Věděli jste, že Cardano je asi 100 000krát energeticky úspornější než Bitcoin? Je to pro vás důležité? Možná ano a možná ne. O tomto tématu se však stále častěji diskutuje na úrovni vlád a regulačních orgánů. Jejich rozhodnutí může ovlivnit budoucnost blockchain projektů. Podívejme se na podrobnosti.
TLDR:
- Změna klimatu, hospodářská krize a nepříznivá geopolitická situace nutí lidi přemýšlet o vhodném využívání energie.
- Argument, že PoW musí spotřebovávat energii pro zajištění bezpečnosti, platí pouze do vyčerpání rozpočtu na bezpečnost.
- Využití zelené energie pro těžbu PoW není pro ECB relevantním argumentem. Jurisdikce musí splňovat emisní limity. Zelenou energii lze využít jinde.
- Je obtížné si představit, jak by se úřady mohly rozhodnout zakázat v přechodném období benzínová auta, ale přimhouřit oči nad aktivy typu bitcoinů postavených na technologii PoW.
- Lidé by se měli rozhodnout, jaké technologie chtějí používat. Měli by však brát ohled na přání ostatních lidí.
Úvod
Ochrana životního prostředí je pro naši planetu prioritou. Po mnoho let bylo toto téma přehlíženo, protože vlády se soustředily především na hospodářský rozvoj a technologický pokrok. Ekologie byla vnímána jako překážka nebo téma, které může ještě pár let počkat. To se však rychle mění. V Evropě i jinde ve světě dosahujeme nových teplotních rekordů. Británie zažila čtyřicetistupňová vedra. Horko je také ve Francii a v některých státech USA. Klima se mění rychleji, než jsme čekali. Díky negativním geopolitickým událostem prudce roste cena energie, a to v době, kdy se Evropa zavázala k ekologizaci. Zelený úděl (green deal) je nyní v ohrožení, ale zákonodárci se snaží dosáhnout cílů, které si Evropa předsevzala.
Tyto a mnohé další důvody vedou k rostoucí debatě o smysluplnosti sítí Proof-of-Work (PoW). Zatímco kryptoměnová komunita pevně věří, že blockchain přináší revoluci do světa financí, ne všichni na planetě toto nadšení sdílejí. Je třeba se na věc podívat nezaujatě a pochopit argumenty lidí, kteří dosud nepochopili smysl kryptoměn.
Důležité je, že pojem decentralizace není spojen pouze s Bitcoinem, tedy s konsensem PoW. Cardano je důkazem, že konsensus PoS (Proof-of-Stake) je kvalitní alternativou k PoW. PoS v Cardanu oslaví v roce 2022 své druhé narozeniny. V oblasti kryptoměn existuje mnoho dalších sítí PoS, které rovněž fungují již několik let. Žádná síť PoS zatím nebyla úspěšně napadena.
Pokud by energetická náročnost byla překážkou decentralizace, odvětví kryptoměn přežije i bez sítí PoS. Bitcoin je pro celé odvětví nesmírně důležitý projekt a stojí za ním mnoho podporovatelů. Na druhou stranu je energetická náročnost této PoW sítě obrovská a hlavně těžko předvídatelná. Pokud by se hodnota mincí BTC v krátké době dramaticky zvýšila, řekněme 100x, zvýšila by se ve stejné době ve stejném poměru i energetická náročnost. Pokud dnes Bitcoin spotřebovává tolik energie jako například Španělsko, po takovém dramatickém nárůstu hodnoty mincí BTC by Bitcoin spotřeboval tolik energie jako 100 zemí o velikosti Španělska. I fanoušci Bitcoinu musí uznat, že to je pro naši planetu jen stěží udržitelné.
Můžeme se setkat i s druhým extrémem, tedy že hodnota mincí BTC nebude růst tak rychle. V takovém případě se však sníží bezpečnost sítě Bitcoin, protože událost půlení (halving) postupně snižuje počet mincí, které těžaři dostávají, aby pokryli náklady na spotřebovanou energii. Nebylo by moudré, aby svět přijal síť, jejíž bezpečnost je nedostatečná. Viděli jsem mnoho úspěšných útoků na sítě PoW. Vždy byl na vině nízký hash rate. Sítě PoW si nemohou dovolit, aby nativní mince neustále nerostly na hodnotě.
Peter Todd, bývalý core vývojář Bitcoinu, vytvořil nástroj, který ukazuje rozpočet na zabezpečení Bitcoinu. Každý si může pohrát s parametry a zjistit, za jakých podmínek zůstává Bitcoin bezpečný a decentralizovaný. Pokud například v nástroji ponecháte výchozí nastavení, tj. průměrný poplatek 1,50 USD, velikost bloku 1,20 MB, a nastavíte tržní kapitalizaci Bitcoinu na 100 tisíc USD v roce 2140 (4,7 milionu USD za BTC), zjistíte, že v roce 2024 bude podle Petera bezpečnost Bitcoinu “nezabezpečená”.
Všichni víme, že celkovou kapitalizaci sítě Bitcoin ovlivňují velcí hráči a banky. Pokud by regulace a zákony donutily tyto instituce neinvestovat do Bitcoinu, hodnota mincí by klesla, což by mělo dramatický dopad na bezpečnost sítě. Jinými slovy, má-li být Bitcoin bezpečný, pravděpodobně se neobejde bez podpory z nejvyšších politických pater.
Nezapomínejme ani na iniciativu ESG, která může rozhodování také poměrně výrazně ovlivnit. Je načase, aby se komunita kryptoměn podělila se zákonodárci o své názory na budoucnost. Ignorace a nezájem hovořit s politiky na toto téma se může vymstít.
Energetická náročnost provozu sítí PoW a PoS je téma, které by se mělo více řešit nejen napříč kryptoměnovou komunitou, ale také na úrovni politiků a dalších důležitých orgánů. Podívejme se v tomto článku na energetickou náročnost sítí Cardano a Bitcoin.
Jak vypočítat spotřebu energie sítě Cardano?
Spotřeba energie sítě Cardano nezávisí na hodnotě mincí ADA. To znamená, že spotřeba energie je téměř konstantní bez ohledu na to, zda probíhá medvědí nebo býčí trh. Při výpočtu je třeba zohlednit počet uzlů, na kterých běží pool nebo relay služba. Ani tak nemusí být výpočet jednoduchý.
Na základě analýzy relay služby týmem Cardanians mají některé pooly 5 relay, jiné sdílejí některé relay společně, další provozují více poolů na jednom zařízení, některé mají více relay pod jedním jménem DNS atd. Některé provozují failover infrastrukturu a některé mají neveřejná relay. Snažili jsme se zohlednit vhodný průměr všech těchto faktorů. Náš odhad zahrnuje všechny uzly v infrastruktuře.
Pokud počítáme 45 W jako spotřebu jednoho uzlu, získáme celkovou spotřebu sítě Cardano vynásobením této konstanty počtem všech uzlů v infrastruktuře. V době psaní tohoto článku je v síti 4286 uzlů. Roční spotřeba energie sítě Cardano činí přibližně 1,6 GWh. Aktuální údaje lze nalézt v nástroji Cexplorer.
Jak vypočítat spotřebu energie sítě Bitcoin?
Konsensus PoW je založen na spotřebě elektrické energie. Bohužel výpočet není tak jednoduchý, protože spotřeba energie je přímo závislá na hodnotě mincí BTC. Protože hodnota mincí BTC je v čase proměnlivá, spotřeba elektřiny také roste a klesá. Vzhledem k tomu, že bezpečnost je přímo závislá na rozpočtu na zabezpečení, bezpečnost sítě také roste a klesá s hodnotou mincí BTC.
Hash rate může růst bez ohledu na spotřebovanou energii, protože se zvyšuje účinnost ASIC zařízení. To znamená, že i kdyby byla cena mincí BTC po delší dobu stabilní, hash rate by se zvýšil. Těžaři pokrývají náklady na nákup energie prostřednictvím odměn BTC. Protože cena energie je v každé zemi jiná, je obtížné odhadnout, kolik energie těžaři nakoupí.
Existuje několik způsobů, jak spolehlivě odhadnout náklady na energii při těžbě. Ukažme si některé z nich. Je možné použít celkový hash rate a předpokládat, že těžaři mají nejnovější ASIC minery. Těžaři se vždy snaží být co nejziskovější. Na druhou stranu není vždy ekonomicky výhodné kupovat nový hardware. Ne všichni těžaři tedy budou mít nejnovější modely. Čipy jsou navíc v současnosti nedostatkovým zbožím, takže poptávka po ASIC minerech nemusí být vždy včas uspokojena. Každopádně pokud víme, jaký hash rate dokáže vyprodukovat jeden ASIC miner, můžeme celkový hash rate sítě Bitcoin vydělit rychlostí hash rate jednoho zařízení. Tím získáme počet ASIC zařízení v síti. Jak jsme si řekli, je třeba vzít v úvahu, že část těžařů je staršího data. Protože známe náklady na provoz jednoho zařízení ASIC, můžeme také odhadnout celkovou spotřebu energie.
Hrubou představu nám může poskytnout také rozpočet na zabezpečení sítě. Pokud předpokládáme, že těžba musí být zisková, víme, že těžaři nebudou utrácet za energii více peněz, než kolik síť zaplatí prostřednictvím mincí BTC. Musíme odečíst náklady na nákup zařízení ASIC, pracovní sílu, prostory, ve kterých jsou těžaři umístěni, náklady spojené s chlazením, poplatky poolům, zisk, daně atd. Hrubé denní náklady na provoz bitcoinové sítě můžeme vypočítat tak, že počet odměn za den vynásobíme počtem bitcoinů, které těžaři dostanou v blokových odměnách (včetně poplatků), a to celé vynásobíme aktuální hodnotou mincí BTC. Tedy (6 * 24) * (6,25 BTC + 0,1 BTC) * 20 000 USD. To je celkem 18,288,000 USD.
Pokud bychom chtěli přesnější výsledky, museli bychom znát konkrétní údaje přímo od těžařů. Přesto můžeme provést hrubý odhad. Hrubé roční náklady na provoz sítě Bitcoin jsou podle našich výpočtů v tuto chvíli přibližně 188 222 GWh. Naše výsledky jsou v souladu s tím, co zveřejňují například stránky statista.com (177 000 GWh) a digiconomist.net (134 000 GWh).
Srovnání
Pokud vezmeme roční náklady na provoz sítě Cardano, 1,6 GWh, a porovnáme je s ročními náklady na provoz sítě Bitcoin, 188 222 GWh, zjistíme, že síť Cardano je přibližně 117 000krát šetrnější k životnímu prostředí.
Jak vidíte, uhlíková stopa sítě Cardano je ve srovnání s Bitcoinem téměř zanedbatelná. Těžba PoW má velmi negativní dopad na životní prostředí a ročně vyprodukuje 74,76 Mt CO2, podobně jako stát Kolumbie. Jedna bitcoinová transakce stojí svět 1 491 kWh, což jsou zhruba náklady na provoz americké domácnosti po dobu 51 dní.
Základním argumentem ve prospěch PoW je, že spotřeba energie je předpokladem pro zabezpečení sítě Bitcoin. Tento argument prověřil čas, ale často se zapomíná, že proces odměňování je dynamický. Jak naznačuje Peter Todd, bezpečnost Bitcoinu není v žádném případě jistá a bude záviset na růstu hodnoty mincí. Nezměněná měnová politika je převratným technologickým pokrokem, ale nesmí se zapomínat na dlouhodobou udržitelnost. Pokud by měla fungovat pouze například 20 let, není tak užitečná, jak se zpočátku zdálo.
Neexistuje žádný přesvědčivý argument, že PoS nefunguje nebo že má nějakou zásadní slabinu. Jak sítě PoW, tak sítě PoS mohou být napadeny. Vektory útoku se liší. Existuje několik implementací PoS a žádná z nich zatím neuspěla. Ukazuje se, že závislost na spotřebě energie není nutná. Výhodou sítí PoS je, že na rozdíl od PoW jsou dlouhodobě udržitelné.
S růstem hodnoty mincí roste také bezpečnost sítí PoS, protože pro jeden subjekt je obtížnější nahromadit velké množství mincí. Na druhou stranu bezpečnost sítí PoS závisí také na rozdělení mincí mezi uživatele. Pokud by více než 50 % mincí vlastnilo 10 milionů uživatelů sítě, kteří by je kvůli pasivnímu příjmu neprodali, útočník by v podstatě neměl šanci získat potřebnou většinu k útoku. Zároveň by stačilo, aby hodnota mincí dramaticky neklesla, tj. mohla by zůstat na stejné úrovni, a bezpečnost sítě by se poklesem hodnoty zásadně nezměnila.
Předpokládejme, že všichni držitelé mincí jsou poctiví účastníci, protože mají ekonomickou motivaci síť chránit. Sítě PoW mají tu nevýhodu, že silná konkurence může poctivé těžaře vyřadit ze hry. Jinými slovy, poctivý těžař nemusí být ziskový a je nucen těžbu ukončit. Nemůže se tedy podílet na zabezpečení sítě, i kdyby chtěl. To vede k centralizaci moci. Sítě PoS budou pravděpodobně vždy více decentralizovanější, protože umožňují všem uživatelům podílet se na procesu decentralizace a zabezpečení. Každý hráč, ale i poctivé velryby, chrání síť před útoky.
Pro účely tohoto článku se držme především spotřeby energie.
Co si EU myslí o nadměrné spotřebě energie?
Evropská centrální banka (ECB) vydala zprávu s názvem “Mining the environment - is climate risk priced into crypto-assets?”, která se zabývá spotřebou energie kryptoměn. Zpráva je dobře napsaná a podrobná.
V dokumentu se uvádí, že některá kryptoaktiva mají značnou uhlíkovou stopu a že to narušuje jejich závazky v oblasti ekologického přechodu. Odhady uhlíkové stopy Bitcoinu a Etherea dále ukazují, že jejich kombinované roční emise od května 2022 negují minulé a cílové úspory emisí skleníkových plynů (GHG) pro většinu zemí eurozóny.
Jurisdikce se také mohou důkladněji zabývat produktivním využíváním různých zdrojů energie v důsledku nedávného prudkého nárůstu cen energií v důsledku rusko-ukrajinské války. Autoři článku upozorňují, že existuje alternativní a mnohem méně energeticky náročná technologie blockchain, která může dosáhnout podobných výsledků jako energeticky náročné technologie.
Je zřejmé, že úřady mají prostor kryptoměn dobře zmapovaný a znají rozdíly mezi sítěmi PoW a ekologičtějšími alternativami, jako je PoS. Autoři článku jsou si vědomi iniciativ zaměřených na přechod těžby na zelené zdroje energie. V dokumentu je zmíněna dohoda Crypto Climate Accord a Bitcoin Mining Council.
Snaha o větší transparentnost těžby a závazek dosáhnout do roku 2030 nulových emisí jsou vnímány pozitivně. Na druhou stranu se objevuje kritika, že tyto snahy jsou pouze dobrovolné a metodika není jasně vysvětlena, stejně jako nedostatek důležitých detailů a nespolehlivé údaje v dokumentech těchto hnutí.
Přechod těžby PoW na ekologické zdroje je největším argumentem zastánců Bitcoinu. Z pohledu EU to však není řešení, protože s přechodem PoW kryptoměn na obnovitelné zdroje energie mohou vytlačit ostatní způsoby využití obnovitelných zdrojů energie a ohrozit tak cíle zemí v oblasti ekologického přechodu. V dokumentu se uvádí:
Obnovitelná energie je omezená. Podíl obnovitelných zdrojů na celosvětové výrobě elektřiny činil v roce 2020 29 %. Proto bude trvat nějakou dobu, než bude plně zajištěna dodávka energie z obnovitelných zdrojů. Využívání stávajících obnovitelných zdrojů energie k těžbě bitcoinů obecně znamená, že méně obnovitelné energie lze využít k jiným účelům, například k zásobování domácností elektřinou, a také k případnému pokrytí potřebného přechodu na novou klimatickou politiku.
[…]
Značnou slabinu PoW v oblasti spotřeby energie lze řešit jiným konsensuálním mechanismem blockchainu, a to mechanismem Proof-of-Stake (PoS). Odhaduje se, že technologie blockchainu PoS výrazně snižuje spotřebu energie při zajištění stejné funkčnosti.
Veřejné orgány nechtějí potlačovat inovace a technologický pokrok, neboť tento je hnací silou eknomického růstu. Na druhou stranu mají úřady pochybnosti o přínosu Bitcoinu pro společnost. Potenciál technologie blockchain je zatím považován za nejistý.
Úřady se musí na celou problematiku dívat komplexně. Tento pohled zastáncům kryptoměn často chybí. Úřady musí pečlivě vyvažovat všechna pro a proti. V dokumentu se dále uvádí následující.
Je těžké si představit, jak by se úřady mohly rozhodnout zakázat v přechodném období benzínová auta, ale přimhouřit oči nad aktivy typu Bitcoinů postavených na technologii PoW, jejichž energetická stopa o velikosti země a roční emise uhlíku v současnosti popírají minulé a cílové úspory skleníkových plynů většiny zemí eurozóny.
To platí zejména vzhledem k tomu, že existuje alternativní, energeticky méně náročná technologie blockchain. Budeme-li pokračovat v analogii s automobily, veřejné orgány mají na výběr, zda budou motivovat kryptografickou verzi elektromobilu (PoS a jeho různé blockchainové konsenzuální mechanismy), nebo zda omezí či zakážou kryptografickou verzi automobilu na fosilní paliva (PoW blockchainové konsenzuální mechanismy). Ačkoli je tedy možný přístup veřejných orgánů “ruce pryč”, je velmi nepravděpodobný a politická opatření ze strany orgánů jsou pravděpodobná.
Je velmi nepravděpodobné, že by investice do aktiv založených na PoW mohly být součástí investiční strategie ESG. Dokonce i takzvaná zelená těžba kryptoměn by vytlačila jiné, pravděpodobně produktivnější využití obnovitelné energie.
Ať se nám to líbí, nebo ne, nemyslíme si, že se úřady spokojí s argumentem, že těžba PoW může přejít na zelenou energii. Musíme vzít v úvahu, že Bitcoin není jediným PoW projektem a v budoucnu se mohou objevit nové. Abychom mohli určit celkový negativní dopad těžby PoW na životní prostředí, musíme sečíst spotřebu všech existujících projektů. Úřady nemohou udělit výjimku jednomu projektu a ostatní zakázat. Pokud existuje ekologická alternativa k PoW, je spravedlivým argumentem, že by lidé měli používat technologii šetrnější k životnímu prostředí.
Z našeho pohledu by si lidé měli vybrat, co chtějí používat. Úřady by měly volbu lidí respektovat a ne ji omezovat. Na druhou stranu povědomí o kryptoměnách je dnes mezi masovou populací nízké a vysoká spotřeba energie Bitcoinu je kritizována odborníky i širokou veřejností. Není pravda, že každý, kdo bitcoinu rozumí, nutně souhlasí s jeho vysokou spotřebou energie. Obyvatelstvo bude vždy názorově rozděleno a je otázkou, jak by k tomu měly přistupovat úřady, které mají v popisu práce zohledňovat názory obou táborů a rozhodovat ve prospěch většiny.
Domníváme se, že konsenzus PoW má smysl, pokud se nějakým způsobem vyřeší problém klesajícího rozpočtu na bezpečnost. Stavět zabezpečení sítě na předpokladu, že hodnota mincí bude donekonečna růst, nedává příliš smysl. Zajímavý je koncept užitečného PoW, kdy se výpočetní výkon využívá k řešení skutečného problému. PoW může hrát významnou roli v zabezpečení blockchainových sítí, ale je otázkou, zda v podobě, v jaké ji v současnosti používá Bitcoin.
Závěr
Chápeme, že lidé sobecky prosazují především své vlastní investice, takže cítí potřebu přehlížet potřeby ostatních lidí, kteří nemají kůži ve hře. V kryptokomunitě dosud neproběhla racionální a otevřená debata na téma nadměrné spotřeby elektřiny. Předpokládáme, že se ani konat nebude, protože jednotlivé komunity jsou znepřátelené a nemají chuť přijmout argumenty protistrany. Vše je zabaleno do falešné ideologie. Upřímně řečeno, nepřekvapuje nás, že se úřady touto otázkou zabývají a cítí potřebu rozhodnout. Případný zákaz PoW se nám nelíbí, ale rozumíme argumentům uvedeným v dokumentu od ECB.
Pokud jsme schopni vytvořit technologii šetrnější k životnímu prostředí, máme morální povinnost ji použít. Nikdo nechce žít ve městech plných nebezpečných zplodin, které nám zkracují život. Díky omezení emisí spalovacích motorů můžeme ve městech žít mnohem lépe. Tlak na používání technologií šetrnějších k životnímu prostředí je relevantní a v zájmu všech lidí. Decentralizace peněz a služeb má smysl, ale ne za cenu obětování naší planety. V minulosti jsme životní prostředí často zanedbávali a stále zanedbáváme. Nyní se to snaží změnit téměř celý svět a odvětví blockchainu nemůže dostat zvláštní výjimku.
Pokud se chcete podívat na aktuální spotřebu Cardana a Bitcoinu a porovnat ji, můžete použít aplikaci Cexplorer, která údaje pravidelně aktualizuje.
Tento článek připravili Cardanians s podporou Cexploreru.