Porovnanie spotreby energie Cardana a Bitcoinu
Vedeli ste, že Cardano je približne 100 000-krát energeticky úspornejšie ako Bitcoin? Je to pre vás dôležité? Možno áno a možno nie. O tejto téme sa však čoraz častejšie diskutuje na úrovni vlád a regulačných orgánov. Ich rozhodnutia môžu ovplyvniť budúcnosť blockchainových projektov. Pozrime sa na podrobnosti.
TLDR:
- Klimatické zmeny, hospodárska kríza a negatívna geopolitická situácia nútia ľudí premýšľať o vhodnom využívaní energie.
- Argument, že PoW musí spotrebovávať energiu na zaistenie bezpečnosti, platí len do vyčerpania rozpočtu na bezpečnosť.
- Využívanie zelenej energie na ťažbu PoW nie je pre ECB relevantným argumentom. Jurisdikcie musia spĺňať emisné limity. Zelená energia sa môže využívať inde.
- Je ťažké si predstaviť, ako by sa orgány mohli rozhodnúť zakázať benzínové autá počas prechodného obdobia, ale prižmúriť oči nad aktívami typu bitcoin postavenými na technológii PoW.
- Ľudia by sa mali rozhodnúť, aké technológie chcú používať. Mali by však brať do úvahy želania iných ľudí.
Intro
Ochrana životného prostredia je pre našu planétu prioritou. Dlhé roky sa táto téma prehliadala, pretože vlády sa sústredili najmä na hospodársky rozvoj a technologický pokrok. Ekológia bola vnímaná ako prekážka alebo téma, ktorá môže ešte pár rokov počkať. To sa však rýchlo mení. V Európe a inde vo svete dosahujeme nové teplotné rekordy. Británia zažila 40-stupňové horúčavy. Horúco je aj vo Francúzsku a v niektorých štátoch USA. Klíma sa mení rýchlejšie, ako sme očakávali. Vďaka negatívnym geopolitickým udalostiam prudko stúpa cena energie, a to v čase, keď sa Európa zaviazala k ekologizácii. Zelená dohoda je teraz ohrozená, ale zákonodarcovia sa snažia dosiahnuť ciele, ktoré sa Európa rozhodla dosiahnuť.
Tieto a mnohé ďalšie dôvody vedú k rastúcej diskusii o zmysluplnosti sietí Proof-of-Work (PoW). Hoci komunita kryptomien pevne verí, že blockchain prináša revolúciu do sveta financií, nie všetci na tejto planéte toto nadšenie zdieľajú. Musíme sa na túto problematiku pozrieť nezaujato a pochopiť argumenty ľudí, ktorí ešte nepochopili význam kryptomien.
Dôležité je, že pojem decentralizácie sa nespája len s Bitcoinom, teda s konsenzom PoW. Cardano je dôkazom toho, že konsenzus PoS (Proof-of-Stake) je kvalitnou alternatívou k PoW. PoS v Cardane oslávi svoje druhé narodeniny v roku 2022. V oblasti kryptomien existuje mnoho ďalších sietí PoS, ktoré tiež fungujú už niekoľko rokov. Žiadna sieť PoS zatiaľ nebola úspešne napadnutá.
Ak by energetická náročnosť bola prekážkou decentralizácie, odvetvie kryptomien prežije aj bez sietí PoS. Bitcoin je pre celé odvetvie nesmierne dôležitý projekt a stojí za ním veľa podporovateľov. Na druhej strane, energetická náročnosť tejto siete PoW je obrovská a čo je dôležitejšie, ťažko predvídateľná. Ak by sa hodnota mincí BTC v krátkom čase dramaticky zvýšila, povedzme 100-násobne, v rovnakom čase by sa v rovnakom pomere zvýšila aj energetická náročnosť. Ak dnes Bitcoin spotrebuje toľko energie ako napríklad Španielsko, po takomto dramatickom náraste hodnoty mincí BTC by Bitcoin spotreboval toľko energie ako 100 krajín veľkosti Španielska. Dokonca aj fanúšikovia Bitcoinu musia uznať, že to je pre našu planétu sotva udržateľné.
Môžeme vidieť aj druhý extrém, t. j. že hodnota mincí BTC nebude rásť tak rýchlo. V takom prípade sa však zníži bezpečnosť siete Bitcoin, pretože udalosť polovičného zníženia postupne znižuje počet mincí, ktoré baníci dostávajú na pokrytie nákladov na spotrebovanú energiu. Bolo by nerozumné, aby svet prijal sieť, ktorej bezpečnosť je nedostatočná. Videl som mnoho úspešných útokov na siete PoW. Vždy bola na vine nízka hash rate. Siete PoW si nemôžu dovoliť, aby natívne mince nemali trvalo rastúcu hodnotu.
Peter Todd, bývalý vývojár jadra Bitcoinu, vytvoril nástroj, ktorý ukazuje rozpočet na bezpečnosť Bitcoinu. Každý sa môže pohrať s parametrami a zistiť, za akých okolností zostáva Bitcoin bezpečný a decentralizovaný. Ak napríklad v nástroji ponecháte predvolené nastavenia, t. j. priemerný poplatok 1,50 USD, veľkosť bloku 1,20 MB, a nastavíte trhovú kapitalizáciu Bitcoinu na 100 T USD v roku 2140 (4,7 M USD za BTC), zistíte, že do roku 2024 bude podľa Petra bezpečnosť Bitcoinu “nezabezpečená”.
Všetci vieme, že celkovú kapitalizáciu siete Bitcoin ovplyvňujú veľkí hráči a banky. Ak by regulácie a zákony prinútili tieto inštitúcie neinvestovať do Bitcoinu, hodnota mincí by klesla, čo by malo dramatický vplyv na bezpečnosť siete. Inými slovami, ak má byť Bitcoin bezpečný, pravdepodobne sa nezaobíde bez podpory z najvyšších politických kruhov.
Nezabúdajme na iniciatívu ESG, ktorá tiež môže dosť výrazne ovplyvniť rozhodovanie. Je načase, aby sa komunita kryptomien podelila so zákonodarcami o svoje názory na budúcnosť. Nevedomosť a nezáujem hovoriť s politikmi na túto tému sa môžu obrátiť proti nim. Energetická náročnosť prevádzky sietí PoW a PoS je téma, ktorej by sa malo venovať viac pozornosti nielen v rámci komunity kryptomien, ale aj na úrovni politikov a ďalších dôležitých orgánov. Pozrime sa v tomto článku na energetickú náročnosť sietí Cardano a Bitcoin.
Ako vypočítať spotrebu energie siete Cardano?
Spotreba energie siete Cardano nezávisí od hodnoty mincí ADA. To znamená, že spotreba energie je takmer konštantná bez ohľadu na to, či ide o medvedí alebo býčí trh. Pri výpočte je potrebné zohľadniť počet uzlov, na ktorých beží služba pool alebo relay. Aj napriek tomu nemusí byť výpočet jednoduchý.
Na základe analýzy živých relé spoločnosti Cardanians majú niektoré pooly 5 relé, iné zdieľajú niektoré relé spoločne, ďalšie prevádzkujú viacero poolov na jednom zariadení, niektoré majú viacero relé pod jedným názvom DNS atď. Niektoré prevádzkujú infraštruktúru pre prípad zlyhania a niektoré majú neverejné relé. Snažili sme sa zohľadniť primeraný priemer všetkých týchto faktorov. Náš odhad zahŕňa všetky uzly infraštruktúry.
Ak považujeme 45 W za spotrebu jedného uzla, celkovú spotrebu siete Cardano získame vynásobením tejto konštanty počtom všetkých uzlov v infraštruktúre. V čase písania tohto článku je v sieti 4286 uzlov. Ročná spotreba energie siete Cardano dosahuje približne 1,6 GWh. Aktuálne údaje možno nájsť v Cexplorer.
Ako vypočítať spotrebu energie siete Bitcoin?
Konsenzus PoW je založený na spotrebe elektrickej energie. Žiaľ, výpočet nie je taký jednoduchý, pretože spotreba energie priamo závisí od hodnoty mincí BTC. Keďže hodnota mincí BTC je v čase premenlivá, spotreba elektrickej energie tiež stúpa a klesá. Keďže bezpečnosť je priamo spojená s rozpočtom na bezpečnosť, bezpečnosť siete tiež stúpa a klesá s hodnotou mincí BTC.
Hash rate môže rásť bez ohľadu na spotrebovanú energiu, pretože efektivita ASIC baníkov sa zvyšuje. To znamená, že aj keby bola cena mincí BTC dlhšie obdobie stabilná, rýchlosť hashovania by sa zvýšila. Ťažiari pokrývajú náklady na nákup energie prostredníctvom odmien BTC. Keďže cena energie je v každej krajine iná, je ťažké odhadnúť, koľko energie baníci nakúpia.
Existuje niekoľko spôsobov, ako spoľahlivo odhadnúť náklady na energiu pri ťažbe. Uveďme si niektoré z nich. Je možné použiť celkovú mieru hashovania a predpokladať, že baníci majú najnovšie ASIC minery. Ťažiari sa vždy snažia byť čo najziskovejší. Na druhej strane nie vždy je ekonomicky výhodné kupovať nový hardvér. Takže nie všetci baníci budú mať najnovšie modely. Okrem toho sú čipy v súčasnosti nedostatkovým tovarom, takže dopyt po ASIC baníkoch nemusí byť vždy včas uspokojený. Každopádne, ak vieme, akú rýchlosť hashovania dokáže vyprodukovať jeden ASIC miner, môžeme celkovú rýchlosť hashovania siete Bitcoin vydeliť rýchlosťou hashovania jedného zariadenia. Tým získame počet ASIC baníkov v sieti. Ako sme už povedali, treba brať do úvahy, že časť baníkov je staršia. Keďže poznáme náklady na prevádzku jedného zariadenia ASIC, môžeme odhadnúť aj celkovú spotrebu energie.
Približnú predstavu nám môže poskytnúť aj rozpočet na zabezpečenie siete. Ak predpokladáme, že ťažba musí byť zisková, vieme, že baníci nebudú míňať na energiu viac peňazí, ako koľko sieť zaplatí prostredníctvom mincí BTC. Musíme odpočítať náklady na nákup zariadení ASIC, pracovnú silu, priestory, v ktorých sú baníci umiestnení, náklady spojené s chladením, poplatky poolom, zisk, dane atď. Hrubé denné náklady na prevádzku bitcoinovej siete môžeme vypočítať tak, že počet odmien za deň vynásobíme počtom bitcoinov, ktoré baníci dostanú v blokových odmenách (vrátane poplatkov), a celé to vynásobíme aktuálnou hodnotou mincí BTC. Teda (6 * 24) * (6,25 BTC + 0,1 BTC) * 20 000 USD. To je spolu 18 288 000 USD.
Ak by sme chceli presnejšie výsledky, museli by sme poznať konkrétne údaje priamo od ťažiarov. Napriek tomu môžeme urobiť hrubý odhad. Hrubé ročné náklady na prevádzku siete Bitcoin sú podľa našich výpočtov v tejto chvíli približne 188 222 GWh. Naše výsledky sú v súlade s tým, čo zverejnili napríklad statista.com (177 000 GWh) a digiconomist.net (134 000 GWh). Majte na pamäti, že tieto čísla sú z obdobia, keď bol článok napísaný, a ako sme písali, v priebehu času sa výrazne menia.
Porovnanie
Ak vezmeme ročné náklady na prevádzku siete Cardano, 1,6 GWh, a porovnáme ich s ročnými nákladmi na prevádzku siete Bitcoin, 188 222 GWh, zistíme, že sieť Cardano je približne 117 000-krát ekologickejšia.
Ako vidíte, uhlíková stopa siete Cardano je v porovnaní s Bitcoinom takmer zanedbateľná. Ťažba PoW má veľmi negatívny vplyv na životné prostredie a ročne vyprodukuje 74,76 Mt CO2, podobne ako štát Kolumbia. Jedna bitcoinová transakcia stojí svet 1 491 kWh, čo sú približne náklady na prevádzku americkej domácnosti počas 51 dní.
Základným argumentom v prospech PoW je, že spotreba energie je predpokladom zabezpečenia siete Bitcoin. Tento argument preveril čas, ale často sa zabúda, že proces odmeňovania je dynamický. Ako naznačuje Peter Todd, bezpečnosť Bitcoinu nie je v žiadnom prípade istá a bude závisieť od rastu hodnoty mincí. Nezmenená menová politika je prelomovým technologickým pokrokom, ale nesmie sa zabúdať na dlhodobú udržateľnosť. Ak má fungovať len povedzme 20 rokov, nie je taká užitočná, ako sa na prvý pohľad zdalo.
Neexistuje žiadny presvedčivý argument, že PoS nefunguje alebo že má nejakú zásadnú slabinu. Siete PoW aj PoS môžu byť napadnuté. Vektory útoku sú odlišné. Existuje niekoľko implementácií PoS a žiadna z nich zatiaľ neuspela. Ukazuje sa, že závislosť od spotreby energie nie je nevyhnutná. Výhodou sietí PoS je, že na rozdiel od PoW sú dlhodobo udržateľné.
S rastom hodnoty mincí rastie aj bezpečnosť sietí PoS, pretože pre jeden subjekt je ťažšie nahromadiť veľké množstvo mincí. Na druhej strane bezpečnosť sietí PoS závisí aj od rozdelenia mincí medzi používateľov. Ak by viac ako 50 % mincí vlastnilo 10 miliónov používateľov siete, ktorí by ich nepredali z dôvodu pasívneho príjmu, útočník by v podstate nemal šancu získať potrebnú väčšinu na útok. Zároveň by stačilo, aby hodnota mincí dramaticky neklesla, t. j. mohla by zostať na rovnakej úrovni, a bezpečnosť siete by sa poklesom hodnoty zásadne nezmenila.
Často sa hovorí, že nedostatok je najdôležitejšou súčasťou ekonomického modelu kryptomien. Je naozaj potrebné spotrebovať toľko energie kvôli nedostatku?" Viac informácií .
Predpokladajme, že všetci držitelia mincí sú čestní účastníci, pretože majú ekonomickú motiváciu chrániť sieť. Siete PoW majú tú nevýhodu, že silná konkurencia môže vyradiť poctivých ťažiarov z hry. Inými slovami, poctivý baník nemusí byť ziskový a je nútený ukončiť ťažbu. Nemôže sa teda podieľať na bezpečnosti siete, aj keby chcel. To vedie k centralizácii moci. Siete PoS budú pravdepodobne vždy decentralizovanejšie, pretože umožňujú všetkým používateľom podieľať sa na procese decentralizácie a bezpečnosti. Každý hráč, dokonca aj poctivé veľryby, chráni sieť pred útokmi.
Na účely tohto článku sa držme hlavne spotreby energie.
Čo si myslí EÚ o nadmernej spotrebe energie?
Európska centrálna banka (ECB) vydala správu s názvom “Mining the environment - is climate risk priced into crypto-assets?”, ktorá sa zaoberá spotrebou energie kryptomien. Správa je dobre napísaná a podrobná.
V dokumente sa uvádza, že niektoré kryptoakcie majú značnú uhlíkovú stopu a že to podkopáva ich záväzky v oblasti ekologického prechodu. Odhady uhlíkovej stopy pre Bitcoin a Ethereum ďalej ukazujú, že ich kombinované ročné emisie od mája 2022 negujú minulé a cieľové úspory emisií skleníkových plynov (GHG) pre väčšinu krajín eurozóny.
Jurisdikcie sa tiež môžu pozornejšie zaoberať produktívnym využívaním rôznych zdrojov energie v dôsledku nedávneho prudkého nárastu cien energie po rusko-ukrajinskej vojne. Autori dokumentu poukazujú na to, že existuje alternatívna a oveľa menej energeticky náročná technológia blockchain, ktorá môže dosiahnuť podobné výsledky ako energeticky náročné technológie.
Je zrejmé, že úrady majú dobre zmapovaný priestor kryptomien a poznajú rozdiely medzi sieťami PoW a ekologickejšími alternatívami, ako je PoS. Autori článku sú si vedomí iniciatív zameraných na prechod ťažby na ekologické zdroje energie. V dokumente sa spomína dohoda Crypto Climate Accord a Rada pre ťažbu bitcoinov.
Snaha o väčšiu transparentnosť ťažby a záväzok dosiahnuť do roku 2030 nulové emisie sú vnímané pozitívne. Na druhej strane sa objavuje kritika, že tieto snahy sú len dobrovoľné a že metodika nie je jasne vysvetlená, ako aj nedostatok dôležitých podrobností a nedôveryhodné údaje v dokumentoch týchto hnutí.
Prechod ťažby PoW na ekologické zdroje je najväčším argumentom zástancov Bitcoinu. Z pohľadu EÚ to však nie je riešenie, pretože prechodom kryptomien PoW na obnoviteľné zdroje energie môžu vytlačiť iné spôsoby využívania obnoviteľnej energie, čím sa ohrozia ciele krajín v oblasti ekologickej transformácie. V dokumente sa uvádza:
Obnoviteľná energia je obmedzená. Podiel obnoviteľných zdrojov na celosvetovej výrobe elektrickej energie bol v roku 2020 29 %. Preto bude trvať určitý čas, kým sa dosiahne úplné zásobovanie energiou z obnoviteľných zdrojov. Využívanie existujúcich obnoviteľných zdrojov energie na ťažbu bitcoinov vo všeobecnosti znamená, že menej obnoviteľnej energie sa môže použiť na iné účely, ako je napríklad poskytovanie elektrickej energie domácnostiam, ako aj na prípadné pokrytie požadovaného klimatického prechodu.
[…]
Významnú slabinu PoW v oblasti spotreby energie možno riešiť iným konsenzuálnym mechanizmom blockchainu, a to proof-of-stake (PoS). Odhaduje sa, že technológia blockchainu PoS výrazne znižuje spotrebu energie pri zabezpečení rovnakej funkčnosti.
Verejné orgány nechcú potláčať inovácie a technologický pokrok, keďže tento je hnacou silou hospodárskeho rastu. Na druhej strane majú orgány pochybnosti o prínosoch Bitcoinu pre spoločnosť. Potenciál technológie blockchain sa zatiaľ považuje za neistý.
Orgány sa musia na celú problematiku pozerať komplexne. Tento pohľad zástancom kryptomien často chýba. Orgány musia starostlivo zvážiť všetky pre a proti. V dokumente sa ďalej uvádza nasledovné.
Je ťažké si predstaviť, ako by sa orgány mohli rozhodnúť zakázať benzínové autá počas prechodného obdobia, ale prižmúriť oči nad aktívami typu bitcoin postavenými na technológii PoW, ktoré majú energetickú stopu vo veľkosti krajiny a ročné emisie uhlíka, ktoré v súčasnosti negujú minulé a cieľové úspory skleníkových plynov väčšiny krajín eurozóny.
Toto platí najmä vzhľadom na to, že existuje alternatívna, energeticky menej náročná technológia blockchain. Aby sme pokračovali v analógii s automobilom, verejné orgány majú na výber, či budú motivovať kryptografickú verziu elektromobilu (PoS a jeho rôzne blockchainové konsenzuálne mechanizmy) alebo obmedzia či zakážu kryptografickú verziu automobilu na fosílne palivá (blockchainové konsenzuálne mechanizmy PoW). Takže hoci je možný prístup verejných orgánov “z ruky do ruky”, je veľmi nepravdepodobný a politické opatrenia zo strany orgánov sú pravdepodobné.
Je veľmi nepravdepodobné, že by investície do aktív založených na PoW mohli byť súčasťou investičnej stratégie ESG. Dokonca aj takzvaná zelená ťažba kryptomien by vytlačila iné, pravdepodobne produktívnejšie využitie obnoviteľnej energie.**
Či sa nám to páči alebo nie, nemyslíme si, že úrady budú spokojné s argumentom, že ťažba PoW môže prejsť na zelenú energiu. Musíme vziať do úvahy, že Bitcoin nie je jediný projekt PoW a v budúcnosti sa môžu objaviť nové. Ak chceme určiť celkový negatívny vplyv ťažby PoW na životné prostredie, musíme zhrnúť spotrebu všetkých existujúcich projektov. Orgány nemôžu udeliť výnimku jednému projektu a ostatné zakázať. Ak existuje ekologická alternatíva k PoW, je spravodlivým argumentom, že ľudia by mali používať technológiu, ktorá je šetrnejšia k životnému prostrediu.
Z nášho pohľadu by si ľudia mali vybrať, čo chcú používať. Orgány by mali rešpektovať rozhodnutia ľudí a neobmedzovať ich. Na druhej strane, povedomie o kryptomenách je dnes medzi masovou populáciou nízke a vysokú spotrebu energie Bitcoinu kritizujú odborníci aj široká verejnosť. Nie je pravda, že každý, kto rozumie Bitcoinu, nevyhnutne súhlasí s jeho vysokou spotrebou energie. Obyvateľstvo bude vždy názorovo rozdelené a je otázne, ako by k tomu mali pristupovať orgány, ktoré majú v popise práce zohľadňovať názory oboch táborov a rozhodovať v prospech väčšiny.
Domnievame sa, že konsenzus PoW má zmysel, ak sa nejakým spôsobom vyrieši problém klesajúceho rozpočtu na bezpečnosť. Budovať bezpečnosť siete na základe predpokladu, že hodnota mincí bude rásť donekonečna, nemá veľký zmysel. Koncept užitočného PoW, kde sa výpočtový výkon využíva na riešenie skutočného problému, je zaujímavý. PoW môže zohrávať významnú úlohu pri zabezpečení blockchainových sietí, ale je otázne, či v podobe, v akej ho v súčasnosti využíva Bitcoin.
Záver
Chápeme, že ľudia sebecky obhajujú predovšetkým svoje vlastné investície, takže cítia potrebu prehliadať potreby ostatných ľudí, ktorí nemajú kožu v hre. V kryptokomunite zatiaľ neprebehla racionálna a otvorená diskusia na tému nadmernej spotreby elektrickej energie. Predpokladáme, že sa ani neuskutoční, pretože jednotlivé komunity sú voči sebe nepriateľsky naladené a nemajú chuť prijať argumenty druhej strany. Všetko je zabalené do falošnej ideológie. Úprimne povedané, neprekvapuje nás, že sa touto otázkou zaoberajú orgány a cítia potrebu prijať rozhodnutie. Prípadný zákaz PoW sa nám nepáči, ale chápeme argumenty z dokumentu, ktorý zverejnila ECB.
Ak sme schopní vytvoriť technológiu šetrnejšiu k životnému prostrediu, máme morálnu povinnosť ju používať. Nikto nechce žiť v mestách plných nebezpečných výparov, ktoré nám skracujú život. Vďaka emisným limitom pre spaľovacie motory môžeme v mestách žiť oveľa lepšie. Tlak na používanie ekologickejších technológií je relevantný a v záujme všetkých ľudí. Decentralizácia peňazí a služieb má zmysel, ale nie za cenu obetovania našej planéty. V minulosti sme životné prostredie často zanedbávali a stále zanedbávame. Teraz sa to snaží zmeniť takmer celý svet a odvetvie blockchainu nemôže dostať špeciálnu výnimku.
Ak sa chcete pozrieť na aktuálnu spotrebu energie Cardana a Bitcoinu a porovnať ju, môžete použiť Cexplorer, ktorý údaje pravidelne aktualizuje.
(Napísal @Cardanians.io) - preklad @Martin.M
Pôvodný článok: Comparison of energy consumption of Cardano and Bitcoin | Cardanians