Por que Bitcoin é o futuro de nossa rede de energia

Aqui vai um artigo completo e fácil de ler baseado em minhas recentes Discussão no Twitter, parte um sobre Bitcoin e o futuro nuclear de nossa rede de energia. Na primeira parte, descrevo as narrativas sobre os mercados de energia em geral e o uso de energia do Bitcoin, abordo alguns fatos e insights do setor e ofereço algumas das minhas opiniões pessoais ao longo do caminho para uma leitura esperançosamente agradável.

Mas antes de começar, quero fornecer meu próprio histórico, já que é relevante para o tópico hoje. Sou engenheiro químico formado (bacharelado e mestrado) e tenho trabalhado como engenheiro-chefe no espaço de tecnologia nuclear avançada nos últimos anos, então este tópico parece em casa.

Quero dar um alô de antemão a algumas das referências que uso e cito abaixo. Nenhum é maior ou melhor do que Lynn Alden — Eu pego gráficos e informações de seu boletim recente para cobrir uma parte deste tópico, todos deveriam lê-lo SUA PARTICIPAÇÃO FAZ A DIFERENÇA.

Os outros recursos que citarei são os seguintes (sem ordem específica):

1. "Relatório do segundo trimestre de 2 do Bitcoin Mining Council
2. Artigo da Square sobre o uso de energia do Bitcoin
3. "Somente os fortes sobrevivem” de Allen Farrington

Tendo isso fora do caminho, vamos começar a partir do básico. Qual é a inovação no Bitcoin? Aqui está uma lista que eu gosto, tirada do artigo recente de Farrington:=

1. O algoritmo de prova de trabalho
2. O ajuste de dificuldade
3. A unidade monetária nativa que é capaz de emergir endogenamente
4. Socialmente, a inovação é um livro-razão distribuído imutável e invencível

Para conseguir isso, o Bitcoin precisa ter um vínculo com o mundo físico: energia. O gasto de energia é o elo entre o mundo real e o mundo digital. Henry Ford propôs isso em 1921, ter uma moeda apoiada por energia para o mundo.

Ford propôs o seguinte critério de design para um dinheiro universal que libertaria o mundo em 1921:

1. Apoiado pela energia
2. Não confiscável
3. Abastecimento fixo
4. Controle externo do governo

Não havia nada que satisfizesse esses critérios de design antes, até o surgimento do bitcoin. Bitcoin é um avanço da engenharia. Será a maior invenção/descoberta da história humana quando nós, humanos, alcançarmos seu brilho. Eu a trato como semelhante à descoberta do fogo pelos primeiros humanos que impulsionaram a civilização.

Michael Saylor cobriu isso com Robert Breedlove no show deste último. Ele passou por descobertas humanas que foram cruciais para o avanço da civilização como um todo e colocou o Bitcoin nessa faixa.

Agora que tiramos isso do nosso caminho, vamos primeiro pela energia e colocar o uso de energia do Bitcoin em termos relativos ao consumo total de energia do mundo. O mundo usa um pouco ao norte de 173,000 terawatts-hora (TWh) de energia por ano. Essa é toda a energia acessível para nós humanos?

Não. Veja abaixo o consumo de energia dos EUA em 2020, por exemplo. Dos 92.9 quads de energia disponíveis, apenas 30.6 quads são usados ​​para serviços de energia. Portanto, quase dois terços são energia rejeitada por vários motivos. Se nos tornarmos mais eficientes, podemos extrair muito mais.

Além disso, há muito mais fontes de energia entrando em operação e sendo trabalhadas, o que aumenta ainda mais o total de fontes de fornecimento de energia disponíveis. Então, em poucas palavras, há uma quantidade decente de energia sendo usada, muita sendo desperdiçada e muito mais por vir.

Agora, quanto é o gasto de energia do Bitcoin usado para manter o consenso de prova de trabalho? De acordo com a Universidade de Cambridge, a taxa de consumo de energia anualizada (pico) do Bitcoin é de cerca de 103 TWh atualmente e chegou a 190 TWh no início do ano, devido ao êxodo da mineração de bitcoin da China este ano.

Quanto é 103 TWh comparado a 173,000 TWh? Isso é 0.06%. É isso. Mesmo se você pegar os 190 TWh do início do ano, ainda é apenas cerca de 0.1%. Portanto, o Bitcoin usa apenas um décimo de 1% da energia total do mundo. É isso. Vamos acertar este fato.

O uso de energia do Bitcoin é simplesmente um erro de arredondamento em relação ao uso global de energia. Os cientistas que geralmente apresentam números de uso de energia para o mundo podem facilmente errar de 1% a 2% em qualquer direção, e estamos falando de um décimo disso aqui. Simplesmente muito pouco.

O uso de energia do Bitcoin aumentaria com o tempo? sim. Se o bitcoin tiver sucesso em se tornar a “moeda energética” do mundo, seu gasto de energia terá que aumentar para defender o consenso de prova de trabalho e a rede. Se seu valor para os seres humanos aumenta, também aumentaria seu uso de energia.

Mas a energia do Bitcoin será para sempre um erro de arredondamento em relação aos números globais de consumo de energia. Faremos a matemática mais tarde, mas seu uso de energia não excederá sua utilidade de longo prazo (não importa quão grande ou pequena ela se torne ao longo do tempo). Alden cobriu isso em seu artigo citado acima de forma surpreendente.

Agora, o que a grande mídia está lhe dizendo? Veja abaixo um trecho revelador. Você vê esses tipos de mensagens o tempo todo. Acabamos de estabelecer acima que elas não são verdadeiras. Se alguma coisa, o Bitcoin usa muito pouca energia para sua utilidade relativa para o mundo hoje, como estabeleceremos a seguir. A grande mídia está dando um gás em você.

Antes de mergulharmos na matemática da energia, vamos apontar algumas das utilidades do bitcoin para o mundo hoje. Bitcoin oferece:

1. Um ativo fixo de fornecimento fixo que fornece uma reserva de valor/riqueza
2. Direitos de propriedade privada não confiscáveis
3. Um meio de troca peer-to-peer resistente à censura, sem permissão
4. A rede monetária mais descentralizada fora do controle de qualquer autoridade central ou estado-nação (resistente a ataques)
5. A melhor forma de ativo ao portador (garantia pura)
6. Uma rede de pagamentos global sem atrito, sem fronteiras, instantânea e de baixo custo (através da Lightning Network, uma solução de Camada 2 construída sobre Bitcoin)

Você acha que algo com essas propriedades, a forma mais difícil de dinheiro apoiada por energia, pode ter alguma forma de utilidade para os humanos daqui para frente no mundo em que vivemos hoje? Se a resposta for sim (o que espero que seja), então 0.1% do consumo mundial de energia não é nada e é facilmente justificável.

Vamos então para algumas das matemáticas energéticas do Bitcoin. Primeiro, vamos estabelecer como o bitcoin consome energia. Tipo, como esse modelo de consenso de prova de trabalho funciona? O que significa minerar bitcoin? Tipo, WTF é tudo isso?

Simplificando, a prova de trabalho do bitcoin é projetada para produzir um “bloco” a cada 10 minutos. Um novo bloco é produzido resolvendo um quebra-cabeça matemático, forçando-o com força bruta usando trabalho computacional e, portanto, você adivinhou, eletricidade ou energia.

O gasto de energia é fundamental para a produção de blocos e prova de trabalho. De certa forma, o Bitcoin é apoiado por energia, gasta para proteger a rede pelos mineradores que produzem esses blocos. Apesar de não controlarem a rede, como foi demonstrado na guerras de tamanho de bloco.

O quebra-cabeça é projetado de tal forma que um bloco é produzido aproximadamente a cada 10 minutos. Se leva menos tempo para produzir um bloco, o quebra-cabeça fica mais difícil de resolver, enquanto se leva mais tempo para produzir um bloco, o quebra-cabeça fica mais fácil. Esta é a inovação de “ajuste de dificuldade” que é fundamental para o Bitcoin. Nunca na história tivemos um ativo cuja oferta seja absolutamente independente da demanda, pré-programada, projetada com precisão e definida em código, imutável por qualquer autoridade central.

Agora, devido ao modelo de incentivo embutido na rede, milhões de máquinas são implantadas para “minerar” blocos Bitcoin, oferecendo poder computacional à rede, ou “energia”. Isso é medido em algo chamado “taxa de hash”, que atualmente está em 166 exahashes por segundo (EH/s).

O que os mineradores recebem em troca de fornecer essa energia? Eles recebem recompensas em bloco, que consistem em duas coisas: o subsídio em bloco e as taxas de transação (tx). O subsídio em bloco do Bitcoin segue um ciclo de quatro anos pela metade (algo que você pode ter ouvido dos analistas do gráfico).

O subsídio por bloco era de 50 bitcoins por bloco quando começou em 2009, e caiu para 25 bitcoins quatro anos depois, depois 12.5 bitcoins mais quatro anos depois, e recentemente caiu para 6.25 bitcoins no ano passado, em maio de 2020. Esta é a única maneira novo bitcoin pode vir a existir, então pense no choque de oferta.

A rede de repente diz aos mineradores que procuram minerar bitcoin: “Ei, a partir de hoje você só receberá metade do que costumava obter, e em quatro anos será metade disso e assim por diante”. Isso é uma tremenda quantidade de choque de oferta para o próprio mercado.

Vimos no passado que o aumento do preço do bitcoin estava ligado a esses “ciclos de redução pela metade” por causa do choque de oferta inerente que o acompanha. Como alguns dizem, o “número aumenta” está embutido no próprio modelo de consenso.

Agora, chega de recompensas de mineração. Estávamos falando de uso de energia, não estávamos? Se assumirmos que o valor de mercado do bitcoin no mercado aberto é quanto valor está bloqueado na rede, o que significa que o bitcoin é valioso para nós humanos, então podemos tabular o gasto de energia, ou em outras palavras, “gasto de segurança” (energia ) como uma porcentagem do valor de mercado do bitcoin para ver se a rede está obtendo eficiência energética ao longo do tempo ou não. Quanto menor a porcentagem, mais eficiente a rede está se tornando, simplesmente falando.

Vamos considerar a recompensa total por bloco, ou seja, subsídio por bloco e taxas de tx, como um proxy para gastos com segurança na rede. Isso não é exatamente verdade, pois o gasto com segurança é apenas o custo de eletricidade ou gasto de energia, que é uma porcentagem dessa recompensa. Então, esta é de fato uma medida de limite superior.

Como vemos, o gasto anual com segurança aumentou ao longo do tempo em termos de dólares, mas como porcentagem do valor de mercado do bitcoin, vem caindo desde 2011. No primeiro semestre de 2021, ficou em menos de 2% do mercado cap, como Alden apontou em seu artigo. Isso é exatamente o que os analistas não entendem.

O Bitcoin está se tornando incrivelmente eficiente em termos de energia ao longo do tempo. Está usando literalmente frações do valor da rede para protegê-la (atualmente em 2%). Há outro halving chegando em 2024, que reduz o subsídio do bloco para 3.25 bitcoin, e o de 2028 o reduzirá para 1.625 bitcoin.

Como você vê, os gastos com segurança na próxima década continuarão sendo reduzidos por essa redução pela metade do subsídio em bloco. Com certeza, mais gastos serão cobertos pelas taxas tx daqui para frente. A expectativa da Alden é ver o gasto em 0.25% a 1%, dependendo dos níveis de taxa de tx.

Aqui estão algumas projeções para gastos com segurança como uma porcentagem do valor de mercado do bitcoin nos próximos anos. Digamos que o bitcoin atinja US$ 1 milhão (ou cerca de US$ 20 trilhões de valor de mercado) até 2025 e, depois de 2024, reduzir pela metade os gastos com segurança agora cai para 0.5%, ou seja, um gasto de US$ 100 bilhões. O gasto atual é de US$ 16.5 bilhões.

Isso significaria que o uso total de energia do Bitcoin em 2025 seria de cerca de 0.6%, ou apenas seis vezes o uso de hoje. E lembre-se, o gasto com segurança não é exatamente o mesmo que o gasto com energia, que é uma porcentagem disso e, em segundo lugar, o uso total de energia do mundo também aumentará.

Para uma equação matemática fácil, ainda estamos abaixo de cerca de 1% do uso total de energia mundial para proteger a rede, mesmo em um ponto em que US$ 20 trilhões da energia monetária mundial estarão garantidos na própria rede. Isso é um uso de energia super baixo para algo de tão grande utilidade, você não diria?

Aqui está uma comparação do uso atual de energia do Bitcoin com outras indústrias e suas emissões de CO2e também. Como analisamos os números antes, o uso de energia do bitcoin é um erro de arredondamento a partir de agora. Nada a acrescentar aqui.

Agora, tendo estabelecido os números de uso de energia do Bitcoin, vejamos o mix de energia do uso atual. Conforme relatado pelo relatório do segundo trimestre do Bitcoin Mining Council, o mix de energia do Bitcoin é o mais sustentável do mercado e é significativamente mais do que a maioria dos países.

A mídia convencional pinta uma imagem de que os mineradores de bitcoin estão competindo com outras indústrias por eletricidade, como se isso fosse empurrar outra pessoa para fora de seu uso de energia. Isso não é verdade. Os mineradores de Bitcoin procuram a fonte de eletricidade mais barata que existe. Por quê? Porque essa é a maior parte de seus custos operacionais diários de operação dos mineradores. Eles simplesmente não podem competir com os outros mineradores em escala global com preços de eletricidade de custo moderado a alto cobrados de usuários normais. Então, eles não são seus concorrentes.

Os mineradores de Bitcoin procuram encontrar ineficiências de oferta versus demanda nos mercados de energia e procuram fontes de energia subutilizadas ou desperdiçadas para obter uma vantagem competitiva sobre outros mineradores, garantindo um baixo custo de energia. Esta é uma caça global em todos os lugares.

Os humanos nunca se organizaram em torno de uma fonte de energia, pelo menos esse não tem sido o principal motor dos assentamentos humanos. Você geralmente vê a energia sendo transportada e trazida para eles, em vez de eles se acomodarem em torno da energia.

Os mineradores de Bitcoin são incomuns dessa maneira. Eles irão para qualquer lugar onde a energia seja mais barata para minerar. Aqui estão alguns trechos incomuns sobre eles:

• Eles podem colocar na fonte de geração de eletricidade
• Eles podem consumir de forma intermitente sem prejudicar seu core business
• O custo de energia é de 80% a 90% do custo de suas operações
• Tudo o que eles precisam é de um terreno disponível e uma conexão com a internet (celular ou satélite)
• Eles são compradores de qualquer fonte de energia ociosa, qualquer coisa abaixo de 6 centavos por quilowatt-hora (kWh)
• Eles podem viabilizar economicamente novos projetos de energia

Isso soa como um grupo incrivelmente interessante de pessoas para estudar um pouco mais. Tipo, quem são esses malucos? Alguma anedota? Ok, vamos cavar um pouco mais e obter algumas evidências desse conjunto incomum de indivíduos e por que eu os chamo de “caçadores de energia encalhados”.

A China foi o maior país minerador por muito tempo até 2021, após a proibição da mineração na China e o êxodo em massa de mineradores de suas províncias nos últimos meses. A província de Sichuan é única. Tem uma tonelada de capacidade hidrelétrica superconstruída que é desperdiçada.

Durante a estação chuvosa, produz mais energia do que pode usar. Então, esses mineradores chineses de bitcoin se reuniram em Sichuan para capturar essa energia perdida ou desperdiçada para minerar bitcoin. Simplesmente porque, sim, existem incentivos para encontrar a energia mais barata possível para minerar.

O que aconteceria com essa energia se eles não a tivessem usado para minerar bitcoin? Teria ido para o lixo. Os mineradores de Bitcoin transformaram essa energia perdida em uma fonte de receita. A maioria desses mineradores está agora migrando para o Ocidente devido à proibição de mineração na China.

Olhe para a taxa de hash do Bitcoin novamente. Veja aquela queda maciça de mais de 50% na taxa de hash após a proibição de mineração na China? Bem, adivinhe: está quase de volta ao que era antes. Fale sobre o quão resiliente essa rede é. Nenhum ponto único de falha, nenhum país único controla ou governa.

Aqui está outro exemplo: “mineração de gás em chamas”. Muitos campos de petróleo aprisionaram gás natural associado a eles. Normalmente, esses locais de perfuração estão distantes e não possuem dutos conectados pelos quais você possa transportar e vender esse gás, mesmo que seja em quantidades razoáveis ​​para vender.

Com os preços do gás natural tão baixos, não faz sentido investir em gasodutos ou infraestrutura relacionada para transportá-los. Então, quais são as opções? Ventile-o na atmosfera aberta ou queime-o. A primeira opção libera metano, a segunda, CO2. Em que quantidades? 1.48 bilhão de pés cúbicos, ou 150 TWh de acordo com o EIA dos EUA. E isso é apenas nos EUA em 2019, nem mesmo em todo o mundo.

Lembre-se de quanta energia a rede Bitcoin usa hoje? 100 TWh. Assim, você pode alimentar toda a rede e muito mais simplesmente capturando esse gás retido que é queimado. Isso também seria útil para o meio ambiente? Absolutamente.

Agora, aqui está um ótimo, que é o meu favorito: O conceito de “Bitcoin como uma bateria de energia”. A primeira vez que ouvi falar disso foi deste artigo. Nick Grossman escreveu sobre como a Islândia transporta suas vastas quantidades de energia geotérmica para o mundo por meio do alumínio. A Islândia usa sua energia geotérmica renovável, que de outra forma fica paralisada, pois é difícil construir oleodutos para ela sob o Atlântico, para fundir alumínio e depois transportá-lo para o mundo. Então, de certa forma, eles estão transportando energia. O alumínio serve como bateria.

Tipo, o que é mesmo uma bateria de energia? Algo que pode transportar energia através do espaço e do tempo. Bem, adivinhe? É exatamente isso que o Bitcoin é. E é muito melhor nisso do que literalmente qualquer outra coisa no mundo. É a forma mais líquida de bateria de energia, algo que pode funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana em uma forma de bateria sem permissão, sem atrito, sem bordas, não confiscável, resiliente, economizadora de energia e com alta densidade de energia. Não seria sábio para a Islândia minerar bitcoin em vez de usar sua geotérmica para alumínio? sim.

As redes elétricas equilibram duas coisas: oferta e demanda. Muito poucas fontes de energia podem funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, ininterruptamente. A energia nuclear é a melhor. A energia solar, eólica e hídrica são variáveis ​​dependendo das condições climáticas. Devido a essa variabilidade, as redes são superconstruídas no lado da oferta.

A demanda dos consumidores também varia, especialmente de estação para estação e entre o dia e a noite. Você obtém períodos de pico de demanda entre eles. Então, você tem que atender a essa demanda variável. Portanto, é sempre um equilíbrio que as redes precisam manter.

Um grande problema com fontes intermitentes de energia, como solar e eólica, é o armazenamento. Eles simplesmente não são confiáveis ​​como carga básica sem armazenamento de energia. E o armazenamento de energia não é um problema fácil de resolver. Adivinhe: Podemos ter apenas uma opção de engenharia em nossas mãos no Bitcoin.

O gráfico abaixo mostra o retorno sobre o investimento de energia (EROI) para fontes de energia. Se você puder ver como está atualmente, a energia solar/eólica nem sequer atinge o limite de energia com os custos de armazenamento incluídos.

A energia nuclear tem um EROI de 75 vezes sem custo de armazenamento de energia. É simplesmente a melhor fonte de energia que temos disponível no planeta e, no entanto, continuamos fechando nossas usinas nucleares. Por quê? Mais uma vez, as narrativas da grande mídia e certos acidentes no passado mudaram a opinião pública. Mas os fatos estão aí.

Outras formas de energia renovável poderiam fazer com o Bitcoin como sua opção de armazenamento de energia para reduzir seu custo de armazenamento e se tornar economicamente mais viável como projetos de investimentos. Os mineradores de Bitcoin podem ajudar a tornar os projetos de tecnologia de energia avançada opções economicamente viáveis.

Os mineradores de Bitcoin podem servir como primeiros clientes e compradores de último recurso para essas soluções de tecnologia de energia avançada e ajudá-los a obter capital de investimento de longo prazo para torná-los bem-sucedidos. Como vimos o tempo todo, Bitcoin e energia estão intrinsecamente interligados.

Na minha opinião, o Bitcoin nos levará a uma civilização Kardashev Tipo I, que pode usar e armazenar toda a energia disponível em seu planeta. Hoje, somos uma civilização Kardashev Tipo 0, e esse processo pode levar anos para acontecer. Posso não estar aqui para ver pessoalmente.

Vamos fazer algumas conclusões rápidas a partir deste artigo antes de encerrarmos:

1. Bitcoin tem grande utilidade e é importante para os seres humanos. Nem todo mundo pode usar ou apreciar sua utilidade hoje, o que é bom, mas isso não significa que não tenha utilidade para os outros. Atualmente, cerca de US$ 1 trilhão da riqueza do mundo está armazenado nele, é muita energia monetária para desconsiderar.
2. O Bitcoin usa apenas cerca de 0.1% da energia global. O uso atual de energia está entre 100 TWh por ano a 200 TWh por ano e, de acordo com a matemática de nossa projeção, o uso de energia do Bitcoin sempre será um erro de arredondamento em relação ao consumo global de energia. Provavelmente seria inferior a 1% por um longo tempo.
3. O Bitcoin, de fato, pode usar muito pouca energia para o valor que pode armazenar no futuro. Considerando que o bitcoin cresce na próxima década e armazena US$ 20 trilhões da riqueza do mundo, talvez até US$ 50 trilhões, ou, ouso dizer, US$ 100 trilhões, é muita energia monetária para ser segura e protegida. Devemos investir e usar mais energia para proteger a rede do que fazemos atualmente.
4. Os mineradores de Bitcoin são altamente móveis e procuram a energia mais barata e de menor custo para minerar.
5. Os mineradores de Bitcoin não competem com outras indústrias ou seu uso pessoal por energia.
6. O uso de energia é uma coisa boa. Você provavelmente quer viver em um lugar onde haja uma boa quantidade de energia disponível para usar e desfrutar, em vez de muito pouca. Precisamos usar e aproveitar mais energia para nos tornarmos uma civilização do Tipo I, o que levará décadas.

Há muitos itens que não abordei neste artigo, sobre os quais estou planejando escrever como um acompanhamento mais detalhado disso. Eu queria que este fosse um artigo introdutório.

Meu foco do próximo seria um mergulho profundo nos mercados de energia, estrutura de rede de energia, a sinergia entre reatores nucleares de sal fundido de próxima geração e mineração de bitcoin, e muito mais matemática de energia de Bitcoin e projeções futuras. Se você gostou de ler isso, deixe-me saber em Twitter, agradeço qualquer feedback. Obrigado por gastar tempo passando por isso.

Este é um post convidado por Puru Goyal. As opiniões expressas são inteiramente próprias e não refletem necessariamente as da BTC Inc ou Bitcoin Magazine.

Fonte: https://bitcoinmagazine.com/business/bitcoin-is-the-future-of-our-energy-grid