Экологический след биткоина

Рост популярности криптовалют заставляет общество и регуляторов задумываться о потенциальных последствиях. Формально масштаб феномена невелик: суммарная капитализация всех криптовалют на 28 августа 2019 г. составляла $265 млрд, две трети приходилось на биткоин. Однако влияние криптовалют на мировую экономику определяется не только этим: майнинг – энергоемкий процесс, и законодателям для выработки правильной политики необходимо понимать, как он сказывается в том числе на парниковых выбросах, решили исследователи из MIT и Технического университета в Мюнхене. Они попытались оценить энергопотребление при майнинге биткоина и его влияние на экологию.

В течение одного 2018 г. компьютерные мощности, необходимые для проверки биткоинов, выросли более чем втрое, что привело к соответствующему росту энергопотребления, отмечается в работе. К ноябрю прошлого года годовое потребление электричества биткоином (см. врез) могло находиться в диапазоне от 35,0 ТВт*ч до 72,5 ТВт*ч. Исходя из географического расположения майнеров, исследователи подсчитали, что при производстве данного количества электроэнергии за год в атмосферу было выброшено от 21,5 млн т до 53,6 млн т углекислого газа: это сопоставимо с уровнями выбросов Боливии и Португалии.

Энергозатраты на майнинг одного доллара криптовалюты выше, чем на производство эквивалентного количества золота, меди, платины или оксидов редкоземельных металлов, приводились оценки в исследовании других ученых.

По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), в 2018 г. мировой спрос на электроэнергию вырос на 4%, или на 900 ТВт*ч. Большая часть дополнительных потребностей была удовлетворена за счет возобновляемой и ядерной энергетики. Однако угольные и газовые электростанции тоже увеличили выработку, что привело к повышению эмиссии углекислого газа на 2,5% до 13 Гт – это 38% суммарных выбросов от энергетики.

Парижское соглашение по климату, призванное ограничить глобальное потепление в пределах 2 (а в идеале – 1,5) градусов Цельсия к концу XXI века, предполагает, что человечество во второй половине века обязано обнулить нетто-выбросы углекислого газа в атмосферу.

Углеродный след – проблема, характерная не только для криптовалют, однако регулирование майнинга криптовалют выглядит одним из возможных вариантов ограничения эмиссии углекислого газа, полагают авторы работы из MIT и Технического университета Мюнхена.

Они предупреждают, что потребление электроэнергии биткоином может оказаться лишь верхушкой криптовалютного айсберга. По их мнению, три другие основные криптовалюты добавят к оценке мощности около 30 ТВт, а более 600 остальных потенциально могут увеличить спрос более чем на 40 ТВт. В сумме это почти втрое больше, чем потребляет биткоин.

Представители криптоотрасли, озабоченные проблемой, в качестве возможных вариантов ее решения называют повышение эффективности используемого биткоином протокола, разработку новых алгоритмов, а также преимущественное использование возобновляемой энергии.

По оценке экспертов Кембриджского центра альтернативных финансов, идентифицированные майнинговые центры закрывают за счет возобновляемых источников энергии примерно 28% своих потребностей.

Как это работает

Первые биткоины были «добыты» в начале 2009 г. Их суммарное количество ограничено дизайном системы, поэтому с каждым годом вычисления, необходимые для «добычи» коинов, становятся все сложнее. Из заложенного архитектурой биткоина лимита в 21 млн единиц «добыто» примерно 17,9 млн (на 28 августа 2019 г.).

Если майнеры первого поколения использовали для вычислений центральные процессоры обычных персональных компьютеров, то уже через два-три года им пришлось переключиться на графические процессоры с производительностью в десятки и сотни раз выше, пишут авторы. Специализированные интегральные микросхемы (application-specific integrated circuit, ASIC), получившие активное развитие после 2012 г., работают в сотни тысяч раз быстрее, чем процессоры первых майнеров. Но даже самым мощным из существующих специализированных микросхем сегодня на поиск одного блока в одиночку требуется около 50 лет, поэтому почти все участники сети группируются в пулы. По оценкам авторов, китайские пулы сейчас объединяют 68% мировых майнинговых мощностей, европейские – 11%. В США работа пулов ограничена, поэтому американские майнеры входят в зарубежные – прежде всего, европейские.

Для определения географического расположения аппаратуры авторы использовали IP-адреса пулов, майнеров и устройств. Эта задача усложняется тем, что участники рынка часто скрывают свое местонахождение с помощью VPN и подобных ему сервисов. Согласно трем просчитанным сценариям, американские майнеры могут занимать 15-19% рынка, азиатские – 34-68%, европейские – 17-24%.