کمیت‌سنجی هزینه انرژی و کربن استخراج ارزهای رمز‌نگاری شده

روش اثبات کار به کار گرفته شده در بیت کوین و بیشتر رمز ارزها، منجر به استفاده انرژی زیادی می‌شود که همواره مورد بحث بوده است. اخیرا مقاله‌ای منتشر شده است که ادعا می‌کند با هزینه صرف شده برای انرژی تولید ۱ دلار بیت‌کوین می‌تواند ۳٫۵ دلار طلا تولید کرد. اما این مطالعه ایرادات فاحشی دارد که در اینجا به آن می‌پردازیم.

0 78

در ابتدای ماه جاری، مکس کراوس ( Max Krause ) و تابت تولایمات ( Thabet Tolaymat ) مقاله‌ای را در ژورنال معتبر Nature در مورد هزینه انرژی استخراج ارزهای رمز‌نگاری شده منتشر کردند. برخلاف بیشتر تحقیقات در مورد هزینه‌های انرژی رمز ارز‌های مبتنی بر اثبات کار،‌ این مقاله به نظر فعالین این صنعت ناپسند نبود، بلکه از لحاظ روش‌شناختی اغلب صحیح و به طور کلی آموزنده بود. اما، پوشش رسانه‌ای در مورد این مقاله به این اندازه ملایم نبود. گاردین هنگام پوشش این مقاله به راحتی این نکته را از قلم انداخت که این مقاله هزینه انرژی به ازای هر واحد دلاری را محاسبه می‌کند و نه به صورت تجمعی، در نتیجه چیزی که آن‌ها القا می‌کنند، این است:

هزینه انرژی استخراج بیت کوین بیش از دو برابر مس و طلا است.

theGuardian.com

اگر هنوز هم برای رسانه فناوری محبوب ما احترامی قائلید، چشم خود را بر روی این نظر کم خردانه از نظر اقتصادی ببندید:

انرژی صرف شده برای ۱ دلار بیت‌کوین می‌تواند برای شما ۳٫۴۰ دلار طلا به همراه داشته باشد.

futurism.com

پس اهمیت این مقاله چیست؟ آیا اختلاف انرژی در هزینه‌ استخراج به ازای هر دلار خروجی بین فلزات مختلف اصلا اهمیت دارد؟

این مقاله به زبان ساده نوشته شده است.

شما را تشویق می‌کنیم که مقاله را مطالعه کنید،‌ تقریبا آسان است و خیلی طولانی نیست. مقاله را در اینجا خلاصه می‌کنیم.

نویسندگان با شرح هدف اثبات کار شروع می‌کنند و ذکر می‌کنند که بیشتر رمز ارز‌های اثبات کار محبوب مانند کالاهای مجازی یا مانند فلزات گران‌بها مثل طلا عمل می‌کنند. آن‌ها به درستی ذکر می‌کنند که این مقایسه برای ریپل ممکن نیست،‌ چرا که فاقد مکانیزم ایجاد اطمینان توزیع شده اثبات کار بوده و از یک نهاد متمرکز استفاده می‌کند. نویسندگان اقتصاد اثبات کار را شرح می‌دهند و ذکر می‌کنند که مقایسه نرخ‌های هش بین عملکردهای مختلف هش درست نیست (اشتباه رایجی که از سوی تحلیل‌گران رخ می‌دهد).

آن‌ها از روش تخمین صعودی استفاده می‌کنند که در تحلیل‌های پیشین مورد استفاده قرار گرفته است و کل نرخ هش را بر نرخ هش عادی ASIC تقسیم می‌کنند تا تعداد ASICهای فعال و ملزومات انرژی مربوط به آن‌ها را بیابند. آن‌ها نتیجه‌گیری می‌کنند که در سال ۲۰۱۷، بیت‌کوین تقریبا مشابه آنگولا یا پاناما انرژی مصرف کرده است (این دو کشور در دنیا در مقام ۱۰۲-۱۰۳ مصرف انرژی قرار دارند). آن‌ها با برون‌یابی این عدد به کل بازار رمز ارز، اولین اشتباه خود را مرتکب می‌شوند. آن‌ها از روی سادگی از سهم بیت کوین از کل ارزش بازار برای محاسبه عدد هزینه کل انرژی استفاده می‌کنند.

ارزش بازار همه ارزهای رمز‌نگاری شده حدود ۲۵۰ میلیون دلار است و بیت‌کوین تقربیا ۵۰ درصد این میزان را تشکیل می‌دهد. اگر فرض کنیم که بیت‌کوین ۵۰٪ کل انرژی مصرف شده رمز ارزها در سال ۲۰۱۷ را به خود اختصاص می‌دهد…

این درست نیست، چرا که بخش بزرگی از کل ارزش بازار در دارایی‌هایی قرار دارند که با سیستم اثبات کار کار نمی‌کنند. ریپل، استلار،‌ IOTA، EOS،‌ کاردانو، BNB، NEO و تتر از این دسته هستند که در ۱۵ ارز برتر جای دارند. بنابراین مصرف انرژی بیت کوین را نمی‌توان به کل بازار تعمیم داد. این برای این تحلیل حیاتی نیست، پس آن‌قدرها هم مهم نیست.

نویسندگان تخمین‌های پیشین در مورد مصرف انرژی بیت‌کوین را در جدولی فهرست کرده‌اند که نشان‌دهنده چالش‌های قابل توجه برای رسیدن به تخمین‌های قابل اعتماد در مورد مصرف انرژی است.

PIC

کراوس و تولیامات، ۲۰۱۸

سپس به بخش اصلی تحلیل می‌رسیم. نویسندگان قصد داشتند تا ملزومات رمز ارز‌های استخراج‌ شده را با سایر کالاهای پرمصرف مقایسه کنند، بنابراین تقاضای انرژی بیت کوین، اتریوم، لایت کوین و مونرو را با انرژی مورد نیاز برای تولید آلومینیوم، مس، طلا، پلاتینیوم و فلزات نادر خاکی سنجیدند. آن‌ها به دنبال اعداد تجمعی ناخالص نرفتند،‌ بلکه به دنبال انرژی لازم برای استخراج ۱ دلار از هر کدام بودند. این برای ما مبنایی پایدار جهت مقایسه است.

و این نمودار زیبا را در اختیار ما می‌گذارد.

PIC

کراوس و تولیامات، ۲۰۱۸

شایان ذکر است که نویسندگان یک تحلیل طولانی مدت در مورد هزینه استخراج این فلزات انجام نداده‌اند. برای مثال، یک تحلیل کامل باید هزینه ساخت جاده به سوی معدن، هزینه انرژی ساخت تجهیزات معدنی کاترپیلار و غیره را در نظر می‌گرفت. همانطور که در متن دیده می‌شود، آن‌ها خود را به هزینه‌های مستقیم انرژی محدود کرده‌اند.

نویسندگان سپس تلاش کرده‌اند تا انتشار کربن هر رمز ارز را در نمونه خود تعیین کنند. آن‌ها اعداد مصرف انرژی خود را با اعتماد به نفس بالایی به دست آورده‌اند و تنها چیزی که می‌ماند تعیین ترکیب انرژی برای تولید برق است. آن‌ها از انتشار کربن هر کشور که در یک تحقیق متعلق به نه سال پیش آمده است استفاده می‌کنند (ایده‌آل نیست، اما می‌پذیریم)، و به جرم انتشار CO2 بر اساس هر سکه استخراج شده می‌رسند.

PIC

کراوس و تولیامات، ۲۰۱۸

بر اساس این نمودار، یک بیت کوین استخراج شده با برق شبکه هندوستان (که تا حد زیادی از سوخت فسیلی استفاده می‌کند) منجر به انتشار چیزی حدود ۶٬۴۰۰ کیلوگرم می‌شود. در مقابل، در صورت استفاده از شبکه کانادا این رقم چیزی حدود ۱٬۳۰۰ کیلوگرم خواهد بود. که بهتر است، اما عالی نیست. این کشورها عامدانه به عنوان مرز بالا و پایین انتخاب شده بودند.

از آن‌جایی که نمی‌تواند مکان هر ماینر را تعیین کرد، انتشار را تنها می‌توان به صورت گسترده تخمین زد. در این صورت، ما با در نظر گرفتن کمترین و بیشترین عدد انتشار مربوط به هر کشور (به ترتیب کانادا و هند) به عنوان مرزهای بالا و پایین به یک تخمین حدودی در مورد مرتبه بزرگی انتشارات CO2 برای استخراج بیت کوین رسیدیم، که حدس می‌زنیم عدد واقعی جایی در این محدوده باشد.

از نقطه نظر تجسم داده، این نمودار کمی نامناسب است، چرا که کمی پیش‌تر نویسندگان در استانداردسازی موفق عمل کرده بودند. اما در اینجا از اعدادی بسیار دلخواه برای چهار سکه مختلف استفاده می‌کنند (به همین دلیل است که انتشارهای لایت کوین تا این حد کم به نظر می‌رسد، چرا که قیمت هر لایت‌کوین به ازای هر LTC کمتر است!) در عوض، این بخش نیز باید مجددا با در نظر گرفتن انتشار مورد نیاز برای تولید ۱ دلار از هر رمزارز استانداردسازی می‌شد.

نویسندگان با تخمین این که بیت‌کوین بین سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۸ بین ۳ میلیون و ۱۵ میلیون تن CO2 توسط اثرات جانبی تولید کرده است،‌ مقاله را به پایان می‌برند. بیایید در این بحث این عدد را ۱۰ میلیون تن CO2 در سال در نظر بگیریم. با توجه به این مجموعه داده ، ایالات متحده ۵٫۳۱۱ تن CO2 در سال تولید می‌کند. پس به گفته این مقاله، استخراج بیت کوین، منشا حدود ۰٫۱۹ درصد از انتشارات سالانه کربن ایالات متحده یا حدود یک پانصدم است.

البته، نویسندگان اذعان می‌کنند که محاسبات ترکیب انرژی دقیق نیست، و اقتصادیات استخراج بیت‌کوین آربیتراژ انرژی را تشویق می‌کند.

برخی استخراج کنندگان در مقیاس صنعتی از چین به کانادا مهاجرت می‌کنند تا از انرژی ارزان‌تر و پاک‌تر بهره‌مند شوند.

جالب است که نویسندگان یکی از مباحثات رایج در این صنعت را تکرار می‌کنند که وجود رمز ارز‌های مبتنی بر اثبات کار، می‌تواند در عین عاملی برای اثرات جانبی باشد که از لحاظ اجتماعی ارزشمند است.

استخراج ارزهای رمز‌نگاری شده در جهان اکنون با هدف نفع شخصی انجام می‌شود، اما این به تنهایی مانعی برای سودمند بودن آن در جامعه نیست.

پس در اینجا ما به یک تحلیل نسبتا آگاهانه روبرو هستیم که اعداد واقعی به دست می‌دهد و در نهایت پیامی دوپهلو دارد: این فناوری اثرات جانبی واقعی دارد، اما می‌توان آن را با استفاده از ورودی‌های سبزتر بهبود داد.

انتقادهای روش‌شناختی

بی‌مبالاتی خواهد بود اگر در مورد برخی از ایرادات روش‌شناختی صحبت نکنیم. اول، لازم است تا از نویسندگانی که این داده‌ها را در دسترس قرار دادند تشکر ‌کنیم. این تحلیل ها این مطالعه را بسیار آسان‌تر می‌کند.

اما برخی ایرادات فاحش وجود دارند. ابتدا، همانطور که گفتیم، برون‌یابی ساده‌انگارانه نویسندگان برای تقاضای انرژی بیت کوین به کل بازار دارایی‌های رمزارزی بر مبنای ارزش بازار، درست نیست.

مورد دوم (که مجددا یک مساله عمده نیست اما ذکر آن‌ اهمیت دارد)، در نظر نگرفتن کارمزدها در درآمد ماینرها است. نویسندگان تنها تعداد سکه‌های استخراج شده را به نیابت از درآمد ماینر در نظر می‌گیرند. شاید این کار برای تخمین حدود قابل قبول باشد اما، درآمد کارمزد ها در طور مدت نمونه‌گیری قطعا در BTC (و کمی کمتر در اتریوم) اهمیت داشته است.

PIC

سهم ماینر BTC از کارمزدها

کارمزدها همواره بیش از ۱٪ از درآمد کلی ماینر را تشکیل داده‌اند و البته در دوره‌هایی از سال ۲۰۱۷ به ۲۰ تا ۳۰ درصد رسیدند. البته، درنظر نگرفتن درآمد دستمزدها باعث جانبداری در تخمین انتشار کربن بیت‌کوین می‌شود، پس شاید علاقمندان به رمزارز باید از انتشار استقبال کنند. اما، روش‌های صحیحی هستند که بیش از هر چیز اهمیت دارند.

ما به طور تصادفی اعداد نویسندگان در مورد سکه‌های تولید شده را بررسی کردیم و اعداد صحیح بودند. خوشحالم که آن‌ها به صورت ساده‌انگارانه از محاسبه پاداش‌های بلاکی × زمان ایده‌آل بلاک استفاده نمی‌کنند. این اشتباهی رایجی است که برای برخی رخ می‌دهد. در عمل، صدور بیت کوین کمی از آن چه انتظار می‌رود سریع‌تر است، چرا که همواره نرخ هش جدید وارد می‌شود ولی این نرخ تنها هر ۲۰۱۶ بلاک یک بار خود را اصلاح می‌کند.

به علاوه، شک ما بر این است که نویسندگان انتشار کربن توسط خنک‌کننده‌ها در استخراج بیت‌کوین را از قلم انداخته باشند. به نظر می‌رسد که این بخش مهم از سبک ‌زندگی ماینینگ باشد و استحقاق قرار گرفتن در محاسبات را دارد.

مشکل بزرگ دیگر این است که این اعداد ترکیب انرژی هستند. سازندگان برای رسیدن به مصرف برق از روش صعودی استفاده کردند که دقیق‌ترین نتایج را ارائه می‌کند. اما، در بخش انتشارات CO2 از روش نا‌امید کننده نزولی استفاده کرده‌اند و فرض کرده‌اند که ماینرها به نحوی از میانگین ترکیب انرژی کانادا، کره، ژاپن، ایالات متحده، چین، استرالیا، یا هند استفاده می‌کنند.

که البته درست نیست. استخراج بیت کوین به شدت نامتعارف است، و به دنبال منابع انرژی فوق‌العاده گشته و حتی باعث استفاده از روش های خاصی از تولید انرژی می‌گردند. این تولید انرژی های خاص عموما تولید انرژی به روش برق آبی هستند. ماینرهای استان شچوان، شمال نیویورک و شمال غرب اقیانوس آرام و کبک از این انرژی استفاده می‌کنند. مشهور است که مزارع استخراج بزرگی در ایسلند وجود دارند که از انرژی ژئوترمال استفاده می‌کنند (و جالب است که کاربرد قبلی آن‌ها ذوب آلومینیوم بوده است!).

کارآفرینان به طور فزاینده‌ای به دنبال یافتن راه‌هایی برای جلب منابع انرژی ناشناخته‌تر هستند. امروزه کسب و کارهای متعددی وجود دارند که به دنبال راه‌اندازی عملیات استخراج بیت‌کوین با استفاده از دورریز متان ناشی از چاه‌های نفتی هستند که در غیر این صورت به هدر می‌رود (معمولا در مورد چاه‌های نفتی خارج از شبکه این‌گونه است، قابلیت ذخیره متان وجود ندارد). البته، متان احتراق‌پذیر نیز اثرات جانبی خود را دارد، اما تخلیه متان خالص به فضا هم مخرب است. این تنها یکی از راه‌هایی است که ندانم‌گرایی در مورد مکان استخراج بیت‌کوین آزادسازی دارایی‌های به گل‌نشسته انرژی را به یک گزینه تبدیل می‌کند.

البته، ما اعداد ترکیب انرژی واقعی بیت‌کوین را در اختیار نداریم. هیچ کس ندارد. اما استفاده از تخمین‌های ایده‌آل‌گرا و نزولی از کشور‌های مختلف نیز به کاری نمی‌آیند. بیت‌کوین ویژگی‌های خاصی دارد و منابع انرژی را به شکلی بسیار خاص مصرف می‌کند. ما قبلا در مورد مهاجرت‌های فصلی ASIC‌ها در داخل چین برای استفاده از انرژی آب در یک فصل و منابع مازاد باد در فصلی دیگر شنیده‌ایم. نیروگاه‌هایی بادی در مراکش وجود دارند که از بیت‌کوین برای کسب درآمد از انرژی مازاد استفاده می‌کنند. بیت‌کوین برای مدتی طولانی با مقادیر زیادی از انرژی آبی بازار سیاه/خاکستری در چین استخراج می‌شد که در غیر این صورت به هدر می‌رفت. برنامه‌ها برای تغییر کاربری یک ذوب آلومینیوم سابق در شمال نیویورک که از انرژی آبی استفاده می‌کند در حال اجرا است.

تحلیلی که همه ما، طرفداران و مخالفان، از آن بهره می‌بریم یک تلاش صادقانه و صعودی است که از داده‌های ماینرهای واقعی فعال استفاده می‌کند. این ارزیابی‌های صعودی آزمون‌های فکری جالبی هستند، اما توجیه قابل قبولی ندارند.

نظرات کلی

این مطالعه بسیار جالب بود؛ اما،‌ نمی‌توان این را در مورد رسانه‌هایی گفت که از آن با اعتماد به نفس بیش از حد استفاده کردند. بیت کوین به ازای هر دلار کالای استخراج شده انرژی بیشتری مصرف می‌کند، اما این بیت‌کوین را بیشتر یا کمتر از طلا کارآمد نمی‌کند. این فقط به این معنا است که هزینه‌های متغیر مرتبط با انرژی که به بیت‌کوین مرتبط هستند به تناسب از طلا بیشتر هستند. منابع انرژی به طور جهانی قابل تغییر نیستند و کالاها به شکل یکسان توزیع نشده‌اند، پس شما نمی‌توانید منابع بیت‌کوین را تغییر کاربری بدهید و در عوض با آن‌ها طلا استخراج کنید.

مقاله گاردین نیز جالب بود.

PIC

آن‌ها به راحتی پرمصرف‌ترین منبع انرژی یعنی آلومینیوم را از نمودار حذف کرده‌اند. این منبع از۱۱۰ مگاژول برای تولید ۱ دلار فلز استفاده می‌کند. (یک مورد دیگر در مورد آلومینیوم: این استخراج بوکسیت نیست که گران است، بلکه روش ذوبی است که سنگ را به آلومینیوم تبدیل می‌کند. بنابراین این که بگوییم استخراج آلومینیوم پرمصرف است گمراه‌کننده است.)

این موضوع کمی سردرگم کننده است. تنها چیزی که نویسندگان در مطالعه خود اثبات کرده‌اند این است که بیت‌کوین به نسبت برخی از کالاهای همتا (اما نه آلومینیوم) نسبت هزینه بهره‌برداری به هزینه سرمایه‌داری بالایی دارد. می‌توانید این اطلاعات را در نمودار زیر به صورت خلاصه مشاهده کنید.

PIC

منبع: محاسبات خود کراوس و تولایمات

بر اساس این نمودار، اگر به انرژی ۴ سنت بر کیلووات ساعت دسترسی داشته باشید، می‌توانید ۱ دلار بیت‌کوین را با ۲۱ سنت استخراج کنید. بد نیست! البته باید سخت‌افزار را نیز خریداری کنید، برای نگه‌داری هزینه کنید، ریگ‌ها را خنک کنید، محفظه بسازید و غیره. از آن‌جا که امروز استخراج تقریبا سربه‌سر تمام می‌شود، می‌توان فرض کرد که عمدتا این هزینه‌های غیر برقی اختلاف را تشکیل می‌دهد. با فرض این که بیت‌کوین به طور میانگین با ۵ سنت بر کیلو‌وات ساعت استخراج می‌شود، به نسبت ۱ به ۳ برای هزینه خالص انرژی به هزینه بهره‌برداری/هزینه سرمایه‌داری می‌شود. در حقیقت، با چیزی که در اثر تجربه می‌دانیم هماهنگ است، و جالب است که می‌بینیم اعداد هم همین را نشان می‌دهند.

این اطلاعات قطعا جالب هستند، اما چیز زیادی در مورد پایداری بیت‌کوین نمی‌گویند. چیزی که اهمیت دارد ترکیب انرژی استفاده شده برای یافتن انرژی است، و این مقاله تلاش متمرکزی برای یافتن این اعداد مربوط به دنیای واقعی نمی‌کند.

نکته‌ای در مورد آلومینیوم

بررسی موردی آلومینیوم جالب است. تبدیل بوکسیت به آلومینیوم فرآیندی گران و پرمصرف است. به طور تاریخی همان آربیتراژ انرژی جهانی را باعث می‌شد که امروزه بیت‌کوین از آن بهره می‌برد. برای مدتی، ایسلند از طریق آلومینیوم، صادرکننده خالص انرژی به چین بود. هزینه تولید یک کیلوگرم آلومینیوم از سایر فلزات بسیار بیشتر بود، بنابراین ذوب کنندگان به سراغ محل‌هایی می‌رفتند که در آن‌ها انرژی فراوان و ارزان وجود داشت. من تصور می‌کنم که بیت‌کوین در هنگام بلوغ همین‌گونه باشد.

به علاوه، از آن‌جایی که بیت کوین به تجهیزات سنگین، مدیریت اراضی، ذوب/پالایش یا انتقال فیزیکی نیاز ندارد، اصلا عجیب نیست که هزینه انرژی بیت‌کوین نسبت به سایر همتاهای ملموس، سهم بیشتری از هزینه کلی برای ساخت را تشکیل می‌دهد. همزمان با بلوغ بیت‌کوین، و رایج شدن ASIC‌ها، هزینه برق ورودی به نسبت سایر بالاسری‌های (سخت‌افزار، مدیر، کارکنان و غیره) افزایش می‌یابد.

چیزی که باید به خاطر سپرده شود این است که اگر چیزی ۱ دلار در بازار آزاد ارزش دارد، در صورت عدم وجود موانع ورود، انتظار می‌رود که با حدود ۱ دلار به دست آید. بیت کوین یک بازار بسیار آزاد است؛ فقط باید برق و یک ASIC داشته باشید. به همین دلیل حاشیه‌ها هم بسیار کوچک هستند. اکثر کالاها نیز به همین شکل هستند، البته صنعتی شدن آن‌ها امکان حاشیه‌های بزرگ‌تر را فراهم می‌کند. اما شخصیت اصلی تقریبا به همان شکل است. از آن حدود ۱ دلاری که برای تهیه ۱ دلار صرف شده، مقداری مربوط به انرژی و مقداری مربوط به سایر هزینه‌ها است. به نظر می‌رسد که در این طیف بیت‌کوین بیشتر به سمت انرژی تمایل داشته باشد تا بالاسری فیزیکی؛ چرا که بیت‌کوین نسبتا یک فرآیند خالص تبدیل هش به ارزش است.

در ۵ سنت بر کیلووات ساعت، یک چهارم هزینه ماینر صرف برق می‌شود؛ آیا این زیاد است؟ به نسبت طلا؟ بله. به نسبت آلومینیوم؟ خیر.

نتیجه‌گیری: با وجود این که این مطالعه عموما صحیح بود، نتیجه‌گیری آن درمورد انتشار کربن زیاد صحیح نبود و بیشتر یک تحلیل نزولی خنده‌دار بود. من هنوز به شدت منتظر تحلیلی صعودی در مورد منابع انرژی ماینرها هستم؛ که یک مطالعه فوق‌العاده سودمند خواهند بود و ما را از اتکا به نیابت‌ها رها خواهد کرد. در کل، در هنگام خواندن این مطالعه‌ها باید کل قضیه را در نظر گرفت و در صورت امکان، مستقیم به سراغ منبع رفت.

شاید از این مطالب هم خوشتان بیاید.

ارسال پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.