewykrywalnego hałasu tła. Może to być szczególnie użyteczną zaletą, jeśli kopanie w domu ze współlokatorami lub innymi osobami, a propagacja hałasu jest problemem.

Dodatkowo, chłodzenie immersyjne jest bardziej ekologicznym podejściem do wydobywania bitcoinów, ponieważ ciepło odprowadzane przez układy ASIC można całkowicie odzyskać i ponownie wykorzystać do ogrzewania woda bieżąca, basen i ogrzewanie podłogowe jako kilka przykładów. Wiele firm już korzysta z tego oddawania ciepła poprzez uzupełnienie pierwotnych systemów grzewczych, takich jak Mądre górnictwo, Gorąca kopalnia i Energia Ming (autor nie może zweryfikować jakości ani ważności wymienionych firm i produktów).

Chociaż z pewnością nie jest konieczne integrowanie wydobywania bitcoinów z tymi systemami pozalekcyjnymi, zmarnowane ciepło z platform wydobywczych można rzeczywiście wykorzystać do zmniejszenia wydatków na domowe systemy grzewcze – i równie dobrze można zarobić trochę pieniędzy na energii zużytej do domu ogrzewanie.

Chociaż nie zostało to wyraźnie omówione na panelu, wdrożenie chłodzenia zanurzeniowego oznacza zmniejszenie e-odpadów ze względu na zmniejszony wskaźnik awaryjności platformy górniczej. Na podstawie ogólnie bezpodstawna obawa, minimalizacja e-odpadów jest bezpośrednio skorelowana ze zwiększonymi oszczędnościami dla górnika. Jak wspomniano wcześniej, cięcie kosztów i negowanie zbędnych wydatków ma kluczowe znaczenie dla skalowania działalności i zwiększania zysków. Obawa, że ​​ziemskie wysypiska będą przepełnione e-odpadami z urządzeń wydobywczych, byłaby bezpośrednim naruszeniem celów, które ci sami górnicy dążą do osiągnięcia: ściskania i rozciągania każdego ostatniego satoshi poświęconego na utrzymanie bezawaryjnej pracy.

Podsumowując, chłodzenie zanurzeniowe eliminuje korozyjne gromadzenie się cząstek w powietrzu, a po prawidłowym przetaktowaniu może nawet wydłużyć żywotność platformy wydobywczej, a także wypompować dodatkowe terahasze na sekundę — skutecznie oszczędzając pieniądze na liczbie platform wymaganych do uzyskania równoważnej szybkości mieszania chłodzonych powietrzem platform górniczych. Jeśli ktoś sobie tego życzy, ciepło odpadowe można również przeznaczyć, aby zwrócić dodatkowe oszczędności do kieszeni górnika w postaci zmniejszonych rachunków za media.

Oczywiście istnieją również „wady” pracy z chłodzeniem immersyjnym, które należy dokładnie rozważyć przed podjęciem decyzji, który system chłodzenia jest najlepszy dla danej konfiguracji.

Wady chłodzenia zanurzeniowego

Chociaż nie zostały one dokładnie omówione przez panelistów, a może nawet przemilczane, istnieją wady chłodzenia zanurzeniowego, które mogą onieśmielać lub po prostu frustrować nowych górników, którzy chcą wejść do branży.

Historycznie koszt budowy immersyjnych platform wydobywczych był ekonomicznie zaporowy, ale stał się bardziej dochodowy niż miało to miejsce pięć czy sześć lat temu. Mimo to wymagany kapitał początkowy stanowi wyzwanie dla tych, którzy chcą zanurzyć palce w górnictwie chłodzonym zanurzeniowo. Inną perspektywą jest to, że komponenty, takie jak płyn dielektryczny, mogą być drogie, ale mogą być postrzegane jako forma „ubezpieczenia”, aby zapewnić, że wiertnica będzie działać z maksymalną potencjalną oczekiwaną żywotnością.

Modyfikowanie sprzętu do chłodzenia zanurzeniowego wymaga zrozumienia zarówno używanego płynu, jak i używanego sprzętu górniczego, ponieważ niektóre płyny mogą działać lepiej z niektórymi platformami niż inne płyny i na odwrót. W praktyce projekt będzie zależał od aplikacji. Rozsądne jest również zapewnienie nie tylko kompatybilności płynu z proponowanym sprzętem, ale także odpowiedniego oprogramowania układowego, na którym działa ten sprzęt. Bez uprzedniego zbadania kompatybilności płynu, oprogramowania układowego i sprzętu, ASIC może nie działać po zanurzeniu. Chociaż nie jest to technicznie wada, ten krok badawczo-rozwojowy może zniechęcić górników po prostu chcących podłączyć platformę wydobywczą i nazwać to dniem.

Dobór, wybór i projektowanie elementów systemu chłodzonych zanurzeniowo, takich jak rurociągi, zbiorniki i pompy, wymagają dodatkowych badań i czasu na konfigurację. Czynnik chłodzący musi być recyrkulowany między zbiornikiem a wymiennikiem ciepła z precyzyjną prędkością, w przeciwnym razie wiertnica może się przegrzać. Jeśli przepływ cieczy jest zbyt wolny, ciepło nie zostanie odpowiednio usunięte z radiatorów chipa, a jeśli przepływ cieczy jest zbyt szybki, wymiana ciepła chip-ciecz nie nastąpi odpowiednio i układ ASIC się przegrzewa. Nie wspominając już o tym, że jeśli zbiornik, pompa i połączony system rurociągów nie zostaną szczelnie zamknięte, wtedy droga ciecz dielektryczna będzie wyciekać i potencjalnie niweczyć wzrost wydajności mieszania.

Instalacje chłodzone powietrzem podobnie wymagają przemyślenia inżynieryjnego przy doborze, wyborze i projektowaniu systemów wentylacyjnych i wszelkich obudów redukujących dźwięk, ale chłodzenie zanurzeniowe jest stosunkowo bardziej złożone w swoim wykonaniu dla początkującego górnika Bitcoin.

W pewnym momencie konieczna będzie naprawa, konserwacja lub po prostu przeniesienie ASIC. Ze względu na oleiste właściwości nieprzewodzącego płynu stosowanego w zastosowaniach chłodzenia zanurzeniowego, wymagane byłoby oczyszczenie sprzętu przed konserwacją – ogólnie rzecz biorąc, raczej niechlujny krok, którego unika się w przypadku platform górniczych chłodzonych powietrzem. Być może jest to bardziej zbliżone do scenariusza „wybierz truciznę” między czyszczeniem irytującego oleju w układach chłodzenia zanurzeniowego a czyszczeniem żrących, drobnych cząstek w układach chłodzenia powietrzem.

Myśli końcowe

Podsumowując, chłodzone powietrzem platformy górnicze można szybko i łatwo rozpocząć, ale wymagają kompromisów, które muszą zostać sprawdzone przez każdego, kto poważnie chce zająć się wydobyciem. Paneliści gorąco zachęcali każdego, kto jest w stanie wesprzeć zalecenia dotyczące instalacji platformy wydobywczej, aby spróbował wydobycia w domu. Jeśli nie wydobywasz ze względu na skalowanie, spróbuj wydobyć głębszą, praktyczną wiedzę o sieci Bitcoin za kulisami, jednocześnie układając nie-KYC bitcoin z premią.

Niektórzy paneliści postawili hipotezę, że chłodzone powietrzem wydobywanie bitcoinów może nie być wystarczające dla stale ewoluujących, energochłonnych komputerów. Coraz bardziej zaawansowana konstrukcja chipów może ostatecznie wymagać chłodzenia zanurzeniowego, jeśli powietrze nie jest w stanie poradzić sobie z obciążeniem cieplnym platformy. Ponieważ pojedyncze platformy wydobywcze Bitcoin i całe operacje wydobywcze nadal przesuwają granice wydajności haszowania, chłodzenie immersyjne może stać się najbardziej znaczącą metodą dla górników, aby zwiększyć łączne współczynniki haszowania i zmniejszyć ogólne wydatki. Dodatkowo, wraz ze wzrostem kosztów sprzętu, propozycja wartości chłodzenia zanurzeniowego staje się bardziej atrakcyjna dzięki maksymalizacji żywotności platformy wydobywczej, która zasadniczo pozostanie prawdziwa na zawsze.

Jeśli zajmujesz się wydobywaniem bitcoinów, dołącz do odpowiednich wydarzeń, grupy czatowe i lokalne spotkania są niezbędnymi narzędziami do nauki porad i trików w branży. Nie od razu Rzym zbudowano i praktycznie wszyscy dzisiejsi górnicy Bitcoin na dużą skalę również zaczynali od zera. Kontakty towarzyskie i nawiązywanie kontaktów z innymi górnikami mogą również tworzyć potencjalnych partnerów biznesowych, takich jak właściciel ziemi z tanią energią elektryczną, ale bez kapitału lub doświadczony górnik z platformami w gotowości, który potrzebuje taniej energii elektrycznej i infrastruktury fizycznej, lub inwestor venture capital z know-how, ale brak orientacji technicznej. Te spotkania mają na celu znalezienie yin do twojego yang, brakującego elementu w Twojej układance wyszukiwania bitcoinów.

Ostatnia uwaga dla nowych górników niepewnych wydobycia bitcoinów jako opłacalnego zawodu: dyrektor generalny Whinstone, Chad Everett Harris, udzielił kilku pozytywnych rad górnikom zaintrygowanym rozpoczęciem własnej działalności wydobywczej, gdy powitał naszą grupę wycieczkową w zakładzie górniczym Whinstone w Rockdale. Każdy może to zrobić.

Whinstone powstał w wyniku dyskusji w Chipotle na temat niektórych burrito zaledwie cztery lata temu, według Harrisa, gdzie on i trzech innych (Jason Les, Ashton Harris i David Schatz) skupili całą swoją uwagę na wydobywaniu bitcoinów, mimo że żaden z nich nie miał wcześniejszego doświadczenia z operacje wydobywcze na dużą skalę. To była podróż i proces uczenia się — Harris przypisuje swój sukces przeplataniu swoich ekspansywnych działań z lokalną społecznością, obejmując populację i angażując się w poprawę standardów życia zarówno swoich pracowników, jak i społeczności Rockdale.

Dodatkowe informacje

Nagroda za blok wynosi obecnie 6.25 bitcoina i będzie zmniejszana o 50% co 210,000 10 bloków. Każdy blok jest dodawany do księgi średnio co 21,000,000 minut, co odpowiada obniżeniu nagrody za blok przez około cztery lata. Jest to niesławny limit podaży kontrolowanych przez bitcoin wynoszący 2140 XNUMX XNUMX bitcoinów, który ogranicza całkowitą liczbę bitcoinów, jakie kiedykolwiek krążą. Szacuje się, że do roku XNUMX wszystkie bitcoiny zostaną wydobyte, a nagroda za blok będzie składała się wyłącznie z opłat transakcyjnych, które teoretycznie będą wystarczające, aby zapłacić górnikom za ich pracę w zakresie zabezpieczania sieci.

To jest gościnny post autorstwa Okady. Wyrażone opinie są całkowicie ich własnymi i niekoniecznie odzwierciedlają opinie BTC, Inc. lub Bitcoin Magazine.

• Coinsmart. Najlepsza w Europie giełda bitcoinów i kryptowalut.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. DARMOWY DOSTĘP.
• CryptoJastrząb. Radar Altcoin. Bezpłatna wersja próbna.
• Źródło: https://bitcoinmagazine.com/business/guide-to-immersion-cooling-bitcoin-mining