電力消費とリソース]

著者: CoinShares Research

発売時期：2018年11月末

翻訳：バックライト/バンコク地区シジュン

レビュー: ヤン・ポー・ゴン/ティンカー

翻訳者紹介:

バックライト：バビットフォーラムの5年間のベテランキャプテン、ブロックチェーン愛好家、暗号通貨ファンドのマネージングパートナー

バンコク Qu Shijun : バンコクと北京の有名なマイニングプール (PoW および PoS) で働く暗号通貨およびブロックチェーンの研究者。彼はまた、仕事の合間にタイの暗号通貨界を探るコラムを開設している。

以下のコミュニティのサポートに感謝します

公式アカウント: 暗号通貨百科事典と暗号通貨エクスプローラーコミュニティ

公式アカウント: NPC Source Project および NPC Crypto Labs コミュニティ

公式アカウント: BIB グローバルコミュニティ

概要

このレポートでは、ビットコインマイナーネットワークの地理的分布、構成、効率、電力消費、および電源を調査します。また、コンピューティング能力、マイニングマシンのコスト、エネルギー効率比、限界生産コストの変化傾向も調査しました。 2018 年5 月以降、 1キロワット時あたり5セントと18 か月の減価償却期間に基づいて、市場の平均限界生産コストが約6,500ドルから6,800ドルに増加していることがわかりました。これは、現在の価格では、平均的なマイナーは、電気料金が3セント/ kWh に近づき、マイニングマシンが24 ～ 30か月かけて減価償却されない限り、損失を出して設備投資を賄えないか、またはマイニングマシンの調達コストが予想よりも低いことを示唆しています。さらに、ビットコインのマイニングファームは主に、再生可能電力の供給過剰地域に位置していることもわかりました。私たちの計算によると、ビットコインマイニングネットワークで使用される再生可能エネルギーの割合は77.6 % であり、ビットコインマイニングは世界の他のほとんどの大規模産業よりも環境に優しいものとなっています。

H2 マイニングレポートの 2 回目の更新では、ビットコインマイニングネットワークの状態に関する継続的な観察と分析を続けます。マイニングの簡単な紹介、その役割、およびネットワークモデリングアプローチの説明については、2018 年5 月に公開されたレポートを参照してください。当社は、ビットコインにとって強力なマイニングネットワークの重要性を引き続き強調しています。市場の力を利用してエネルギーを再配分することは、ビットコインが信頼できない資産としての地位を確立する上で重要な要素です。現在導入されているすべてのコンセンサスアルゴリズムの中で、Proof of Work は最も高い信頼の最小化を実現します。 PoWでは、最も多くの累積作業を含む有効なチェーン (以下、最長チェーンと呼ぶ) によって計算されたUTXOデータベースの現在の状態が正しいものであることを、どのユーザーでも自分で確認できます。任意のチェーンに蓄積された作業は暗号的および熱力学的に証明されているため、最長のチェーンの有効性は誰からも確認を受ける必要がありません。これは、現在のまたは以前のネットワーク参加者に対する何らかの形の信頼に依存する他の非PoWコンセンサスメカニズムでは可能であることが証明されていません。

私たちがこれらの事実を強調し続けるのは、暗号通貨のマイニングによる環境への影響に関するほとんどの論調が圧倒的に否定的だからです。競争の激しい市場でPoWを生み出すために、暗号通貨のマイニングで消費される電力量は増加し続けています。ある評判の良い出版物は、ビットコインの採掘による二酸化炭素排出量の増加だけで、最終的に地球の気温が2度上昇する可能性があると根拠もなく主張しました。

私たちは、これらの噂はビットコインのプロトコルとマイニングネットワークに対する誤解から生じたものだと考えています。さらに悪いことに、ビットコインのマイニングは無意味な行為であるという認識が広まっていることから、

それは環境への影響など、負の外部効果を生み出し、実体経済にほとんど貢献しません。私たちの見解では、暗号通貨のマイニングはコストがかかるものの、環境面での実質的な損害はほとんどなく、近い将来に損害を与える可能性は低いと考えています。また、これは、監査可能で、堅固な金融政策に裏打ちされた、世界的に移転可能な通貨のために支払う価値のある価格であると考えています。実際、マイニングファームが電気が安く余っている地域に事業を移転しているという事実のおかげで、ビットコインマイニングは再生可能エネルギー発電の発展を促進する可能性があると主張することもできます。

ネットワーク開発と限界費用

2018 年5 月の前回のレポート以来、ビットコインのハッシュレートは約30 EH/sから約40 EH/sに増加しました。コンピューティング能力の成長率は2年間の平均[図3]を上回りましたが、過去の平均よりは低かったです。同じ期間に、ビットコインの価格は8,500ドルから約4,000ドルまで下落しました。これにより、収入が減少し、難易度が大幅に上昇したため、多くのマイナーにプレッシャーがかかっていることは間違いありません。

2018 年後半には、エネルギー効率比GH/JとTH/sあたりのコストが大幅に改善された新世代のマイニングマシンもいくつかリリースされました。平均すると、前回のレポート以降に追加された新しいマイニングマシンのエネルギー効率は、以前のトレンドラインとほぼ一致しています[図1] 。しかし、マイニングマシンの計算能力コストは、以前の傾向線よりも大幅に低くなっています[図2] 。 5セント/ kWの電力と18か月のマイニングマシンの減価償却に基づく市場平均生産コストの前回の推定値は、 5月の6,500ドルから現在は約8,500ドルになっています[表3] 。ビットコインのハッシュレートが低下しない場合、平均的なマイナーは損失を出して運営しており、電気料金が3セント/ kWhに近づき、マイニングマシンが24〜30か月かけて減価償却されない限り経費を賄えないか、マイニングマシンのコストが私たちの推定よりも低いことを意味すると解釈しています[表1-5] 。表1-5から、電気料金とマイニングマシンのコストが適切であれば、マイニングは依然として収益性が高いことがわかります。

もう一つの傾向は、鉱山が中国から撤退する準備をしていることである。公開文献を調査し、業界関係者と連絡を取った結果、鉱山会社が中国から撤退しているか、中国への再投資を止めていることが明らかになりました。その代わりに、彼らは、電気代が安く、規制が緩和され、インターネット接続が高速で、ある程度は気候も涼しいスカンジナビア、ロシア、カナダ、米国の地域で事業を展開している。

ビットコインマイニングで使用される再生可能エネルギーの割合を定量化する

ビットコインのマイニングファームの大部分は依然として中国にあると広く信じられています。当社はこの見解に慎重に同意しますが、この割合は現在 60% を超えていないと推定しています。私たちは、さまざまな州の発電データを調べ、可能であれば、これを再生可能エネルギー電力会社から公開されているデータと相互参照して分析を行います。

私たちの議論の構造は、前回のレポートで提案した仮説の延長であり、省内削減データを使用してさまざまな省を相互検証することで、中国のエネルギー構造と、その地域の鉱山労働者にとって最も可能性の高い電力供給源を分析することです。私たちが証明しようとしているのは、中国のビットコイン採掘場の大半は再生可能エネルギーで稼働しており、以前は電力網の過負荷（いわゆる出力抑制）のために電力網に接続されていなかったということだ。

図6 : ビットコインマイニングファームの世界的分布。青は大きな鉱山、黒は小さな鉱山を表します

中国の鉱山農場は主にいくつかの省に集中しており、四川省が約80％を占め、残りは貴州省、チベット自治区、新疆ウイグル自治区、内モンゴル西部、黒竜江省に分布している[図6]。

これらの場所はランダムに選択されるわけではありません。鉱山の場所を決定する主な要因は、低コストの電力、高速インターネット接続、そして北部では追加の冷却コストを削減する寒冷な気候です。一部の鉱山は当社の懸念地域外にありますが、規模が小さく、詳細に調査することはできません。

出力抑制：再生可能エネルギーの長期的な問題

過去10年間の中国における再生可能エネルギー発電に関する主な問題は、抑制の規模であった。出力抑制が再生可能エネルギー発電事業者の収益性に与える影響は大きく、固定費ベースで高額な初期投資の減価償却を考慮すると、発電出力の抑制は再生可能エネルギー発電事業者の純利益と持続可能性に大きな影響を与えます。

出力抑制という言葉に馴染みのない読者のために説明すると、出力抑制とは、再生可能エネルギーの過剰発電の結果を指し、過負荷や送電網の停止リスクを懸念して、送電網から発電された電力が抑制される現象を指す。出力抑制の主な原因は、過剰投資とそれに伴う過剰生産能力にある。中国政府は、北部と西部に集中している、発電能力は高いが人口が少ない地域で、再生可能エネルギー発電（主に風力と太陽光）を多用している。さまざまな地域での抑制率はこれまでに30 ％を超える高水準に達しており[表6 、表7] 、再生可能エネルギープロジェクトの投資可能性と利用可能性に大きな障壁を生み出しています。政府は再生可能エネルギー部門に多額の補助金を出しており、一部の州では再生可能エネルギー基金が250億ドルにも達している。しかし、私たちは、この業界が成長し続けるためには、政府の補助金に頼ることなく、持続可能かつ永続的な方法で自立した持続可能性を確立する必要があると考えています。

再生可能エネルギーの 3 つの主要な形態のうち、出力抑制データは風力発電について最も簡単に入手でき、次いで太陽光発電所の数が少数ですが、水力発電についてはほとんど公開データがありません。これは、関連業界の上場企業の数に大きく依存し、検証可能で公開されているデータがあるかどうかを決定します。

公開されているニュース記事には、表 8 を作成するために中国の主要な水力発電所とダムプロジェクトの場所に関する十分なデータが記載されていますが、水力発電の抑制に関するデータは入手できません。データをざっと分析し、総合的に分析した結果、これは単なる偶然では説明できないと私たちは考えています。中国のビットコインマイニングファームのほとんどは、風力/太陽光発電が過剰であるか、水力発電の総設備容量が大きい省に位置しています。

中国のビットコイン採掘農場における再生可能エネルギー使用量の定量化

鉱山が電力供給過剰地域に位置しているのは、明らかに偶然ではない。特に無駄になるはずだった電気が安くなります。

電気代は総マイニングコストの大きな割合を占めるため（18 か月の減価償却スケジュールに基づくと50 % 弱、減価償却期間が長い場合は割合が高くなります）、電気はマイナーにとって不可欠です。

単一の鉱山現場で使用されている再生可能エネルギーと非再生可能エネルギーの割合を特定することはできませんが、政府の最新の再生可能エネルギーポートフォリオ基準（RPS）に定められた再生可能エネルギーと非再生可能エネルギーの使用に関する政策目標に基づいて推定することはできます。以下は、モルガン・スタンレーの公益事業調査チーム（サイモン・リーとエヴァ・ホウ）による推定値です。

相関関係は明らかだ。中国の鉱業農場が集中している省は、再生可能エネルギーの割合も高い省である。たとえば、四川省には中国のビットコインマイニングファームの80％（世界の48 ％）があり、 2017年にはエネルギーミックスの90 ％が再生可能エネルギーから供給されており、ほとんどのマイナーが同じ状況に直面しています。

上記のグラフに基づくと、世界のビットコインマイニングファームの43.3%が四川省の再生可能エネルギーで稼働していると合理的に推測できます。次に、他の 6 つの省の再生可能エネルギーの平均的なシェアを取り、中国のビットコインマイニングの残り20 % (世界全体の12 %) を見て、世界のマイニングにおけるシェアを計算します。総エネルギー消費量に占める割合は、再生可能エネルギーが5.7 %、化石燃料と原子力エネルギーが6.3 %である[表10]。

西洋の鉱山で使用される再生可能エネルギーの割合を定量化する

中国以外では、最大のビットコインマイニングファームは主に太平洋岸北西部（ワシントン州、オレゴン州、ブリティッシュコロンビア州）、ケベック州、ニューヨーク州北部、北スカンジナビア（ノルウェー、スウェーデン）、アイスランド、ジョージア州にあります。ニューヨークとロシアを除いて、これらの地域のほぼすべてで再生可能エネルギーが主流のエネルギー部門があり、公開されているデータには各地域の再生可能エネルギーの割合が示されています[図9] 。ヨーロッパと北米は世界で最も水力発電の利用率が低く、両地域の設備容量は40 % 未満です。

鉱山労働者がワシントン州、オレゴン州、ノルウェー、ケベック州など、再生可能エネルギー（主に水力発電）が安価で余剰となっている地域で鉱山を開くことを選択するのは偶然ではありません。ニューヨーク州やロシアの鉱山労働者にも同様のことが当てはまると私たちは考えており、それを裏付ける証拠もあるが、これらの地域のエネルギーミックスでは再生可能エネルギーの割合が低いと保守的に想定している。

中国以外の単一のマイニングファームが使用する電力の供給源を一方的に証明する方法はありませんが、再生可能エネルギーの平均的な割合は少なくとも地域平均と同じくらい高いと想定するのが妥当です。採掘の 40% は中国国外で行われ、残りの40 % は上記の関連地域で行われているとしましょう。次に、マイニングが均一に分散されていると仮定します。これは真実ではありませんが、下限の近似値として役立ちます。これらの地域の再生可能エネルギーミックスの平均（ 79 %）を採用すると、西側諸国のビットコインマイニングファームの35%のうち、少なくとも27.8 %が再生可能エネルギーで稼働していると合理的に推定できます。世界の鉱山の残り5 % が均等に分散され、世界の再生可能エネルギーの割合が18.2 % であると仮定すると、残りの鉱山では0.9 % の再生可能エネルギーと4.1 % の化石/原子力エネルギーが使用されています。

複合チャートでは、ビットコインの世界的な電力構成は、再生可能エネルギーが最低 77.6%、化石燃料/原子力発電が最大22.4 % であることが示されています。これは、設計された方法を使用して計算された結果に欠陥があり、完全に未確認であった以前の報告とは大きく異なります。

したがって、私たちは、暗号通貨のマイニングが環境に損害を与えるという神話は根本的に誤りであると信じており、多くのマイナーは、市場で最も費用対効果の高い電源を見つけるために、再生可能電力が過剰供給されている世界中の地域にマイニング事業を拡大してきました。

これは、ビットコインのマイニングによる排出とそれに伴う環境への悪影響についてメディアでよく引用される一般的な想定とはまったく対照的であり、電力需要の急激な増加を予測する議論はマイニングプロセスに対する根本的な誤解である。報告書では、増加した供給は石炭などの従来のエネルギー源によって賄われるとさえ想定しているが、それ自体が間違っている。

ビットコインマイニングの二酸化炭素排出量を推定する際に、もっともらしい方法を使用することにかなり近い研究がいくつかありましたが、それでも著者らはエネルギーミックスの地域差をまったく考慮に入れていません。

悪にならないことvs.善良であること

暗号通貨のマイニングは、実際には電力網の余剰容量を消費し、その収益性を高め、再生可能エネルギー発電産業の発展を支えている可能性があります。暗号通貨のマイニングは少なくとも何らかの損害を増大させることはないと断言できますし、本来は廃棄されるはずだった電気を利用することで再生可能エネルギー業界に実際に利益をもたらすことさえ証明できるかもしれませんが、これはさらに追跡調査を必要とするはるかに大きな課題です。

しかし、次のような考えを検討してみるのは興味深いことです。暗号通貨マイニングの増加は、再生可能エネルギー業界にとって本当に望ましい展望なのでしょうか?光ファイバーを使用する方が UHV グリッドを構築するよりも安価であることは明らかです。したがって、採掘設備は総電力消費量に比べて機動性が高く、人手も少ないため、遠隔地にある遊休の再生可能エネルギーを収益化するのに理想的であり、それによってこのようなプロジェクトの収益性が向上します。また、約 800 億ドル相当の資産を含む暗号通貨のコンセンサスメカニズムをマイニングが保証していることも忘れてはなりません。

我々は、単に自由市場で購入した電気を自発的に消費しているという理由で価値を創造する産業を攻撃するのはかなりばかげていると思うが、もし誰かが根拠のない議論で攻撃するなら、電気の他の用途を標的にした方がよいと我々は提案するだろう。例えば、世界中の家庭にはおよそ 8,500 万台のPlayStation 4、4,000万台のXbox One 、 1,500万台の Nintendo Wii U が流通している。ゲームの消費電力は平均して約120Wです。 40インチのLEDテレビに接続し、 1日4時間プレイし、平均消費電力10Wで20時間アイドル状態であると仮定すると、これらのゲームシステムは、全体のシステムよりも4.9GW多くの電力を消費します。

ビットコインマイニングネットワーク（4.7GW）はさらに大規模です。

結論は

中国のエネルギー構造と暗号通貨マイニングファームの過去のデータに基づくと、ほとんどの意見に反して、世界のビットコインマイニングファームの大部分（少なくとも77.6%）は再生可能エネルギーで稼働していることがわかりました。再生可能エネルギーの使用量が多い地域とビットコインマイニングファームの所在地が重なっているのは偶然ではありません。

新興産業に関するデータは現時点では不足しているが、さらなる研究により、少なくとも環境の面では、暗号通貨は有害ではないだけでなく、むしろ有益である可能性があることが証明されるかもしれない。

実際、ビットコインのマイニングは電力の最終的な購入者になる可能性があり、場所に関係なく、現在の生産コストを下回る価格で購入できる電力に対する非常に流動性の高い潜在的需要を生み出します。ビットコインマイニングの需要が今後も増加すれば、その電力需要は、現在経済が発展途上にある遠隔地における生産性の高い再生可能エネルギー施設の開発に役立つ可能性がある。

Nic Carter のフレームワークを基に、世界のエネルギーグリッドを3D のグリッド化された地形図として想像することで、このアイデアを視覚化できます。安価なエネルギーエリアの地形は低く、高価なエネルギーエリアの地形は高く設定しました。従来の住宅や産業のニーズは、地図上に固定されたブロックとして考えることができ、かなりの労力をかけてのみ移動させることができます。一方、ビットコインのマイニングは、その高い流動性により、地図の表面に注がれたコップ一杯の水が溝に沈み、地図を滑らかにするのに似ています。この効果は、「アイドル状態の[生成]資産を解放し、新しい資産を利用できるようにします」。