Respuesta RFI: Implicaciones Climáticas de Los Activos Digitales

Documento publicado por Bitcoin Policy Institute en respuesta a RFI de la Oficina de Política Científica y Tecnológica de EE. UU. sobre las implicaciones climáticas de los activos digitales. | Margot Paez , Troy Cross , Bitcoin Policy Institute

Respuesta RFI: Implicaciones Climáticas de Los Activos Digitales

Autora: Margot Paez, Autor: Troy Cross| Enlace RFI Response: Climate Implications of Digital Assets

El Bitcoin Policy Institute es un centro de investigación no partidista y sin fines de lucro que trabaja para estudiar las implicaciones políticas y sociales de bitcoin. Nos complace presentar el siguiente documento en respuesta a la Solicitud de información sobre las implicaciones energéticas y climáticas de los activos digitales publicada por la Oficina de Política Científica y Tecnológica. (Número de documento: 2022-06284.) El RFI expresa su preocupación por el crecimiento explosivo de los activos digitales y su uso de energía asociado y las emisiones relacionadas, dado el compromiso del presidente Biden de reducir la contaminación por gases de efecto invernadero en un 50-52 % para 2030 y lograr cero emisiones netas emisiones para 2050. El RFI “busca aportes públicos para comprender mejor los impactos climáticos de los activos digitales” y enumera una serie de temas para que los comentaristas los aborden.

Damos la bienvenida a la oportunidad de compartir nuestra investigación y nuestra perspectiva. Nuestros comentarios abordan los siguientes temas enumerados, y solo con respecto a bitcoin: protocolos, hardware, recursos, economía, intentos de mitigación pasados o en curso y beneficios energéticos o climáticos potenciales. Creemos que bitcoin, particularmente en temas de energía y medio ambiente, no se comprende bien. Lejos de ser un obstáculo para la descarbonización, bitcoin podría ser fundamental para ayudarnos a acelerar la producción de energía renovable y estabilizar nuestra nueva red más ecológica.

En particular, argumentamos lo siguiente:

  • El valor de Bitcoin, su valor económico y la promoción de los valores estadounidenses y los intereses nacionales estadounidenses, debe enmarcar cualquier discusión sobre su impacto ambiental.
  • El valor de Bitcoin está inherentemente ligado a su mecanismo de consenso: prueba de trabajo.
  • Si bien la minería de bitcoin consume mucha energía, su uso de energía a menudo se sobreestima y se caracteriza incorrectamente como una función del volumen de transacciones.
  • Debido al cronograma de emisión exponencialmente decreciente de bitcoin, es probable que las emisiones reales de la minería alcancen un máximo de menos del 1% de las emisiones globales, incluso si los precios aumentan más de diez veces en la década.
  • El perfil de la minería como consumidor de energía es único: extremadamente sensible a los costos e invariable a través del tiempo y la ubicación.
  • La minería de Bitcoin, como comprador de primer y último recurso, incentiva el desarrollo de la producción de energía renovable. Como recurso de carga controlable (CLR), la minería de bitcoin también fortalece la red, lo que le permite funcionar de manera confiable con un alto nivel de penetración renovable.
  • El uso de energía de la minería es cada vez menos rival, con una tendencia hacia una dieta de energías renovables y recursos energéticos varados y desperdiciados, como el metano quemado.
Bitcoin y la Transición Energética
Autores
Margot Paez, CEE Ph.D. Candidato, Instituto de Tecnología de Georgia
Troy Cross, Profesor de Filosofía y Humanidades, Reed College

Introducción

Una tecnología compleja como bitcoin plantea una serie de preguntas para los responsables políticos, todas las cuales deben ser consideradas antes de llegar a un juicio general y, ciertamente, antes de tomar medidas. En este informe, nos centramos en un subconjunto de estas preguntas: la naturaleza y la importancia del valor de bitcoin, el papel de la prueba de trabajo en la creación de ese valor y el perfil único de bitcoin como consumidor de energía, que dicta su posible trayectoria futura. Nuestra conclusión es cautelosamente optimista: bitcoin podría resultar fundamental para acelerar la producción de energía renovable, estabilizar nuestra nueva red más ecológica y frenar las emisiones de metano.

¿Cuál es el valor de Bitcoin?

El precio en el mercado abierto proporciona la medida más sencilla del valor de bitcoin. La capitalización de mercado de Bitcoin (precio multiplicado por la oferta total) actualmente supera los $ 600 mil millones, y se encuentra entre la de Berkshire Hathaway y Facebook (Meta). El valor de mercado no puede ser ignorado al sopesar los impactos ambientales, en parte porque toda actividad industrial conlleva costos ambientales y en parte porque este mismo capital encontraría su camino hacia otras áreas de la economía con sus propios impactos. La pregunta relevante no es si bitcoin tiene algún impacto ambiental negativo, sino cómo se compara el perfil ambiental de bitcoin con su valor y cómo se compara con otras inversiones.

De hecho, los investigadores han descubierto que "las emisiones de carbono de Bitcoin son bajas en comparación con su valor de mercado, lo que implica que Bitcoin se caracteriza por una intensidad de carbono más baja que el activo promedio en la cartera [de acciones típicas]". Bitcoin almacena principalmente valor, con un presupuesto de seguridad relativamente pequeño pero que consume mucha energía. Por el contrario, las aerolíneas, las empresas de energía, las empresas de moda rápida y los productores de cemento invierten gran parte de su valor en actividades que producen carbono.

Pero hay más formas de pensar en el valor que el punto donde la oferta se encuentra con la demanda. Como sociedad, defendemos la inclusión, la igualdad, la transparencia, los derechos de propiedad y la libertad. Bitcoin, a su manera, encarna y extiende cada uno de estos:

  • El protocolo bitcoin es un software gratuito de código abierto. Cada línea es inspeccionable por cualquier persona.
  • El libro mayor de bitcoin es público y totalmente auditado por decenas de miles de nodos en todo el mundo.
  • La red bitcoin no tiene permisos y es resistente a la censura: no rechaza a nadie y obliga a los deseos de las partes a realizar transacciones.
  • El activo de bitcoin no se emite a personas con información privilegiada, sino a través de concursos matemáticos regulares abiertos a todos.
  • Las reglas de la red bitcoin son predecibles y no discrecionales.
  • La infraestructura de clave pública de bitcoin proporciona derechos de propiedad digital a través de la capacidad de autocustodia y transferencia de valor.

En la práctica, bitcoin permite que cualquier persona en el mundo con un teléfono celular y una conexión a Internet, incluidos unos 1.700 millones que no tienen cuenta bancaria, ahorre fácilmente en un activo digital con un suministro fijo e intercambie valor sin una contraparte centralizada o un censor. Actualmente, Bitcoin está en manos de más de 100 millones de usuarios, que residen de manera desproporcionada en países con alta inflación, poco respeto por los derechos de propiedad y mala gobernanza per cápita.

A nivel nacional, bitcoin y las criptomonedas prevalecen más entre las comunidades que han sido históricamente marginadas por el sistema financiero existente: alrededor del 23 % de los afroamericanos junto con el 16 % de los hispanoamericanos poseen criptomonedas, en comparación con solo el 11 % de los estadounidenses blancos. La inclusión inherente de Bitcoin, los sólidos derechos de propiedad y la libertad transaccional se reflejan en su patrón de adopción.

Más allá de estos ideales sociales, bitcoin también es de interés nacional. La seguridad nacional de EE. UU. se basa en parte en la innovación y la apreciación de la tecnología nacional en nuestros mercados de valores, donde bitcoin nos brinda una clara ventaja. La prohibición de junio de 2021 de China sobre la minería de bitcoins cambió la distribución global de "hashrate", una medida del esfuerzo computacional realizado para recopilar y asegurar transacciones. Aunque las estimaciones específicas son complicadas, Estados Unidos ahora tiene una pluralidad de poder de hash global. China ve a Bitcoin como una amenaza para su sistema autoritario y sus estrictos controles de capital, acelerando el lanzamiento de su Pago Electrónico de Moneda Digital (DCEP). Al mismo tiempo, China ha desacelerado las compras de valores del Tesoro de EE. UU., redistribuyendo sus reservas de dólares en los mercados inmobiliarios y bursátiles occidentales, dándoles poder financiero para ejercer influencia política sobre las corporaciones estadounidenses.

Bitcoin complica severamente las ambiciones de CBDC de China, presentando una reserva atractiva de riqueza y un sistema de pago transfronterizo efectivo para aquellas naciones BRI que China busca enredar con el e-RMB. Mientras tanto, la demanda mundial de bitcoins y monedas estables vinculadas al dólar se ha disparado, especialmente por parte de los ciudadanos de los mercados emergentes que enfrentan dificultades monetarias. A medida que la industria se vuelve cada vez más regulada y transparente, la combinación de bitcoin y monedas estables puede servir como una herramienta eficaz para respaldar el dominio del dólar en la primera línea digital que compite contra el eRMB de China. El crecimiento de estas monedas estables promete impulsar la demanda de bonos del Tesoro de EE. UU., ayudando a la Reserva Federal a mantener bajas las tasas de interés frente a la inflación. De esta manera, bitcoin puede servir como un activo de reserva neutral que ayuda a reforzar, no a socavar, el sistema del dólar.

¿Por qué prueba de trabajo?

Hemos argumentado que cualquier examen del impacto ambiental de bitcoin debe comenzar con una comprensión de su valor. Pero los críticos argumentan que mantendría el mismo valor incluso si de alguna manera abandonara su mecanismo de consenso intensivo en energía conocido como "prueba de trabajo". No estamos de acuerdo. El valor de Bitcoin está indisolublemente ligado a la prueba de trabajo. Si bien algunos mecanismos de consenso para libros de contabilidad distribuidos consumen menos energía, vienen con compensaciones críticas en cuanto a equidad y seguridad.

En Prueba de trabajo, el derecho a publicar un nuevo bloque se otorga por sorteo y puede aumentar sus posibilidades de tener un "boleto" ganador al usar más energía para encontrar uno. Los sistemas de prueba de participación otorgan este derecho a las personas en proporción a la cantidad del activo nativo que ya han "apostado". Cuanto más apuesta, más activos nativos gana por apostar. La riqueza se acumula, al igual que el poder de controlar qué transacciones aparecen en el libro mayor. Entonces, mientras que la cantidad de bitcoin que uno posee no proporciona una influencia directa sobre la red, los sistemas de prueba de participación brindan a los titulares más ricos un mayor control. Eso compromete los valores de igualdad e inclusión de bitcoin.

La prueba de trabajo también es, posiblemente, más segura. Para interrumpir Bitcoin, un actor malicioso tendría que controlar una proporción sustancial de la potencia computacional total de la red. E incluso si la mayoría de los mineros se desconectaran, la red continuaría funcionando. En comparación, una red típica de prueba de participación se detiene si más del 33 % de los validadores se desconectan. Esto hace que los sistemas PoS sean más vulnerables tanto a los ataques como a las interrupciones de Internet. Por ejemplo, cuando China prohibió la minería de bitcoins, la red siguió funcionando a pesar de perder más de la mitad de su poder computacional. Pero algunas de las redes de prueba de participación más grandes ya han sufrido interrupciones prolongadas, como Polygon (marzo de 2022) y Solana (seis interrupciones solo en enero de 2022).

¿Cuáles son los efectos ambientales negativos de la minería de bitcoin?

La minería de Bitcoin utiliza energía, parte de la cual proviene de centrales eléctricas que queman combustibles fósiles. Las emisiones de esas plantas, incluidos los gases de efecto invernadero y otros contaminantes del aire, son una externalidad negativa asociada con bitcoin, al igual que están asociadas con todos los usuarios de electricidad. Además, las máquinas especializadas utilizadas para la minería crean su propio impacto ambiental como desechos electrónicos si no se reciclan adecuadamente.

Algunos de estos efectos ambientales debido a la minería de bitcoins son innegables. A raíz de que China prohibiera la minería de bitcoins, muchos mineros se mudaron a Kazajstán, donde utilizaron electricidad barata generada a partir de la quema de carbón. (Desde entonces, Kazajstán ha intervenido para evitar la interrupción de sus mercados de energía). Una planta de carbón casi cerrada en Hardin, Montana, aumentó la producción para satisfacer las demandas de un minero de bitcoin. (Recientemente, ese minero anunció que abandonaría la planta a finales de año). Se pueden encontrar historias similares en Kentucky, donde las plantas de carbón subsidiadas por el estado ahora están extrayendo bitcoins.

Tales anécdotas se combinan con historias virales de los medios para crear imágenes vívidas de la destrucción del fin del mundo. Una de esas historias alega que bitcoin usa dos meses de energía eléctrica doméstica por transacción. Otro afirma que una sola transacción de bitcoin crea dos iPhones de desechos electrónicos. Un estudio de 2018 citado con frecuencia sugiere que solo Bitcoin, aparte de todas las demás actividades humanas, amenaza con elevar la temperatura global en más de dos grados en tres décadas. Aunque ha sido completamente desacreditado dentro de la comunidad académica, el estudio continúa dando vueltas en las campañas activistas anti-bitcoin. Ya no promocionada, pero nunca corregida o aclarada, es una predicción infame del Foro Económico Mundial y de Newsweek en diciembre de 2017 de que para 2020, bitcoin consumiría toda la energía del mundo.

En nuestra opinión, las visiones aterradoras que surgen de tales historias no se parecen a la realidad. Los desechos electrónicos debido a la minería de bitcoin, incluso teniendo en cuenta la estimación más pesimista (30,7 kilotones métricos), representan solo el 0,07 % de todos los desechos electrónicos (41,8 millones de toneladas métricas), pero en realidad es mucho menos (consulte el punto 7). Si bien los intervalos de confianza son amplios y las fuentes discrepan significativamente, el uso de energía estimado actual de bitcoin es del 0,23% de la energía global según el Centro de Finanzas Alternativas de Cambridge. La minería de Bitcoin es cada vez más renovable. El Bitcoin Mining Council recopila datos directos de los mineros responsables de más del 50 % de todo el hashrate e informa una combinación de energía sostenible del 64,6 %, estimando una combinación de energía sostenible del 58,4 % en toda la industria. Debido a esta combinación de energía más ecológica, según un informe reciente, la minería de bitcoins es responsable de solo el 0,08 % de las emisiones globales de carbono. Y de acuerdo con otra proyección reciente, es probable que las emisiones globales de bitcoin alcancen su punto máximo por debajo del 1 % al final de la década, disminuyendo a partir de entonces, incluso si la capitalización de mercado de bitcoin logra crecer más de diez veces en el período.

Además, los intentos de caracterizar el uso de energía, las emisiones o los desechos electrónicos "por transacción" traicionan un malentendido básico de cómo funciona la minería (ver 5). La capa base de Bitcoin procesa muy pocas transacciones, pero cada una de estas transacciones puede liquidar miles de pagos por lotes realizados en redes de pago de segunda capa altamente eficientes como Lightning Network. De esta manera, bitcoin puede escalar en volumen de transacciones sin una diferencia significativa en el uso de energía, las emisiones o los desechos electrónicos.

Todas las proyecciones del futuro uso de energía y emisiones de bitcoin deben ser calificadas, por supuesto. Debido al cronograma de emisión cada vez más bajo de bitcoin, la tasa de apreciación del precio de bitcoin es importante. Si Bitcoin alcanzara los $ 490,000 no en 2030, sino en 2022, los mineros se encontrarían sentados en un subsidio de bloque mucho más valioso en este momento. En 2030, dado que la emisión se habrá reducido a la mitad dos veces, la recompensa del bloque no sería un aumento tan grande en términos de dólares, y es este último escenario previsto por el modelo en el que la minería logra menos del 1% de las emisiones globales de carbono. El impacto de estos picos de precios a corto plazo improbables se vería mitigado por la disponibilidad de ASIC y la disponibilidad de infraestructura eléctrica, pero aún así esos efectos deben modelarse y estudiarse de la misma manera.

En lugar de revisar esta literatura con más detalle, nos gustaría pasar a algunas características fundamentales del protocolo y la dinámica del mercado energético que nos hacen cautelosamente optimistas sobre el papel de bitcoin para incentivar una transición hacia la energía sostenible.

Beneficios ambientales de la minería de Bitcoin

Bitcoin tiene un perfil de demanda de energía único. Sus mineros son:

  • Portátil y puede operar en una amplia gama de geografías y climas, incluso sin una conexión a la red (lo que ayuda a impulsar las energías renovables y respalda la construcción de infraestructura),
  • Excepcionalmente sensible a los precios como parte de un mercado global de suma cero (cada minero en cualquier lugar compite directamente con los demás por la emisión de bloques fijos);
  • Desplegable a escala (desde minería doméstica en solitario hasta operaciones industriales de gigavatios);
  • Interrumpible y flexible, capaz de atenuar la demanda de energía con una capacidad de respuesta de menos de un segundo (lo que ayuda a mantener las redes estables).

Debido a que las máquinas más antiguas y las más nuevas tienen diferentes perfiles de rentabilidad, la minería de bitcoins es especialmente adecuada para llenar nichos clave en el sistema energético y desarrollarse simbióticamente con productores renovables. La minería, de maneras muy no obvias, puede resultar una poderosa herramienta que ayude al cambio hacia un sistema energético basado en fuentes renovables. Además, proporciona un mecanismo impulsado por las ganancias para la recuperación del metano residual y, a medida que los precios se estabilizan, al menos una parte de los mineros de bitcoin pueden reemplazar grandes elementos de calefacción, aumentando el hashrate con poco o ningún efecto sobre las emisiones o el uso de electricidad.

Energía renovable y la red

Identificamos tres problemas principales en la transición de una red eléctrica basada en el carbono a una red eléctrica basada en energías renovables: riesgo de inversión para los productores de energía renovable; desafíos únicos de una red basada en inversores; y restricciones y precios negativos, que se subdivide en problemas de restricciones de transmisión y reducción del exceso de oferta en la red.

Riesgo de inversión

La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) informa que se espera que la financiación privada proporcione gran parte de la inversión necesaria para que la transición a las energías renovables tenga éxito. Sin embargo, identifican una serie de 6 riesgos que impiden la inversión a gran escala. Señalan que “[t]os riesgos incluyen el riesgo político, regulatorio, de contraparte, cambiario y de liquidez, así como el riesgo de interconexión a la red y de retraso en la línea de transmisión”. Si bien la minería de bitcoin puede no resolver todos estos problemas, creemos que puede abordar algunos de ellos.

El informe de Berkeley Lab sobre las colas de interconexión mostró que los tiempos de espera para conectarse a la red son cada vez más largos y el porcentaje de proyectos propuestos que se convierten a la conexión a la red también está disminuyendo. El riesgo adicional se destaca en Bastian-Pinto y al. (2020), que examinó los desarrollos de energía eólica en Brasil, donde los riesgos de inversión están vinculados a la variabilidad de los precios al contado en el mercado de la energía. Como protección contra la volatilidad de los precios de la electricidad y para incentivar la inversión temprana en una planta de energía renovable, sugieren un modelo de inversión que incluye un centro de datos de minería de Bitcoin.

Además, el estudio de Berkeley Lab encontró que los proyectos de energía comercial de EE. UU. pasaron aproximadamente 3,5 años esperando la aprobación de la conexión entre 2010 y 2020 en comparación con aproximadamente 1,9 años entre 2000 y 2009. El estudio señaló que hay aproximadamente 680 GW de "capacidad de carbono cero" esperando ser conectados. Con solo el 16-19% de esta energía renovable posible total que se espera que entre en línea, posiblemente debido a los riesgos de inversión descritos anteriormente, aquí existe una oportunidad para incentivar a las centrales eléctricas para que entren en funcionamiento antes, mientras esperan la aprobación, con la ayuda de una instalación minera. La aplicación de la cobertura minera aquí podría permitir que ambos se construyeran en paralelo.

Varios estudios también han señalado que la caída de los precios de la energía solar, conocida como deflación del valor solar, dificultará convencer a los inversores y desarrolladores de construir plantas solares si esperan ganar menos dinero o perder dinero al operar una planta solar. California ya está experimentando este problema. “Si el costo de construir e instalar paneles solares disminuye, la deflación solar de California podría avanzar en la carrera contra la caída de los costos tan pronto como en 2022 y subir a partir de ahí”. Al igual que en Bastian-Pinto et al. estudio, la minería de bitcoin puede actuar como una cobertura contra los riesgos de deflación del valor solar que, de otro modo, disuadirían a los inversores de financiar la construcción de plantas de energía solar.

Los desafíos únicos de la red moderna

Tradicionalmente, la red eléctrica funcionaba con generadores basados ​​en rotadores que producían vapor para hacer girar las turbinas. Estos generadores proporcionan inercia, lo que significa que las turbinas giratorias son resistentes al cambio y quieren seguir girando, incluso en ausencia de energía proporcionada para hacer girar la turbina. Como resultado, los operadores de la red utilizaron esta inercia para planificar la respuesta a los cambios de energía en la red.

Históricamente, la inercia dio tiempo a los operadores de la red para reequilibrar la oferta y la demanda cuando falla una gran central eléctrica o la transmisión. Sin embargo, la inercia no es la única forma de reequilibrar la red. Las cargas intensivas en energía pueden participar en programas de respuesta a la demanda para estabilizar una red eléctrica con altos niveles de penetración de energía renovable.

Minería de Bitcoin y resiliencia de la red: estudio de caso del oeste de Texas

Otra opción es usar cargas de respuesta altamente flexibles como la minería de bitcoin. Esto ya está sucediendo en la red ERCOT de Texas. Lancium e IdeaSmiths, LLC publicaron un libro blanco de la industria en 2021 que modela los resultados de la integración de las instalaciones mineras de bitcoin que se encuentran principalmente en el oeste de Texas, donde hay una sobreabundancia de energía eólica. Entre sus resultados, la simulación de la red encontró una reducción en las emisiones de CO2 al integrar un centro de datos altamente flexible como una instalación minera de bitcoin en comparación con una línea de base de uso de energía proyectada para 2030. Esto fue posible porque sin los mineros, el gas natural se habría utilizado para equilibrar la intermitencia renovable. El informe Net Zero de la IEA enfatiza la importancia de aumentar la respuesta de la demanda para gestionar una mayor producción de energía basada en energías renovables. Por lo tanto, estos resultados validan los hallazgos de la IEA. En general, el modelo estima una caída de 3,91 MT en las emisiones de carbono con respecto a la línea de base. Si bien esto muestra una reducción de las emisiones y un aumento de la energía eólica, las ganancias reales parecen estar en la capacidad de respuesta a las señales de precios de la red y la mejora de la estabilidad de la red frente a la generación de energía variable.

La minería de bitcoin rentable debe cubrir con creces los gastos operativos y de capital con recompensas en bloque obtenidas a largo plazo. Las empresas mineras también conocen su punto de equilibrio en el que los precios de la electricidad son demasiado altos para que sean rentables incluso a corto plazo. Si los precios de la electricidad superan este umbral, se incentiva a los mineros a reducir la energía hasta que los precios vuelvan a caer en su rango de ganancias. En ERCOT, los servicios auxiliares se pueden proporcionar a través del Servicio de reserva sensible (RRS), también conocido como Recursos de carga no controlables (NCLR). Estas cargas se apagan a través de un disyuntor operado por la red (o después de las instrucciones enviadas por el operador de la red) cuando la frecuencia cae por debajo de un umbral. Otro tipo de respuesta a la demanda se conoce como recursos de carga controlable (CLR).

La minería de Bitcoin está liderando el camino en esta área. En el Informe anual de respuesta a la demanda de 2021 en la región de ERCOT, los autores señalaron: "Esto representa la primera cantidad sustancial de carga de convenciones que participa en el mercado de servicios auxiliares como un recurso de carga controlable". Actualmente, ocho cargas mineras de bitcoin proporcionan aproximadamente 750 MW de CLR. CLR proporciona más que los NCLR en el sentido de que pueden reducir y aumentar la demanda y proporcionar una respuesta de frecuencia similar a la del gobernador de un generador térmico convencional. Antes de 2020, no había cargas del lado de la demanda capaces de operar de esta manera. La minería de Bitcoin actúa como un generador virtual, proporcionando o extrayendo energía según sea necesario. Además, la incorporación de la minería de bitcoin en redes ricas en energías renovables tiene el efecto secundario de limpiar la huella de carbono de bitcoin.

La relevancia de la minería de Bitcoin para las interconexiones occidentales y orientales

NREL brinda información sobre el enfoque de ERCOT y cómo podría aplicarse a las redes más grandes en los EE. UU. En primer lugar, ERCOT es una red más pequeña y con más "islas" que las conexiones occidental y oriental. Como resultado, hay inherentemente menos inercia en una red más pequeña y, por lo tanto, menos tiempo de respuesta. Una red más pequeña junto con una alta penetración de energía eólica (ERCOT informó en 2020 una penetración instantánea máxima del 57,9 % en 2020) obligó a ERCOT a desarrollar un nuevo enfoque de baja inercia.

En segundo lugar, dado que ERCOT es diferente a las interconexiones occidental y oriental debido a su tamaño de red más pequeño y alta penetración eólica, los efectos de incorporar la minería de bitcoin como una carga flexible son un poco diferentes. NREL informa que otras "regiones de EE. UU. aún tienen que implementar una respuesta de carga significativa debido a la necesidad limitada dado su tamaño y penetración [renovable] limitada". Sugieren que es probable que las preocupaciones sobre la baja inercia sean mínimas durante esta década. Sin embargo, esperan que los métodos de ERCOT puedan "permitir que estas regiones agreguen energía eólica y solar significativa mientras mantienen una operación confiable". Esto sugiere que la minería de bitcoin podrá escalar a nivel nacional para ayudar con la operación de la red en los próximos años o décadas.

Reducción y fijación de precios negativos

A medida que aumenta la penetración de energía renovable en los sistemas de red, la restricción se convierte en una preocupación mayor. Según Shan y Sun (2019), esto es el resultado de un "desajuste entre la generación y la demanda intermitentes, la congestión de la transmisión y muchas otras razones". Continúan, "la reducción reducirá tanto el beneficio ambiental como económico de las plantas de energía renovable, lo que reducirá el rendimiento de los inversores públicos y privados".

En 2018, se redujeron más de 346 GWh de energía solar y eólica solo en California y se espera que este número aumente a medida que se conecten más energías renovables para cumplir con los objetivos climáticos de París. Del mismo modo, el viento adicional puede generar precios negativos, especialmente en la región de las Grandes Llanuras. Los precios negativos generalmente representan ubicaciones donde "el valor económico de los recursos de generación adicionales ha disminuido significativamente". Según un estudio, las grandes cargas flexibles “pueden tener la oportunidad de aumentar el bienestar al hacer uso de energía abundante y barata”. Dichas cargas tendrían que poder ubicarse fácilmente en regiones donde los precios negativos son comunes (que es lo que han hecho los mineros de bitcoin en el oeste de Texas).

Una solución para los generadores solares es construir su planta de energía como un híbrido de almacenamiento solar y de batería. Con el exceso de energía almacenada en una batería, esta energía podría volver a venderse a la red durante las horas pico o por la noche, cuando se ha puesto el sol. Se espera que los precios de las baterías sigan bajando y ya se están incluyendo baterías de 4 horas en los nuevos proyectos de plantas solares. Eid y al (2021) señala que el ROI se reduce con la adición de baterías debido a la inversión adicional, por lo que esta puede no ser una solución ideal dependiendo de las limitaciones de inversión. Otra posibilidad es agregar líneas de transmisión adicionales que puedan enviar energía a lugares más distantes que puedan necesitar el exceso de energía.

Una solución secundaria es incorporar una instalación de minería de bitcoin, ya sea con baterías o sola. Shan y Sun modelaron la red eléctrica de California usando datos de restricciones del Operador Independiente del Sistema de California (CAISO) y determinaron que la minería de bitcoin podría reducir entre un 50,8 y un 79,9 % de las restricciones y agregar entre 5,6 y 48,1 millones de dólares en ingresos al sistema, según datos de 2018. Este estudio no analizó la adición de baterías. Sin embargo, un informe reciente de Square y ArkInvest sugirió que el acoplamiento de la batería y la minería de bitcoin podría ser beneficioso para la operación de energía solar. Eid et al (2021) realizaron simulaciones que compararon el uso de mineros de batería o bitcoin para aumentar la rentabilidad de las plantas de energía solar y descubrieron que, en todos los escenarios, los mineros de bitcoin superaron el uso de baterías. A medida que los precios de las baterías continúan cayendo, este cálculo puede cambiar con el tiempo. Aún así, en términos de ROI, es probable que sea beneficioso ejecutar mineros para consumir al menos parte de la energía restringida. Finalmente, el estudio de Shan y Sun mostró que cambiar la minería para abordar la reducción podría "reducir las emisiones de CO2, estimular la expansión de la capacidad y mejorar la confiabilidad de la red".

Beneficios ambientales adicionales

Además de ayudar con la transición a las energías renovables, la minería de bitcoins puede proporcionar beneficios ambientales a través de la eficiencia energética y la limpieza de desechos, y podría funcionar como un mecanismo para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Utilización de la generación de calor de Bitcoin Mining para mejorar la eficiencia energética

Desde una perspectiva de física básica, la minería de bitcoin convierte la electricidad en calor. Se puede permitir que el calor se mezcle con el entorno circundante o se puede utilizar con fines productivos.

La investigación aquí es incipiente. Una tesis de pregrado examinó la posibilidad de utilizar la minería para calentar una casa multifamiliar. Una tesis de maestría estudió la vinculación de una instalación minera de bitcoin de 45 MW a un invernadero de cannabis de 8.34 acres que se ubicaría en Alberta, Canadá. Esta tesis encontró un ahorro potencial de 70.000 toneladas de emisiones de dióxido de carbono para un sistema de energía de circuito cerrado de este tipo.

Un artículo de noticias reciente informó sobre una asociación entre MintGreen y la ciudad de North Vancouver para canalizar el exceso de calor de la minería de bitcoin a los edificios de la ciudad o, según sea necesario, venderlo a un productor local de sal marina. La asociación anticipa que, "en comparación con el gas natural, el calor de las calderas digitales de MintGreen salvaría la atmósfera de 20 000 toneladas de gases de efecto invernadero" durante la duración del contrato con North Vancouver. La ciudad cree que el calor de la minería de bitcoin ayudará a reducir su dependencia del gas natural y cumplirá su objetivo de reducir las emisiones en un 80 % por debajo de los niveles de 2007 para 2040.

En otros lugares, el calor de la minería se utiliza para calentar agua caliente, calentar invernaderos durante los meses de invierno y destilar whisky. Además, existe evidencia anecdótica entre la comunidad de bitcoins de que algunos mineros residenciales están modernizando sus hogares, utilizando a sus mineros para un doble propósito de calefacción central y acumulación de bitcoins. Creemos que para los mineros residenciales, la calefacción puede compensar su demanda en la red y también reducir su huella de carbono.

Minería de Bitcoin como incentivo financiero para la limpieza de residuos

Si bien nuestro enfoque principal ha sido reducir la mayoría de las emisiones de la combustión directa de combustibles fósiles, los subproductos de la producción de combustibles fósiles, los vertederos, los desechos agrícolas y los neumáticos también contribuyen con gases nocivos a la atmósfera y la tierra. Los vertederos representan aproximadamente el 30% de las emisiones globales totales de metano. La producción de petróleo, gas y carbón produce emisiones de metano a través de las ineficiencias de la quema y fugas de gas metano. Los neumáticos también son un peligro para el medio ambiente y son un almacenamiento de energía desperdiciada. Creemos que la reducción de los gases de efecto invernadero de los desechos se puede incentivar con recompensas de minería de bitcoin y proporcionar evidencia de casos de uso recientes.

Bitcoin monetiza la captura de emisiones de metano de gas quemado y fugas

El informe reciente del IPCC de 2021 señaló que alrededor de 0,3 grados C del calentamiento global actual de 1,1 grados C era atribuible al gas metano. El gas metano, aunque tiene una vida útil más corta que el dióxido de carbono, es un gas de efecto invernadero mucho más potente. La ONU informa que, cuando se mide durante un período de 20 años, el metano tiene entre 84 y 86 veces más potencial de calentamiento global que el dióxido de carbono.

Sabemos que recientemente y sin intervención del gobierno, se está utilizando gas quemado para minar bitcoin. Crusoe Energy ahora brinda servicios de computación en la nube que funcionan con gas previamente quemado y Exxon está probando un piloto con Crusoe donde está redirigiendo este gas desperdiciado hacia la minería de bitcoin para cumplir con los estándares ambientales. Según un informe de la CNBC, Exxon está considerando la minería de bitcoins como una forma de cumplir con el "Fringing de rutina cero para 2030" del Banco Mundial. Se informa que ConocoPhillips está ejecutando un proyecto piloto de prueba similar. El sitio web de Crusoe afirma una reducción del 63% en las emisiones equivalentes de dióxido de carbono. Nezhadfard y al. estudió la generación de energía para la recuperación de metano y descubrió que ciertos motores de combustión podrían proporcionar una reducción neta en las emisiones equivalentes de dióxido de carbono. El índice de consumo de electricidad de Bitcoin de Cambridge estima que la recuperación global de la quema de gas podría ejecutar 4,6 redes de minería de bitcoin (según el uso de energía del 8 de mayo de 2022).

Bitcoin como comprador de primer recurso para fuentes de energía no convencionales: vertederos, residuos agrícolas, residuos de carbón y neumáticos

Como se mencionó anteriormente, los vertederos representan el 30% de las emisiones globales de metano. Los desechos agrícolas, especialmente del ganado, contribuyen a la contaminación del suelo, el agua y el aire. La EPA estima que en los EE. UU., la agricultura representa el 26 % de las emisiones de metano, mientras que los desechos representan el 19 %.

Biomining es una empresa mexicana que utiliza desechos porcinos para minar bitcoin. Los desechos del cerdo producen biogás, una fuente de energía renovable. Este enfoque puede extenderse a vertederos de cierto tamaño. Puede valer la pena que los vertederos operen mineros más antiguos para generar ingresos adicionales. El biogás también se puede producir a partir de aguas residuales y del tratamiento de aguas residuales industriales.

En Pensilvania, Stronghold Digital Mining está impulsando a sus mineros de bitcoin utilizando una planta de energía de remediación de residuos de carbón. El estado incentiva a estas plantas a instalar tecnología de reducción de contaminantes y el sitio web de Stronghold afirma reducciones del 90 al 99 % en las emisiones de NOx, partículas, mercurio y SO2. Sin embargo, estas afirmaciones no se han verificado de forma independiente. Se necesita más investigación sobre los impactos ambientales de este tipo de minería de bitcoins de conversión de residuos en energía. Por último, los neumáticos contribuyen a los desechos de los vertederos y liberan toxinas al medio ambiente. Debido a su alto contenido energético, pueden incendiarse fácilmente y liberar contaminantes a la atmósfera. En 2019, el 76 % de los neumáticos se reciclaron en EE. UU. El 24% restante se puede descomponer usando altas temperaturas, lo que evita que la contaminación los queme directamente para obtener energía. A partir de aquí, los residuos de neumáticos descompuestos se pueden convertir en combustible. Sin embargo, el combustible de los neumáticos produce emisiones que son comparables con los combustibles convencionales, por lo que se deben sopesar el costo y los beneficios del uso de combustibles derivados de los neumáticos para la minería de bitcoins como una forma de limpieza de desechos y reducción de riesgos ambientales.

Conclusión

Al pensar en bitcoin y el medio ambiente, debemos sopesar el valor propio de bitcoin, sus efectos ambientales negativos y sus efectos ambientales positivos. Bitcoin es un activo digital de $ 600 mil millones, una encarnación y extensión de valores estadounidenses profundamente arraigados y un medio para promover los intereses estadounidenses. La prueba de trabajo, hemos argumentado, es esencial para el valor de bitcoin en estas tres dimensiones, pero como cualquier industria, tiene impactos ambientales. Estos, hemos argumentado, a menudo se exageran debido a malentendidos básicos del protocolo de bitcoin. Finalmente, hemos explorado las muchas formas en que la minería de bitcoin promete ayudarnos a enfrentar el desafío del cambio climático. La minería reduce el riesgo de inversión en energías renovables, particularmente antes de la conexión a la red, y actúa como un recurso de carga controlada excepcionalmente flexible. La minería tiene otros beneficios ambientales, incluidos los usos innovadores del calor residual, la eliminación segura de llantas usadas, la remediación de residuos de carbón y, sobre todo, la limpieza de metano en sitios de pozos, granjas y vertederos, a escala. Especialmente en esta fase incipiente de su desarrollo, los reguladores deben tener en cuenta tanto el valor de bitcoin como las contribuciones únicas y positivas de la minería de bitcoin a la sostenibilidad.