Varför Bitcoin är framtiden för vårt energinät

Här kommer en lättläst artikel i full längd baserad på min senaste Twitter-tråden, del ett om Bitcoin och kärnkraftens framtid för vårt energinät. I del ett delar jag upp berättelserna kring energimarknader i allmänhet och Bitcoins energianvändning, täcker några branschfakta och insikter och ger några av mina personliga åsikter längs vägen för en förhoppningsvis trevlig läsning.

Men innan jag börjar vill jag ge min egen lilla bakgrund eftersom den är relevant för ämnet idag. Jag är kemiingenjör av examen (BS och MS) och har arbetat som ledande ingenjör inom det avancerade kärnteknikområdet under de senaste åren, så det här ämnet känns som hemma.

Jag vill ge en shoutout i förväg till några av de referenser jag använder och citerar nedan. Ingen är större eller bättre än Lyn alden — Jag tar diagram och information från hennes senaste nyhetsbrev för att täcka en del av den här tråden, alla borde gå och läsa den här..

De andra resurserna jag kommer att citera från är följande (i ingen speciell ordning):

1. "Rapport för Bitcoin Mining Council Q2 2021
2. Squares papper om Bitcoins energianvändning
3. "Only The Strong Survive” av Allen Farrington

Efter att ha fått det här ur vägen, låt oss komma in i det genom att börja från grunderna. Vad är innovationen inom Bitcoin? Här är en lista som jag gillar, hämtad från Farringtons senaste artikel:=

1. Bevis-of-work-algoritmen
2. Svårigheten att anpassa sig
3. Den inhemska monetära enheten som kan uppstå endogent
4. Socialt sett är innovationen en oföränderlig och oföränderlig distribuerad reskontra

För att uppnå detta måste Bitcoin ha en koppling till den fysiska världen: energi. Energiutgifter är bindningen mellan den verkliga världen och den digitala världen. Henry Ford föreslog detta 1921, för att ha en valuta uppbackad av energi för världen.

Ford föreslog följande designkriterium för universella pengar som skulle befria världen redan 1921:

1. Uppbackad av energi
2. Ej konfiskerbar
3. Fast försörjning
4. Utanför statlig kontroll

Det fanns inget som uppfyllde dessa designkriterier tidigare, tills bitcoin kom. Bitcoin är ett tekniskt genombrott. Det kommer att visa sig vara den största uppfinningen/upptäckten i mänsklighetens historia när vi människor kommer ikapp dess briljans. Jag behandlar det som besläktat med upptäckten av eld av de tidiga människorna som drev civilisationen framåt.

Michael Saylor täckte detta med Robert Breedlove på den senares show. Han gick igenom mänskliga upptäckter som var avgörande för utvecklingen av civilisationen som helhet och satte Bitcoin i den parentesen.

Nu när vi har fått det ur vägen, låt oss gå igenom energi först och sätta Bitcoins energianvändning i relativa termer till världens totala energiförbrukning. Världen använder en bit norr om 173,000 XNUMX terawattimmar (TWh) energi per år. Är det all tillgänglig energi för oss människor?

Nej. Ta en titt nedan som USA:s energiförbrukning 2020, till exempel. Av 92.9 fyrhjulingar tillgängliga energi, kommer endast 30.6 fyrhjulingar att användas för energitjänster. Så nästan två tredjedelar är avvisad energi av flera skäl. Blir vi effektivare kan vi utvinna mycket mer.

Dessutom finns det många fler energikällor som kommer online och bearbetas, vilket ökar de totala tillgängliga energikällorna ännu mer. Så, i ett nötskal, det finns en anständig mängd energi som används, mycket som slösas bort och mer kommer på nätet.

Nu, hur mycket används Bitcoins energiförbrukning för att upprätthålla konsensus om arbetsbevis? Enligt University of Cambridge är Bitcoins (topp) årliga energiförbrukning cirka 103 TWh för närvarande, och var så hög som 190 TWh tidigare under året, på grund av utvandringen av bitcoin-brytning från Kina i år.

Hur mycket är 103 TWh jämfört med 173,000 0.06 TWh? Det är 190%. Det är allt. Även om man tar de 0.1 TWh från tidigare under året är det fortfarande bara ca 1%. Så, Bitcoin använder bara en tiondel av XNUMX% av världens totala energi. Det är allt. Låt oss få det här faktumet rätt.

Bitcoins energianvändning är helt enkelt ett avrundningsfel i förhållande till global energianvändning. Forskare som generellt kommer med siffror för energianvändning för världen kan lätt falla med 1 % till 2 % åt båda hållen, och vi pratar om en tiondel av det här. Väldigt lite helt enkelt.

Skulle Bitcoins energianvändning öka med tiden? Ja. Om bitcoin blir framgångsrik i att bli världens "energivaluta" måste dess energiutgifter öka för att försvara samförståndet om arbetsbevis och nätverket. Om dess värde för människor ökar, så skulle dess energianvändning också öka.

Men Bitcoins energi kommer för alltid att vara ett avrundningsfel i förhållande till den globala energiförbrukningen. Vi kommer att gå igenom matematiken senare, men dess energianvändning kommer inte att överstiga dess långsiktiga nytta (hur stor eller liten den än blir med tiden). Alden täckte detta fantastiskt i sin artikel som citeras ovan.

Vad säger mainstreammedia till dig? Se nedan ett talande utdrag. Du ser den här typen av meddelanden hela tiden. Vi har precis konstaterat ovan att de inte alls är sanna. Om något så använder Bitcoin för lite energi för sin relativa nytta för världen idag, vilket vi kommer att fastställa härnäst. Mainstream media lyser upp dig.

Innan vi dyker in i en del av energimatematiken, låt oss peka på lite av bitcoins nytta för världen idag. Bitcoin erbjuder:

1. En hård tillgång med fast tillgång som tillhandahåller ett lager av värde/rikedom
2. Okonfiskerbar privat äganderätt
3. Ett censurbeständigt, tillståndslöst, peer-to-peer-utbytesmedel
4. Det mest decentraliserade monetära nätverket utanför kontroll av någon central myndighet eller nationalstat (tålig mot attacker)
5. Den bästa formen av innehavartillgång (orörd säkerhet)
6. Ett friktionsfritt, gränslöst, omedelbart, billigt, globalt betalningsnätverk (via Lightning Network, en Layer 2-lösning byggd ovanpå Bitcoin)

Tror du att något med dessa egenskaper, den svåraste formen av pengar som backas upp av energi, kan ha någon form av nytta för människor framöver i den värld vi lever i idag? Om svaret är ja (vilket jag hoppas att det är), är 0.1 % av världens energianvändning ingenting och är lätt försvarbart.

Låt oss sedan gå vidare till lite av Bitcoins energimatematik. Låt oss först fastställa hur bitcoin ens förbrukar energi. Som, hur fungerar denna konsensusmodell för bevis på arbete? Vad innebär det ens att bryta bitcoin? Som, WTF är allt detta?

Helt enkelt talat, bitcoins bevis på arbete är designat för att producera ett "block" var tionde minut. Ett nytt block skapas genom att lösa ett matematiskt pussel, genom att brutalt tvinga det med hjälp av beräkningsarbete och därför, du gissade rätt, elektricitet eller energi.

Energiförbrukning är nyckeln till att producera block och bevis på arbete. På ett sätt stöds Bitcoin av energi, som används för att säkra nätverket av gruvarbetarna som producerar dessa block. Även om de inte kontrollerar nätverket, vilket visades i blocksize krig.

Pusslet är utformat så att ett block produceras ungefär var tionde minut. Om det tar kortare tid att producera ett block blir pusslet svårare att lösa, medan om det tar längre tid att producera ett block blir pusslet lättare. Detta är innovationen "svårighetsjustering" som är nyckeln till Bitcoin. Aldrig i historien har vi haft en tillgång vars utbud är absolut oberoende av efterfrågan, förprogrammerad, konstruerad till precision och inställd i kod, oföränderlig av vilken central myndighet som helst.

Nu, på grund av den incitamentsmodell som är inbyggd i nätverket, distribueras miljontals maskiner för att "bryta" Bitcoin-block genom att erbjuda beräkningskraft till nätverket, eller "energi". Detta mäts i något som kallas "hash rate" som för närvarande ligger på 166 exahashes per sekund (EH/s).

Vad får gruvarbetarna i utbyte för att de tillhandahåller denna energi? De får blockbelöningar, som består av två saker: blocksubventionen och transaktionsavgifter (tx). Bitcoin blocksubvention följer en fyraårig halveringscykel (något du kanske har hört talas om från diagramanalytikerna).

Blocksubventionen var 50 bitcoin per block när den startade redan 2009, och sjönk till 25 bitcoin fyra år senare, sedan 12.5 bitcoin fyra år senare, och sjönk nyligen till 6.25 bitcoin förra året, i maj 2020. Detta är det enda sättet nya bitcoin kan komma till existens, så tänk på utbudschocken.

Nätverket säger plötsligt till gruvarbetarna som vill bryta bitcoin, "Hej, från och med idag får du bara hälften av vad du brukade få, och om fyra år kommer det att vara hälften av det och så vidare." Det är en enorm utbudschock för själva marknaden.

Vi har tidigare sett att bitcoins prisstegring har kopplats till dessa "halveringscykler" på grund av den inneboende utbudschock som följer med det. Som vissa säger, är "number go up" inbyggt i själva konsensusmodellen.

Nu, nog med gruvbelöningarna. Vi pratade om energianvändning, eller hur? Om vi ​​antar att börsvärdet för bitcoin på den öppna marknaden är hur mycket värde som är låst på nätverket, vilket betyder att det är så värdefullt bitcoin är för oss människor, då kan vi ta upp energiutgifterna, eller med andra ord "säkerhetsutgifter" (energi ) som en procentandel av bitcoins börsvärde för att se om nätverket blir energieffektivt med tiden eller inte. Ju mindre procent, desto effektivare blir nätverket, helt enkelt.

Låt oss ta den totala blockbelöningen, dvs blocksubvention och tx-avgifter, som en proxy för säkerhetsutgifter på nätverket. Detta är inte exakt sant, eftersom säkerhetsutgifterna bara är elkostnaden eller energiutgifterna, vilket är en procentandel av denna belöning. Så detta är i själva verket ett övre gränsmått.

Som vi ser har de årliga värdepappersutgifterna ökat över tiden i USD-termer, men som en procentandel av bitcoins börsvärde har den sjunkit ända sedan 2011. Under första halvåret 2021 låg den på mindre än 2 % av marknaden cap, som Alden påpekade i sin artikel. Det är precis vad analytikerna inte får med sig.

Bitcoin blir otroligt energieffektivt med tiden. Det använder bokstavligen bråkdelar av nätverkets värde för att säkra det (för närvarande 2%). Det kommer ytterligare en halvering 2024 som sänker blocksubventionen till 3.25 bitcoin, och den 2028 kommer att få den till 1.625 bitcoin.

Som ni ser kommer säkerhetsutgifterna under det kommande decenniet att fortsätta att avbrytas av denna halvering av blocksubventionen. För visst kommer mer av utgifterna att täckas av tx-avgifterna framöver. Aldens förväntningar är att se utgifterna på 0.25 % till 1 %, beroende på tx avgiftsnivåer.

Här är några prognoser för säkerhetsutgifter som en procentandel av bitcoins börsvärde under de kommande åren. Låt oss säga att bitcoin når 1 miljon dollar (eller ungefär ett marknadsvärde på 20 biljoner dollar) år 2025, och efter 2024 går halveringen av säkerhetsutgifterna nu ner till 0.5 %, så det är en utgift på 100 miljarder dollar. De nuvarande utgifterna är 16.5 miljarder dollar.

Det skulle innebära att Bitcoins totala energianvändning 2025 skulle vara cirka 0.6 %, eller bara sex gånger dagens användning. Och kom ihåg, säkerhetsutgifter är inte exakt detsamma som energiutgifter, vilket är en procentandel av dem, och för det andra kommer världens totala energianvändning att öka också.

För en enkel matematisk ekvation är vi fortfarande under cirka 1 % av världens totala energianvändning för att säkra nätverket, även vid en punkt där 20 biljoner dollar av världens monetära energi kommer att säkras i själva nätverket. Det är superlåg energianvändning för något av så stor nytta, skulle du inte säga?

Här är en jämförelse av Bitcoins nuvarande energianvändning med andra industrier och dess CO2e-utsläpp också. Eftersom vi har gått igenom siffrorna tidigare är bitcoins energianvändning ett avrundningsfel från och med nu. Inget att tillägga här.

Nu, efter att ha fastställt Bitcoins energianvändningssiffror, låt oss titta på energimixen av nuvarande användning. Som rapporterats av Bitcoin Mining Councils rapport för andra kvartalet, är Bitcoins energimix den mest hållbara som finns och är betydligt mer än de flesta länder.

Mainstream media målar upp en bild av att bitcoin-gruvarbetare konkurrerar med andra industrier om elektricitet, som om det skulle pressa någon annan ur sin energianvändning. Det är inte sant. Bitcoin-gruvarbetare letar efter den billigaste elkällan där ute. Varför? För det är majoriteten av deras dagliga driftskostnader för att driva gruvarbetarna. De kan helt enkelt inte konkurrera med de andra gruvarbetarna på en global skala med måttliga till höga elpriser som tas ut för normala användare. Så de är inte dina konkurrenter.

Bitcoin-gruvarbetare försöker hitta ineffektivitet i utbud kontra efterfrågan på kraftmarknaderna och letar efter underutnyttjade eller bortkastade energikällor för att få en konkurrensfördel gentemot andra gruvarbetare genom att säkra en låg energikostnad. Det här är en global jakt överallt.

Människor har aldrig organiserat sig kring en energikälla, det har åtminstone inte varit den största drivkraften bakom mänskliga bosättningar. Du ser vanligtvis energi som transporteras och förs till dem, istället för att de lägger sig kring energi.

Bitcoin-gruvarbetare är ovanliga på detta sätt. De kommer att gå överallt där energin är billigast att bryta. Här är några ovanliga utdrag om dem:

• De kan samlokaliseras vid källan för elproduktion
• De kan konsumera intermittent utan att skada deras kärnverksamhet
• Energikostnaden är som 80% till 90% av deras driftskostnad
• Allt de behöver är tillgänglig mark och en internetanslutning (mobil eller satellit)
• De är köpare av alla strandade energikällor, allt under 6 cent per kilowattimme (kWh)
• De kan göra nya energiprojekt ekonomiskt lönsamma

Det låter som ett otroligt intressant gäng människor att studera lite mer. Som, vilka är dessa freaks? Några anekdoter? Okej, låt oss gräva i lite mer och få några bevis på dessa ovanliga uppsättning individer och varför jag kallar dem "stranded energijägare."

Kina hade varit det största gruvlandet under lång tid fram till 2021 efter Kinas gruvförbud och massflykt av gruvarbetare från deras provinser under de senaste månaderna. Provinsen Sichuan är unik. Den har massor av överbyggd vattenkraftskapacitet som går till spillo.

Under den våta årstiden producerar den mer energi än den kan använda. Så dessa kinesiska bitcoin-gruvarbetare strömmade till Sichuan för att fånga den strandade eller bortkastade energin för att bryta bitcoin istället. Helt enkelt för att, ja, det finns incitament att hitta den billigaste energin som är möjlig att bryta.

Vad skulle hända med denna energi om de inte hade använt den för att bryta bitcoin? Det skulle bara ha gått till spillo. Bitcoin-gruvarbetare förvandlade den strandade energin till en inkomstkälla. De flesta av dessa gruvarbetare flockas nu till väst i ljuset av gruvförbudet i Kina.

Titta på Bitcoins hashhastighet igen. Ser du den massiva nedgången på mer än 50 % i hashfrekvens efter det kinesiska gruvförbudet? Tja, gissa vad: Det är nästan tillbaka till där det var innan. Snacka om hur motståndskraftigt detta nätverk är. Ingen enskild punkt av misslyckande, inget enskilt land kontrollerar eller styr det.

Här är ett annat exempel: "utvecklad gasutvinning." Många oljefält har fångat naturgas i samband med dem. Vanligtvis ligger dessa borrplatser långt ut och har inga anslutna rörledningar genom vilka du kan transportera och sälja denna gas, om den ens finns i rimliga kvantiteter att sälja.

Med så låga naturgaspriser är det inte meningsfullt att investera i rörledningar eller relaterad infrastruktur för att transportera dem. Så vad finns det för alternativ? Lufta den i den öppna atmosfären eller blossa upp den. Det första alternativet ventilerar metan, det senare, CO2. I vilka mängder? 1.48 miljarder kubikfot, eller 150 TWh enligt USA:s EIA. Och det är bara i USA 2019, inte ens i hela världen.

Kommer du ihåg hur mycket energi Bitcoin-nätverket använder idag? 100 TWh. Så du kan driva hela nätverket och mer genom att helt enkelt fånga upp denna strandade gas som flammas upp istället. Skulle detta också vara till hjälp för miljön? Absolut.

Nu, här är en fantastisk, som är min favorit: Konceptet med "Bitcoin som ett energibatteri." Första gången jag hörde talas om detta var från denna artikel. Nick Grossman skrev om hur Island transporterar sina enorma mängder geotermisk energi till världen med aluminium. Island använder sin förnybara geotermiska energi, som annars är strandsatt eftersom det är svårt att bygga rörledningar till det under Atlanten, för att smälta aluminium, och sedan transporterar de aluminium till världen. Så på ett sätt transporterar de energi. Aluminium fungerar som batteri.

Som, vad är ens ett energibatteri? Något som kan transportera energi över både rum och tid. Tja, gissa vad? Det är precis vad Bitcoin är. Och det är mycket bättre på det än bokstavligen något annat i världen. Det är den mest flytande formen av energibatteri, något som kan köras 24/7 i en tillåtslös, friktionsfri, gränslös, okonfiskerbar, motståndskraftig, energibesparande, strömtät form av batteri. Skulle det inte vara klokt av Island att bryta bitcoin istället för att använda sin geotermiska värme för aluminium? Ja.

Elnät balanserar två saker: utbud och efterfrågan. Väldigt få energikällor kan fungera 24/7 oavbrutet. Kärnkraft är den bästa. Sol-, vind- och vattenkraft är alla varierande beroende på väderförhållanden. På grund av denna variation är näten överbyggda på utbudssidan.

Efterfrågan från konsumenterna varierar också, särskilt säsong till säsong och mellan dag och natt. Du får perioder med toppkrav däremellan. Så du måste tillgodose denna varierande efterfrågan. Därför är det alltid en balans som näten måste upprätthålla.

Ett stort problem med intermittenta energikällor som sol och vind är lagring. De är helt enkelt inte tillförlitliga som baslast utan energilagring. Och energilagring är inget lätt problem att lösa. Gissa vad: Vi kanske bara har ett tekniskt alternativ på vår hand i Bitcoin.

Diagrammet nedan visar energiavkastningen på investeringen (EROI) för energikällor. Om du kan se hur det är just nu så når sol/vind inte ens energitröskeln med lagringskostnader inräknade.

Kärnkraft har 75 gånger EROI utan kostnad för energilagring. Det är helt enkelt den bästa energikällan vi har tillgänglig på planeten, och ändå fortsätter vi att stänga av våra kärnkraftverk. Varför? Återigen, vanliga mediaberättelser och vissa olyckor i det förflutna har förändrat den allmänna opinionen. Men fakta finns där.

Andra förnybara energiformer skulle kunna göra med Bitcoin som deras energilagringsalternativ för att sänka sina lagringskostnader och bli ekonomiskt mer lönsamma som projekt för investeringar. Bitcoin-gruvarbetare kan hjälpa till att göra avancerade energiteknikprojekt ekonomiskt lönsamma alternativ.

Bitcoin-gruvarbetare kan fungera som första kunder och köpare av sista utväg för dessa avancerade energiteknologiska lösningar och hjälpa dem att få långsiktigt investeringskapital för att få dem att lyckas. Som vi har sett hela tiden är Bitcoin och energi intrikat sammanflätade.

Enligt min åsikt kommer Bitcoin att leda oss in i en typ I Kardashev-civilisation, en som kan använda och lagra all tillgänglig energi på sin planet. Idag är vi en Kardashev-civilisation av typ 0, och den här processen kan ta år att spela ut. Jag kanske inte är här för att se det personligen.

Låt oss göra några snabba takeaways från den här artikeln innan vi avslutar:

1. Bitcoin har stor nytta och är viktigt för människor. Alla kanske inte använder eller uppskattar dess användbarhet idag, vilket är bra, men det betyder inte att det inte är användbart för andra. För närvarande är nära 1 biljon dollar av världens rikedom lagrad i den, det är mycket monetär energi att bortse från.
2. Bitcoin använder bara cirka 0.1 % av den globala energin. Nuvarande energianvändning är mellan 100 TWh per år till 200 TWh per år och, enligt vår prognosens matematik, kommer Bitcoins energianvändning alltid att vara ett avrundningsfel med avseende på global energiförbrukning. Det skulle med största sannolikhet vara under 1% under lång tid framöver.
3. Bitcoin kan faktiskt använda för lite energi för det värde det kan lagra i framtiden. Med tanke på att bitcoin växer under det kommande decenniet och lagrar 20 biljoner dollar av världens rikedom, kanske till och med 50 biljoner dollar, eller, vågar jag säga, 100 biljoner dollar, är det mycket monetär energi som ska säkras säkert och skyddas. Vi borde investera och använda mer energi för att skydda nätet än vad vi gör för närvarande.
4. Bitcoin-gruvarbetare är mycket mobila och letar efter den billigaste och billigaste energin att bryta.
5. Bitcoin-gruvarbetare konkurrerar inte med andra industrier eller din personliga användning för energi.
6. Energianvändning är bra. Du vill förmodligen bo på ett ställe där det finns en bra mängd energi tillgänglig att använda och njuta av, snarare än för lite. Vi måste använda och utnyttja mer energi för att bli en typ I-civilisation, vilket kommer att ta årtionden.

Det finns många saker som jag inte täckte i den här artikeln, som jag planerar att skriva om som en mer detaljerad uppföljning av detta. Jag ville att det här skulle vara en introduktionsartikel.

Mitt fokus för nästa skulle vara en djupdykning på energimarknader, energinätsstruktur, synergin mellan nästa generations smältsalt kärnreaktorer och bitcoin-gruvdrift, och en hel del mer Bitcoin-energimatematik och framtida prognoser. Om du gillade att läsa detta, låt mig veta det Twitter, jag uppskattar all feedback. Tack för att du tog dig tid att gå igenom detta.

Detta är ett gästinlägg av Puru Goyal. Åsikter som uttrycks är helt deras egna och återspeglar inte nödvändigtvis de från BTC Inc Bitcoin Magazine.

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