¿Cuánto cuesta la minería de Bitcoin? Académicos como la Universidad de Tsinghua: Se estima que en 2024, el consumo de electricidad será de casi 300 mil millones de kWh y las emisiones de carbono serán de 130 millones de toneladas

Dado que Bitcoin (BTC) es ampliamente reconocido en todo el mundo, se puede decir que el valor que representa aumenta.Hoy en día, 1 BTC se puede convertir en "dinero real" de aproximadamente 58 154 dólares estadounidenses. Además, en teoría, solo hay 21 millones de bitcoins de ese valor, y el número es muy limitado, lo que atrae a más y más personas y equipos a gastar muchos recursos para "cavar" este "oro digital". En una analogía simple, este proceso es como extraer una mina de oro. Muchos "mineros" o "minas" de bitcoin usan "máquinas de minería de criptomonedas" para "minar" sin parar durante todo el año para obtener continuamente riqueza de bitcoin. Figura | Máquinas mineras que operan a gran escala (fuente: Coindaily) Sin embargo, detrás de este código de riqueza, el consumo de energía de las máquinas mineras de Bitcoin es asombroso. Según un índice de consumo de energía de Bitcoin publicado por investigadores de Cambridge, si Bitcoin se considera un país, su consumo de energía es suficiente para clasificarse entre los 30 principales del mundo. El consumo de energía anual actual de las actividades de "minería" es de aproximadamente 121,36 teravatios. horas (TWh, 1 teravatio-hora es mil millones de kilovatios-hora de electricidad), más allá de la imaginación de la gente, a menos que el precio de bitcoin caiga bruscamente, el consumo de energía solo aumentará. Entonces, en China, ¿cuál es el consumo de electricidad causado por la operación de la cadena de bloques de Bitcoin y cuál es el modelo de emisión de carbono actual y futuro? Con respecto a este tema, un equipo de expertos de la Academia de Ciencias de China, el Departamento de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad de Tsinghua y sus colaboradores realizaron un análisis de modelado.El artículo relevante se publicó en la revista científica "Nature Communications" el 6 de abril. Figura｜El estudio de evaluación de políticas de sustentabilidad y emisiones de carbono de la operación de la cadena de bloques de bitcoin de China (fuente: Nature Communications) encontró que, sin ninguna intervención política, se espera que el consumo anual de energía de la cadena de bloques de bitcoin en China alcance un pico en 2024, alrededor de 296,59 TWh. y en consecuencia generar 130,5 millones de toneladas de emisiones de carbono, que se ubica entre los diez primeros en 182 ciudades nacionales y 42 sectores industriales. Además, los investigadores también discutieron las políticas y medidas de control del nivel de emisión de carbono de la minería de Bitcoin. Crazy Driven by Wealth En los últimos años, los modelos basados ​​en la dinámica de sistemas (SD) han sido ampliamente utilizados para estimar los flujos de emisión de carbono en un campo o industria específica.Sobre esta base, los investigadores han desarrollado un modelo de emisión de carbono en la cadena de bloques de Bitcoin (BBCE). para evaluar el nivel de emisión de carbono de la operación de la red Bitcoin de China en diferentes escenarios. Establecieron el límite del sistema y el bucle de retroalimentación del sistema de emisión de carbono de la cadena de bloques de Bitcoin como marco teórico para estudiar el mecanismo de emisión de carbono de la cadena de bloques de Bitcoin. En general, el modelo BBCE consta de tres subsistemas: subsistema de minería y comercio de la cadena de bloques de Bitcoin, consumo de energía subsistema y subsistema de emisión de carbono. Figura | Diagrama de flujo de modelado de la BBCE (fuente: Nature Communications) Durante el proceso de "minería", cuando el bloque se transmite oficialmente a la cadena de bloques de Bitcoin, para aumentar la probabilidad de extraer un nuevo bloque y obtener recompensas, los mineros invertirán en mayor poder de cómputo (también conocido como tasa de hash) para la minería conducirá a un aumento en el poder de cómputo de toda la red de Bitcoin. Dado que el consumo de energía en el proceso de minería de Bitcoin está determinado por el consumo de energía de la red y el precio promedio de la electricidad, a su vez afectará el comportamiento dinámico de los mineros de Bitcoin. El modelo BBCE recopila la huella de carbono de los mineros de Bitcoin en las regiones de energía a base de carbón y energía a base de agua para formular un modelo general de evaluación de emisiones de carbono para toda la industria de Bitcoin en China. Entre ellos, el nivel de PIB variable se compone de la tasa de beneficio y el costo total de los mineros de Bitcoin, lo que refleja la productividad acumulada de la cadena de bloques de Bitcoin. En este estudio, también se utiliza como un factor auxiliar para generar emisiones de carbono por unidad de PIB, lo que brinda orientación a los legisladores para implementar un impuesto al carbono punitivo en la minería de Bitcoin. La recompensa de la cadena de bloques de Bitcoin se reduce a la mitad cada cuatro años, lo que significa que para 2140 la recompensa por transmitir un nuevo bloque en la cadena de bloques de Bitcoin será cero. Por lo tanto, debido al mecanismo de reducción a la mitad de la cadena de bloques de Bitcoin, el precio de mercado de Bitcoin aumentará periódicamente. Finalmente, al combinar los costos de carbono y los costos de energía, el costo total del proceso de minería de bitcoin proporciona una retroalimentación negativa a los márgenes de beneficio y las estrategias de inversión de los mineros. Cuando las ganancias mineras se vuelven negativas en las simulaciones de la BBCE, los mineros dejan de minar gradualmente en China o migran a otro lugar. Según la simulación de referencia del modelo BBCE, el consumo de energía anualizado de la industria de Bitcoin de China alcanzará su punto máximo en 2024, con 296,59 TWh, lo que supera el nivel de consumo de energía total de Italia y Arabia Saudita. Puede ocupar el puesto 12 en la lista. de las emisiones de carbono; en consecuencia, las emisiones de carbono del negocio de Bitcoin alcanzarán un pico anual de 130,5 millones de toneladas en 2024. En China, las emisiones de la minería de bitcoin se ubicarán entre las diez primeras en 182 ciudades a nivel de prefectura y 42 sectores industriales importantes del país, lo que representa aproximadamente el 5,41% de las emisiones de generación de energía de China, y el PIB per cápita de emisiones de carbono más grande de la industria será también llegan a 10,77 kg/USD. Aunque el algoritmo de consenso de Prueba de trabajo (PoW) permite que la cadena de bloques de Bitcoin funcione de manera relativamente estable, los atractivos incentivos de riqueza han llevado a una escalada continua de la carrera armamentista basada en diferentes campos de máquinas profesionales de minería de Bitcoin. Figura｜La huella de carbono del algoritmo de prueba de trabajo de la cadena de bloques de Bitcoin (Fuente: Nature Communications) Inicialmente, los mineros podían minar incluso en computadoras de uso general utilizando unidades de procesamiento central (CPU) convencionales; luego, unidades de procesamiento de gráficos (GPU) también se utiliza para la minería, que proporciona mayor potencia y poder de cómputo que la CPU; actualmente, la implementación a gran escala de circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) optimizados para operaciones hash en el mercado, la iteración rápida del hardware y la minería intensa La competencia minera aumenta considerablemente el gasto de capital de la minería de Bitcoin. La expansión de las actividades mineras de Bitcoin y el aumento de las máquinas de minería han llevado a un enorme consumo de energía, y el nivel anual de consumo de energía es comparable al de países pequeños y medianos como Dinamarca, Irlanda o Bangladesh, que indirectamente causaron enormes emisiones de carbono. Se estima que entre el 1 de enero de 2016 y el 30 de junio de 2018, se pueden atribuir hasta 13 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono a la cadena de bloques de Bitcoin. Especialmente en China, debido a los fabricantes profesionales de máquinas de minería y al suministro de electricidad barato, la mayor parte del proceso de minería se lleva a cabo en China, y la potencia informática de los grupos mineros chinos representa más del 75 % de toda la red de Bitcoin. Figura｜La distribución del pool de minería de la cadena de bloques de Bitcoin (fuente: Nature Communications) Pero como uno de los mayores consumidores de energía del mundo, China es uno de los principales signatarios del Acuerdo de París. podría convertirse rápidamente en una tensión que interfiere con los esfuerzos de reducción de carbono de China. Tendencias de desarrollo bajo diferentes escenarios de políticas De acuerdo con la composición del subsistema del modelo BBCE, los investigadores consideraron tres políticas principales de Bitcoin implementadas en diferentes etapas de la industria minera de Bitcoin y luego formularon cuatro evaluaciones de escenarios de las emisiones de carbono de la cadena de bloques de Bitcoin. Figura | Configuración de parámetros del escenario (Fuente: Nature Communications) En el Escenario de referencia (BM), se supone que el acceso al mercado es del 100 %, lo que sugiere que los mineros rentables de Bitcoin/mineros de todas las eficiencias pueden operar en China. Según las estadísticas regionales reales de los mineros/mineros de Bitcoin, los investigadores asumen que el 40 % de los mineros en el escenario de referencia están ubicados en regiones de generación de carbón. En los otros tres casos, las políticas para diferentes procedimientos de minería de bitcoin se ajustaron por consideraciones de ahorro de energía y reducción de emisiones. Específicamente, en el subsistema de minería y comercio de bitcoin, el estándar de acceso al mercado se ha duplicado, es decir, bajo el escenario de acceso al mercado (MA), los mineros rentables e ineficientes tienen prohibido ingresar al mercado chino de bitcoin, y los responsables políticos se ven obligados a mantener la red. estabilidad de la cadena de bloques de Bitcoin de manera eficiente. En el escenario de remediación del sitio (SR), se persuade y aconseja a los mineros de Bitcoin en áreas de generación de energía a base de carbón que se trasladen a áreas con abundantes recursos hídricos para aprovechar el costo relativamente bajo de la disponibilidad de energía en el área debido a factores como la lluvia estaciones. En el escenario del impuesto al carbono (CT), el impuesto al carbono se incrementa al doble del valor inicial para imponer sanciones más severas sobre el comportamiento de alta emisión de carbono de la cadena de bloques de Bitcoin. Usando los escenarios descritos anteriormente, los investigadores evalúan los flujos de emisiones de carbono y el consumo de energía de la cadena de bloques de Bitcoin, y los efectos de reducción de carbono y energía de diferentes políticas en una simulación de la BBCE para el período 2014-2030. El resultado es que, sin ninguna intervención política, el modelo de emisiones de carbono de la cadena de bloques de Bitcoin se convertirá en un obstáculo no desdeñable para los esfuerzos de desarrollo sostenible de China. Se espera que el consumo anual de energía y las emisiones máximas de carbono de la cadena de bloques Bitcoin de China superen los de algunos países desarrollados como Italia, los Países Bajos, España y la República Checa. Como evaluación de referencia con una intervención política mínima, el escenario de referencia simula los resultados operativos naturales de la red de cadena de bloques de Bitcoin. Bajo el escenario BM, en China, el consumo anual de energía de la cadena de bloques de Bitcoin crecerá gradualmente y eventualmente alcanzará un máximo de 296,59 TWh por año en 2024, lo que indica que las operaciones de la industria de Bitcoin seguirán siguiendo un modelo de uso intensivo de energía. Con respecto al escenario CT, la demanda máxima de energía de la industria Bitcoin disminuye levemente a 217,37 TWh debido a la multa por emisión de carbono; sin embargo, los resultados bajo los escenarios MA y SR muestran que el consumo total de energía de la industria Bitcoin en 2024 y 2025 será be Llegan a 350,11 Twh y 319,80 Twh respectivamente. Por el contrario, las emisiones de carbono generadas por la cadena de bloques de Bitcoin se reducen significativamente en los escenarios SR y CT, lo que ilustra el impacto positivo de las duras políticas relacionadas con el carbono. Por el contrario, el escenario MA ve un aumento sustancial en las emisiones de carbono de Bitcoin a 140,71 millones de toneladas en 2025. Figura｜Resultados de la simulación anual de diferentes escenarios, consumo de energía anualizado (a) y emisiones de carbono (b) (fuente: Nature Communications) Basado en los resultados del escenario del modelo BBCE, el escenario de referencia muestra que mientras la minería de Bitcoin mantenga su rentabilidad en China, el consumo de energía y las emisiones de carbono generadas por las operaciones de la industria de Bitcoin seguirán creciendo. Esto se debe principalmente al ciclo de retroalimentación positiva del mecanismo de competencia de prueba de trabajo, que requiere que los mineros de Bitcoin tengan máquinas de minería avanzadas y que consumen mucha energía para aumentar la probabilidad de obtener recompensas en bloque. Además, los flujos de emisión de carbono y las tendencias a largo plazo simuladas por el modelo de dinámica del sistema propuesto son consistentes con varias estimaciones anteriores utilizadas para estimar con precisión la huella de carbono de la cadena de bloques de Bitcoin. Los investigadores creen que en la contabilidad actual de la economía nacional y las emisiones de carbono de China, la operación de la cadena de bloques de Bitcoin no figura como un sector independiente para los cálculos de productividad y emisiones de carbono. Esto hace que sea más difícil para los formuladores de políticas monitorear el comportamiento real de la industria de bitcoin y diseñar políticas específicas. De hecho, el consumo de energía por transacción de la red Bitcoin es mayor que el de muchos de los principales canales de transacciones financieras. Para resolver este problema, los investigadores sugieren que los legisladores establezcan una cuenta regulatoria separada para la industria de Bitcoin para administrar y controlar mejor el comportamiento de emisión de carbono de la industria en China. Figura｜Comparación del consumo de energía y las emisiones de carbono en la industria de bitcoin (fuente: Nature Communications) ¿Qué medidas de gestión son más efectivas? A través del análisis de escenarios, los investigadores creen que las políticas que conducen a cambios en la estructura de consumo de energía de las actividades mineras pueden ser más efectivas que las medidas de castigo intuitivas para limitar el consumo total de energía y las emisiones de carbono en las operaciones de la cadena de bloques de Bitcoin. A lo largo del período de simulación, las emisiones de carbono del PIB per cápita de la industria bitcoin de China en el escenario BM son mayores que en todos los demás escenarios, alcanzando un máximo de 10,77 kg/USD en junio de 2026. Sin embargo, los investigadores encontraron que la efectividad de la política bajo los escenarios MA y CT convencional es bastante limitada en términos de reducción de la intensidad de carbono, es decir, se espera que la efectividad de la política de acceso al mercado en agosto de 2027 disminuya, mientras que la efectividad de la política del impuesto al carbono se espera que disminuya. Válido hasta julio de 2024. Entre todos los escenarios de políticas esperados, SR muestra el mejor efecto, reduciendo el PIB per cápita máximo de emisiones de carbono de la industria de Bitcoin a 6 kg/USD. En general, las emisiones de carbono del PIB per cápita de la industria de bitcoin superan con creces la intensidad de carbono industrial promedio de China, lo que indica que las operaciones de blockchain de bitcoin son una industria altamente intensiva en carbono. Figura｜Comparación de evaluación de escenarios de la BBC (Fuente: Nature Communications) En el escenario BM, se espera que el margen de beneficio de los mineros de Bitcoin caiga a cero en abril de 2024, lo que significa que los mineros de Bitcoin dejarán de minar gradualmente en China y tomarán su negocio en otra parte. Sin embargo, es importante tener en cuenta que todo el proceso de reubicación no ocurre instantáneamente, y los mineros con costos irrecuperables más altos tienden a operar por más tiempo que los mineros con costos irrecuperables más bajos y esperan volver a ser rentables eventualmente. Como resultado, el consumo total de energía asociado con la minería de Bitcoin sigue siendo positivo para fines de 2030, momento en el que casi todos los mineros se habrán mudado a otro lugar. En consecuencia, en el escenario BM, la tasa de hash de la red se calcula en 1775 EH por segundo, y el costo total de los mineros puede alcanzar hasta $ 1,268 mil millones. Al comparar los resultados del escenario de las otras tres políticas, se espera que la rentabilidad de la minería de Bitcoin en China se deteriore más rápido en el escenario CT. Por otro lado, la cadena de bloques de Bitcoin puede mantener la rentabilidad durante un período de tiempo más largo en escenarios MA y SR. Se pueden sacar algunas conclusiones atractivas basadas en los resultados de las simulaciones de la BBCE: aunque el esquema MA aumenta los estándares de entrada al mercado y mejora la eficiencia de los mineros de Bitcoin, en realidad aumenta, en lugar de reducir, las emisiones de los resultados simulados. Bajo el escenario MA, los investigadores observan el fenómeno de los efectos de incentivo propuesto en estudios anteriores, que se manifiesta en otras áreas de la política industrial, como la política monetaria, las regulaciones de transporte y las estrategias de inversión de las empresas. Esencialmente, el propósito de la política de acceso al mercado es limitar las operaciones mineras de los mineros de Bitcoin ineficientes en China. Sin embargo, todos los mineros sobrevivientes están comprometidos a exprimir más el hashrate de la red, lo que les permite seguir siendo rentables durante un período de tiempo más largo. Además, en el escenario MA, la industria china de bitcoin genera más emisiones de CO2, lo que se atribuye principalmente al algoritmo de prueba de trabajo (PoW) y al comportamiento de búsqueda de ganancias de los mineros de bitcoin. Los resultados del escenario MA sugieren que las políticas relacionadas con el acceso al mercado pueden ser menos efectivas para lidiar con el comportamiento intensivo en carbono de las operaciones de la cadena de bloques de Bitcoin. La política de impuestos al carbono es reconocida como la política de reducción de emisiones de carbono más efectiva y ampliamente implementada. Sin embargo, los resultados de la simulación muestran que el impuesto al carbono tiene una efectividad limitada para la industria de Bitcoin. Antes de que los mineros de Bitcoin se den cuenta de que sus ganancias mineras se ven afectadas por el impuesto al carbono punitivo de la minería de Bitcoin, el patrón de emisión de carbono del escenario CT es consistente con el del escenario BM

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