Как сократить углеродный след от майнинга и улучшить экологию

Что такое углеродный след

Про углеродный след заговорили после того, как учёные занялись исследованием климата и глобального потепления. Это произошло примерно в 80-ые гг. XX в. К тому времени мир уже был знаком с понятием «парниковый эффект», а также проводились замеры среднегодовой температуры Земли, показывающие её постепенное увеличение. Главным виновником этого, по мнению ряда экологов, является человек. Критика глобального потепления продолжается по сей день. В первую очередь утверждается, что локальные замеры температуры не отражают общий температурный фон Земли. Колебания температур происходили и в древности, до промышленной революции и роста населения планеты. Примерами тому служит Гренландия (некогда «зелёная земля», ныне покрытая льдом); данные о виноделии в Восточной Пруссии и Померании в Средние века, в которых сейчас эту культуру невозможно выращивать; рост количества льда в Антарктиде, отмеченный в 2014 г., как доказательство «похолодания» и др.

Инфографика И. Юдина. Изображение: edupressa.vm.ru

Углеродный след — это рукотворное и техногенное влияние на климат, вызываемое сбросом некоторых газов в атмосферу (их ещё называют парниковыми). Лидером среди парниковых газов является диоксид углерода (CO2), выделяемый преимущественно при сжигании ископаемого топлива. Часто для развитых стран приводят такое соотношение выбрасываемых газов: диоксид углерода (86%), метан (7%), закись азота (6%) и хладагенты (1%). Таким образом, углеродный след как правило формируется выбросом CO2, получаемым от сжигания невосполнимого топлива в процессе человеческой деятельности. Правда, по мнению критиков, на него приходится не более 3-5% от всех выбросов углекислоты в атмосферу.

При чём тут добыча биткоина

13 мая миллиардер и глава компаний Tesla и SpaceX И. Маск объявил о том, что его компании не будут больше принимать биткоин в качестве средства оплаты за продукцию. Он назвал потребление электроэнергии основной криптовалютой «безумным» и сослался на данные Кембриджского центра альтернативных финансов, согласно которым сеть Bitcoin на пике расходовала в 2021 г. почти 150 ТВт*ч электроэнергии (на уровне такого государства как Нидерланды). Причём большую часть электроэнергии она использовала из невосполнимых источников, вроде сжигания угля на электростанциях Китая. Следом за этим заявлением последовал целый ряд негативных для отрасли событий — от падения курсовой стоимости биткоина до массового исхода майнеров из КНР под давлением местных властей, которые сражаются за полное устранение углеродного следа к 2060 г.

Заявление Маска растиражировали и во всех СМИ принялись горячо осуждать сеть, майнеров и их «бесполезные» вычисления. Стоит отметить, что уже к 29 июня сеть Bitcoin потребляла около 66 ТВт*ч, то есть на уровне Венесуэлы и Австрии. Крупный игрок криптомира Цз. Чжуоэр (он же гендиректор пула BTC.TOP) ответственно заявил, что проект как минимум на 50% экологичен. То есть по меньшей мере половину электричества, необходимого для добычи BTC, получают из возобновляемых источников электроэнергии (ГЭС, АЭС, энергия солнца, ветра, геотермальные источники). 

Кроме того, это всё равно меньше, чем энергия, необходимая для добычи золота или работы всей банковской системы мира. Такие данные обнародовала в отчёте «О потреблении энергии биткоином. Количественный подход к субъективному вопросу» компания Galaxy Digital. По их сведениям, на добычу и обработку золота расходуется 240 ТВт*ч/год, а на банковскую систему — 263 ТВт*ч/год. Также майнеры потребляют в 12-15 раз меньше, чем все бытовые электроприборы в США.

Типичные заблуждения об углеродном следе

И. Маск, В. Бутерин и их последователи обычно фокусируются на прямых выбросах. Например, они выстраивают следующие логические цепочки:

«На электростанции сжигают ископаемое топливо (уголь) - там сидят майнеры в поисках дешёвой электроэнергии - это невосполнимый ресурс, который идёт на бессмысленные вычисления - расходы колоссальные - биткоин зло».

Или:

«Tesla не использует ДВС, антифризы, масла и не производит выбросов — значит Tesla суперэкологичный автомобиль».

Однако если в случае с биткоином всё прозрачно и понятно, то в ситуации с той же Tesla не учитывается огромное количество побочных выбросов и второстепенного вреда для экологии. Например, воздух загрязняют не сами машины и зарядные пункты, а электростанции, которые подают напряжение на них. То есть генератор просто выведен из поля зрения потребителя и ему кажется, что он ездит на экологически чистом транспорте, который только и делает, что приятно гудит. При этом основным источником электроэнергии являются тепловые электростанции: 40% от объёмов выработки приходится на генерирующие объекты, работающие на угле и торфе, ещё 22% — на газе и 5% — на фракциях нефти. И это не говоря про производство лития, необходимого для аккумуляторов, или повышенный износ автомобильных шин и их последующую утилизацию.

Tesla выдаёт худший углеродный след, чем дизельный Mercedes и его аналог на газу. Исследование IFO (Германия)

В конечном итоге оказалось, что при генерации электроэнергии угольными станциями на каждый выработанный киловатт-час энергии для электромобилей в воздух выбрасывается до 275 граммов углекислого газа. Для сравнения, на киловатт-час энергии, вырабатываемой при езде на дизельных версиях автомобилей, углекислотный выброс не превышает 180 граммов.

Аналогично, например, производство пластиковой игрушки включает не только её изготовление и доставку в розничные сети, но и добычу и переработку нефти, необходимую для производства пластика, затраты на создание каждой детали и пр.

Что нужно делать с сетью Bitcoin

Критики добычи криптовалют рассматривают несколько вариантов трансформации блокчейнов крупных проектов. Например, предлагают BTC перейти на механизм достижения консенсуса Proof-of-Stake, исключающий работу майнеров в сети. Либо и вовсе прекратить добычу до перехода на экологически чистый майнинг хотя бы на 50-75%.

Однако последнее уже невозможно в силу самой природы основной криптовалюты. Она стала частью нашего мира и многие просто не представляют жизни без таких преимуществ сети как:

• децентрализация, нет единых «серверов» и «владельцев»;

• отсутствие доминирующих пользователей в сети;

• быстрые и дешёвые транзакции;

• постоянная работа;

• высокая стоимость актива;

• ограниченное предложение (21 млн монет);

• простой вход в индустрию даже для новичков;

• отсутствие материального воплощения.

Впрочем, среди предложений противников добычи криптовалют попадаются и здравые рекомендации. Например, организовать добычу исключительно в местах с избыточной и возобновляемой электроэнергией. Речь идёт о ГЭС Сычуани (КНР) и Иркутской области (РФ), АЭС Беларуси и Индии, насыщаемых солнцем пустынях Австралии и Марокко, продуваемых ветрами полях Техаса (США) и Дании. Майнеры в основном так и пытались делать, однако, например, в Китае столкнулись с противодействием центральных и местных властей. 

Иркутская ГЭС на Ангаре

К тому же из перечисленных источников только ГЭС отличаются относительным постоянством и то зависят от полноводности рек, что в свою очередь связано с достаточным количеством осадков. Планировать подключение майнинг ферм к АЭС нужно на начальных этапах проектирования, исходя из ожидаемых тарифов на электроэнергию. А уж непостоянство энергии солнца и ветра и вовсе не нуждается в пояснениях. К тому же поля солнечных панелей часто находятся в самых жарких местах планеты и там нужно организовывать очень серьёзную систему подготовки и кондиционирования воздуха. Ветрогенераторы же могут располагаться в труднодоступных местах, вроде холмов или прибрежных зон.

Не только CO2

В законодательстве ряда стран мира к загрязняющим окружающую среду компонентам относят не только углекислый газ, но также избыточный шум, выделение энергии, излучение и пр. Предполагается, что для целей устойчивого развития сокращение должно идти не только по пути снижения собственно выбросов CO2, но и сопутствующих элементов — тепловых, электромагнитных, антропогенных. Их минимизация является наиболее актуальной и для крупных майнеров.

Например, при акустическом загрязнении возникает такой уровень шума, который превышает допустимые для человека пределы. Ферма из нескольких видеокарт Sapphire RX 470 Nitro, к примеру, создаёт уровень шума примерно 40 дБ (как у холодильника). Однако многие асики издают грохот на уровне 75-80 дБ, что эквивалентно звуковому фону шоссе в час пик. А что происходит, когда таких асиков сотни и к их шуму добавляется звук вытяжки и кондиционеров? Людям физически трудно находится вблизи таких объектов постоянно.

Типичные будни майнинга на воздушном охлаждении в условиях акустического загрязнения

Вторым серьёзным фактором является тепловое загрязнение. При нём происходит изменение температуры воды или окружающего воздуха, превышающее нормальные значения для данной местности. Например, сбрасываемые в водоём промышленные воды и т.д. Обычно они имеют температуру выше природной, что приводит к миграции или вымиранию эндемичных видов животных и растений. 

Далее следует электромагнитное загрязнение. Оно возникает при необходимости использовать огромное количество электрической энергии. Для её повышенной выработки как раз-таки требуется использовать ископаемое или иное топливо, возводить инфраструктуру, включая высоковольтные линии, трансформаторные подстанции и использовать для работы систем вентиляции и кондиционирования. В то же самое время, скажем, на отопление в том же регионе расходуется новая порция электричества.

Завершает общую картину загрязнения антропогенный фактор. Он выражается в халатности и пожарах вследствие перегрева оборудования, отсутствии правильной утилизации майнеров, мусоре в месте работы ферм, нерациональном подходе к майнингу в поисках исключительно наживы.

Майнинг может быть абсолютно экологичным

Некоторые компании проводили исследования в области экологически чистого майнинга задолго до твитов И. Маска и роста энергопотребления сети Биткоин до сопоставимого с развитыми странами. В частности, разработками дружелюбного окружающей среде майнинга с 2017 г. занимаются в компании BiXBiT. Основное влияние на экологичность предлагаемого решения оказало применение иммерсионного охлаждения.

Иммерсионное охлаждение побеждает все основные проблемы майнеров криптовалют «на воздухе». Это возможно благодаря тому, что асики и видеокарты постоянно находятся в жидкой среде. Термостабильность оборудования обеспечивает диэлектрическая жидкость-теплоноситель.

Компания придерживается концепции устойчивого развития (sustainability). В своей работе она опирается на Глобальные Цели устойчивого развития (UN SDG) и глобальные принципы ООН (United Nations Global Compact). На их основе удалось сделать вклад в развитие каждой из трёх областей устойчивого развития:

1. Экономическом аспекте. Бизнес партнёров становится более прибыльным и устойчивым. Это выражается в возможности разгона нового и использования имеющегося майнинг оборудования «на максималках», экономия на расходных материалах и электроэнергии, системах вентиляции и кондиционирования, получение дополнительного заработка от сочетания майнинга и выделяемого оборудованием тепла. 

2. Экологическом. Забота о будущем состоянии экологии планеты. Подразумевает 100%-ную рекуперацию выделяемого тепла и его использования для обогрева, в быту и бизнесе, устранение шума, избавление от пыли, возможность разместить оборудование в сложных локациях и подключение к ВИЭ, безопасная эксплуатация, предотвращение возгорания и т. д.

3. Социальном. Создание безопасных условий труда для персонала и возможность получить доступ к таким ресурсам как цифровые активы или тепло. Состоит в предоставлении новых рабочих мест в регионах запуска ферм, забота о здоровье окружающих, обеспечение децентрализации вычислений, возможность определить приоритеты эксплуатации оборудования самостоятельно, то есть в первую очередь использовать тепло или сделать основным видом деятельности добычу криптовалюты, сведение ошибок из-за человеческого фактора к минимуму и пр.

Итак, установки для майнинга от компании BiXBiT отвечают всем современным экологическим запросам и позволяют реализовать разные сценарии работы. Приведём лишь наиболее типичные:

• Добыча криптовалюты при помощи источников избыточной/возобновляемой энергии с последующей 100%-ной утилизацией выделяемого майнинговым оборудованием тепла. Особенно вариант актуален для таких регионов как Скандинавия, Канада, Дальний Восток Российской Федерации. В этом случае вред для экологии = 0. Выработка электричества не формирует углеродный след и нет «двойной траты» вначале на работу асиков, а затем отдельно на работу отопительных приборов, обогрев теплиц, водоёмов, производственных цехов. В месте добычи отсутствует шум, пыль, сведён к минимуму человеческий фактор.

• Майнинг криптовалюты при помощи источников избыточной/возобновляемой энергии с последующей частичнной утилизацией выделяемого майнинговым оборудованием тепла. Вариант для таких регионов как штат Техас, Австралия, Юго-Восточная Азия, Африка. Качественно охладить устройства воздухом в таких условиях практически невозможно. Асики выходят из строя от перегрева, а с иммерсионным охлаждением такого не бывает. Срок службы оборудования продлевается в несколько раз. Углеродный след также отсутствует, равно как и иные вредящие экологии факторы. Тепло направляется на нужды потребителей по мере необходимости, частично продаётся по согласованным ценам. Его избыток либо всё выделяемое тепло, возникающее вследствие непрерывной работы асиков, выводится в атмосферу. Это единственный побочный продукт, который при воздушном охлаждении дополнен наличием шума, пыли, необходимости защиты персонала, подготовки и отведения воздуха и пр.

• Добыча криптовалюты при помощи электроэнергии, получаемой из ископаемых источников топлива, с последующей 100%-ной или частичной утилизацией выделяемого майнинговым оборудованием тепла. Вариант для большинства холодных и тёплых регионов мира, лишённых «зелёной» энергетики. Позволяет избежать двойного расходования электроэнергии для работы асиков и обогрева, снижая углеродный след в 2 раза по сравнению с майнингом «на воздухе». Полностью устраняет экопроблемы «воздушных» майнеров.

• Отопление по мере необходимости параллельно с майнингом криптовалют. Больше подходит как индивидуальный вариант для обитателей прохладных регионов. Фактически, реализована идея «смарт-котла», или устройства двойного назначения. Оно включается по мере необходимости для осуществления горячего водоснабжения, а нагревательными элементами выступают майнеры. То есть электроэнергия расходуется только один раз, но на две функции — отопление и майнинг. К тому же, такой котёл является уникальным, поскольку в процессе эксплуатации он окупает сам себя, а затем начинает приносить прибыль. 

Таким образом, экологически дружелюбный майнинг с минимальным вредом для окружающей среды доступен уже сейчас. С компанией BiXBiT можно реализовать проекты любой сложности и масштабов, как на этапе проектирования новых, так и при переходе на экомайнинг действующих проектов. Посмотреть на примеры нашей продукции можно здесь.