Espoir ou engouement : Examen de l_extraction de bitcoins et des énergies renouvelables

En 2008, Satoshi Nakamoto (nom Web) a eu une idée de génie : la première crypto-monnaie de l'histoire de l'humanité, le Bitcoin. Afin d'augmenter le coût pour les attaquants et d'améliorer la sécurité du système Bitcoin, Satoshi a proposé le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW). Cependant, à mesure que l'industrie du Bitcoin s'est développée, le mécanisme PoW a créé un énorme problème de consommation d'énergie qui a suscité des inquiétudes dans le monde entier.

Le 13 mai, Musk a annoncé sur Twitter qu'il n'accepterait plus les paiements en bitcoins, invoquant la lourde charge énergétique et la consommation de combustibles fossiles causées par l'extraction de bitcoins. Ce tweet a provoqué une chute brutale du Bitcoin et a déclenché une controverse sur la consommation d'énergie du Bitcoin.

D'un côté de la controverse se trouvent les opposants aux crypto-monnaies issus des industries traditionnelles, comme le Financial Times. Le 20 mai, le Financial Times a publié un article de fond critiquant la consommation énergétique croissante du Bitcoin, le qualifiant de "monnaie sale". L'article cite une étude de l'université de Cambridge, qui estime que le minage du Bitcoin consomme 133,68 TWh d'électricité par an, ce qui le place au 27e rang des pays consommateurs d'électricité, dépassant même la consommation électrique de la Suède.

De l'autre côté de la controverse se trouvent les bailleurs de fonds des crypto-monnaies, comme Musk, Ark Investment et Square, la société de paiements de Dorsey. Le 20 mai, Musk a déclaré que les audits pourraient résoudre les problèmes énergétiques du Bitcoin. Le 25 mai, Musk a tweeté qu'il avait rencontré plusieurs sociétés minières nord-américaines pour appeler les mineurs mondiaux à utiliser de l'énergie propre pour l'extraction et aider à rendre Bitcoin durable. La réunion a été organisée par le PDG de Microstrategy, Michael Saylor, au cours de laquelle les sociétés minières ont déclaré qu'elles allaient former un Conseil minier Bitcoin pour promouvoir la divulgation de la consommation d'énergie du secteur, afin d'atteindre les objectifs environnementaux, sociaux et de gouvernance d'entreprise (ESG).

Avec toute cette controverse, l'impact environnemental réel du Bitcoin est devenu déroutant. Alors, l'industrie du Bitcoin est-elle "sale" ou "propre" ?

"Sale" ou "propre" ?

L'extraction de bitcoins est effectuée par la machine minière, et l'acte lui-même ne produit pas de pollution ou d'émissions de carbone. Actuellement, les machines minières les moins puissantes du marché consomment environ la même quantité d'énergie qu'un climatiseur à la maison (la machine minière Ant s9 consomme 1400w). Par conséquent, que le minage de Bitcoin soit "sale" ou "propre" dépend de la façon dont l'électricité est produite. Lorsque l'on parle de minage, on pense à des cheminées, des flammes et de la poussière, mais le minage de Bitcoin pourrait être plus propre que nous le pensons.


En 2019, le gestionnaire d'actifs numériques CoinShares a publié une étude sur l'exploitation minière du Bitcoin (Le réseau minier Bitcoin), indiquant que 73 % de l'électricité consommée par l'industrie minière du Bitcoin est fournie par des sources d'énergie propres telles que l'éolien, le solaire et l'hydraulique. Dans la province chinoise du Sichuan en particulier, en raison de l'abondance de l'énergie hydraulique, la pénétration des énergies renouvelables a atteint 90 %. Dans le seul Sichuan, l'énergie renouvelable fournie répond à 48 % des besoins de l'industrie minière Bitcoin mondiale. En revanche, la part des combustibles fossiles et de l'énergie nucléaire dans l'exploitation minière n'est que de 27 %. Les émissions de carbone des énergies renouvelables sont beaucoup plus faibles que celles de l'énergie thermique traditionnelle. L'empreinte carbone de l'énergie éolienne est d'environ 7-38 gCO2eq/kWh, celle de l'énergie hydraulique de 2-13 gCO2eq/kWh, et celle du charbon atteint 846 gCO2eq/kWh.

La raison pour laquelle le minage de Bitcoin devient si "vert" est due aux considérations économiques des mineurs. Avec le développement des nouvelles technologies énergétiques, le coût de construction des énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne est devenu plus faible. Selon les données publiées par l'EIA, le coût nivelé de l'énergie (LCOE) de l'énergie thermique traditionnelle est d'environ 73 USD/MWh, le coût de l'énergie hydraulique est de 55,26 USD/MWh et le coût de l'énergie éolienne terrestre est de 37 USD/MWh. Le coût de l'énergie solaire est de 48 USD/MWh. Dans les régions riches en énergie lumineuse comme la Californie, le Portugal et le Moyen-Orient, on trouve même des cotations pour l'énergie solaire de 22 USD/MWh, voire moins. L'électricité est l'un des coûts les plus importants du minage de Bitcoin. Pour cette raison, les mineurs se regrouperont naturellement dans des zones où les prix de l'électricité sont relativement bas, notamment dans les collines ou les montagnes où l'eau est abondante, où la population est clairsemée et où la demande d'électricité est faible.


En Chine, en raison du faible coût du projet, l'hydroélectricité est généralement considérée comme l'énergie au coût le plus bas, et son prix est généralement inférieur de 0,1 à 0,2 yuan à celui de l'énergie thermique. En août 2019, le site officiel du gouvernement provincial du Sichuan a annoncé le "Plan de mise en œuvre de la construction de la zone de démonstration de l'industrie de la consommation d'hydroélectricité de la province du Sichuan", qui réalisera des démonstrations de l'industrie de la consommation d'hydroélectricité dans la préfecture de Ganzi, la ville de Panzhihua, la ville de Ya'an, la ville de Leshan, la préfecture de Liangshan et la région de la préfecture d'Aba. Depuis mai de l'année dernière, Ganzi, Ya'an, Liangshan et d'autres villes et préfectures ont émis des politiques pour attirer les mineurs de bitcoins. Il est rapporté que le prix de l'électricité du marché des déchets hydroélectriques pendant la période de hautes eaux est seulement de 0,075 yuan/kWh. Même si l'on ajoute les coûts de transmission et de distribution et d'autres dépenses connexes, le prix de l'électricité domestique n'est que de 0,135 à 0,162 yuan/kWh.

L'industrie minière du Bitcoin a développé une préférence pour les sources d'énergie renouvelables parce qu'elles sont objectivement moins chères, et deviennent donc plus "propres".

Manger tous les "duck bellies" de l'industrie des énergies renouvelables

Dans notre précédent article traitant de l'utilisation de l'énergie nucléaire pour soutenir le minage de bitcoins, j'ai mentionné un document coécrit par Square et Ark Investments (Le Bitcoin est la clé d'un avenir énergétique abondant et propre), qui qualifiait le minage de bitcoins d'"acheteur d'énergie de dernier recours". Cela s'explique par les propriétés particulières de l'exploitation minière du Bitcoin. Une fois l'usine construite, le coût le plus important du minage est l'électricité. Plus l'électricité est bon marché, plus la puissance arithmétique est élevée, ce qui permet de récolter davantage de bitcoins. Tant que le prix du Bitcoin restera élevé et que l'extraction minière sera rentable, les mineurs seront les "acheteurs de dernier recours" pour l'électricité renouvelable bon marché.

Pour les énergies renouvelables, un défi majeur réside dans l'équilibre entre l'électricité et les charges. Contrairement à l'énergie thermique et à l'énergie nucléaire, qui peuvent produire une énergie stable en permanence, la puissance de sortie des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique et l'énergie solaire est souvent affectée par les conditions naturelles. D'un point de vue temporel, ce déséquilibre entre l'offre et la demande existe à la fois dans une journée et entre les trimestres.

1. Déséquilibre au cours d'une journée

L'offre d'énergie éolienne et solaire est inégale au cours de la journée. L'énergie solaire est abondante pendant la journée mais disparaît la nuit. L'énergie éolienne fluctue principalement en fonction des conditions météorologiques mais est plus importante la nuit dans la plupart des régions. Du côté de la demande, la demande d'électricité dans la plupart des pays atteint un pic chaque jour dans l'après-midi ou le soir et un creux vers minuit. Le graphique ci-dessous montre la courbe de consommation d'électricité pour une journée d'automne en Californie, aux États-Unis, en 2016. La ligne bleue représente la demande d'électricité du réseau, qui atteint son maximum à 19 heures, et la ligne grise représente la production d'énergie solaire, qui devient nulle à 19 heures. En soustrayant les deux, on obtient la ligne orange, qui correspond à la charge totale des autres sources d'énergie du réseau (comme les centrales au charbon) après déduction de la production solaire. La forme de la courbe ressemble à celle d'un canard, d'où son nom de "courbe du canard". Au fur et à mesure que la proportion d'énergie renouvelable (comme le solaire) dans le monde augmentera, le "ventre du canard" deviendra de plus en plus gros, créant de sérieux problèmes de programmation.


Prenons l'exemple de la Californie. Avec le développement rapide de l'industrie photovoltaïque locale, la production d'électricité photovoltaïque a également connu une croissance explosive. Comme les charges de base telles que les centrales électriques au gaz et au charbon sont conçues pour fonctionner 24 heures sur 24, la programmation d'arrêts fréquents réduira l'efficacité opérationnelle. Cela conduit à la nécessité d'abandonner la charge ou de restreindre l'intégration de l'énergie solaire dans le réseau lorsque l'offre d'énergie renouvelable est excédentaire, générant ainsi de "l'électricité perdue".


Si le développement des technologies de stockage des énergies renouvelables est la solution idéale au problème de l'excès d'énergie, ou "ventre de canard", causé par l'inadéquation entre l'offre d'énergie renouvelable et la demande d'électricité, l'extraction de bitcoins peut également contribuer à atténuer ce problème sur le plan économique jusqu'à ce que les technologies de stockage telles que les batteries recyclables soient pleinement développées. Pendant les périodes d'excédent d'énergie, les sociétés d'énergie renouvelable peuvent utiliser l'excédent d'énergie pour extraire des bitcoins, ce qui peut apporter des revenus supplémentaires aux sociétés d'énergie et améliorer ainsi la compétitivité économique de l'industrie des énergies renouvelables. Grâce aux revenus tirés du minage de bitcoins qui "soutiennent" les sociétés d'électricité, les projets d'énergie renouvelable pourraient recevoir davantage d'investissements et être construits plus tôt et à plus grande échelle, accélérant ainsi le rythme du développement.

2. Déséquilibre entre les trimestres

Le déséquilibre saisonnier des énergies renouvelables est déterminé par la répartition des ressources renouvelables dans chaque région et les caractéristiques de la demande d'électricité. Pour le Royaume-Uni, les ressources éoliennes sont la source d'énergie renouvelable la plus abondante, mais cette ressource est bien plus abondante que la demande en hiver. En ce qui concerne la Chine, comme la plupart des centrales hydroélectriques nationales sont au fil de l'eau, la production d'électricité est directement liée au débit du fleuve, qui connaît d'importants changements saisonniers. Dans la région du sud-ouest, la différence d'écoulement annuel moyen entre les quatre mois où l'eau est la plus abondante et les trois mois les plus secs est supérieure à 50 %. En particulier en été, en raison de la capacité de transmission limitée de la ligne de transmission, l'énergie électrique excédentaire ne peut pas être transportée vers l'extérieur, ce qui entraîne l'abandon de l'électricité.

Les mineurs de Bitcoin, en revanche, sont capables de se rendre périodiquement dans les zones où il y a un surplus d'énergie, comme les oiseaux migrateurs. En mai de chaque année, le Sichuan entrera dans une période d'excédent d'énergie hydraulique, où un grand nombre de mineurs de bitcoins "migreront" vers le Sichuan et le Yunnan pour signer des accords d'approvisionnement en électricité avec les centrales hydroélectriques locales et utiliser de l'électricité bon marché pour miner. Dans ce modèle, toutes les parties sont gagnantes : les fermes minières obtiennent les revenus de l'exploitation minière, les compagnies d'électricité consomment l'énergie résiduelle et gagnent un revenu supplémentaire, et le gouvernement local obtient plus de revenus et d'emplois.

Le minage de bitcoins lié au réseau pourrait également jouer un rôle réglementaire un peu plus profond. D'une part, l'énergie consommée par le minage pourrait être utilisée comme "réserve d'énergie" en cas de crise, un effet qui a déjà été observé lors de la crise de l'électricité au Texas au début de 2021 (bien que l'effet réel soit actuellement limité).

Dans l'article susmentionné, les chercheurs utilisent des données réelles pour étudier l'impact du minage de bitcoins sur l'industrie des énergies nouvelles (l'article utilise un réseau solaire qui prend en compte le stockage par batterie). Le modèle suppose que les générateurs photovoltaïques (PV) participent également au minage et vendent leur propre production d'électricité "excédentaire". Ensuite, à mesure que l'industrie photovoltaïque globale et l'industrie minière se développent, la part du photovoltaïque dans le réseau peut augmenter progressivement. Des études ont montré qu'idéalement, la consolidation de l'industrie minière pourrait faire passer la part d'énergie propre dans le réseau de 40 % à 99 %.


Après le débarquement des "bottes réglementaires"

Bien que l'exploitation minière de Bitcoin puisse contribuer au développement de l'industrie de l'énergie propre, l'exploitation minière consomme toujours une quantité importante d'électricité. En plus du comité minier qui promeut l'utilisation d'énergie propre dans l'industrie minière Bitcoin, les gouvernements s'impliquent également. En 2021, lors des deux sessions de la Chine, les concepts de pic de carbone et de neutralité carbone ont été inscrits pour la première fois dans le rapport de travail du gouvernement, le gouvernement chinois déclarant qu'il élaborera des plans d'action pour s'efforcer d'atteindre le pic de carbone d'ici 2030 et la neutralité carbone d'ici 2060. Dans le cadre de la stratégie de neutralité carbone, l'extraction de bitcoins, en tant que grand consommateur d'énergie, ne peut naturellement pas échapper à la réglementation.

Le 7 avril, l'université de Tsinghua et l'Académie chinoise des sciences ont publié un article conjoint dans Nature Communications, soulignant l'impact de l'extraction de bitcoins en Chine sur le climat. Le 25 mai, la Commission du développement et de la réforme de la Mongolie intérieure a publié un document demandant un nettoyage plus approfondi des comportements de "minage" de crypto-monnaies, le renforcement des efforts disciplinaires et la mise en place d'un mécanisme de réglementation à long terme.

En termes de structure énergétique, la Mongolie intérieure est riche en ressources en charbon, la capacité de production de charbon existante atteignant 1/4 de celle du pays. L'industrie minière de la Mongolie intérieure a un taux de pénétration des énergies renouvelables de seulement 16% (2017). Avant cette mesure réglementaire, la Mongolie intérieure a procédé à plusieurs rectifications d'entreprises minières sur son territoire. Entre 2019 et 2020, de nombreuses entreprises minières ont déjà déménagé au Sichuan, au Yunnan et dans d'autres endroits. Actuellement, le Sichuan est entré dans une période où l'eau est abondante, mais d'ici octobre, lorsque le Sichuan entrera dans la période sèche, les entreprises ne pourront plus revenir en Mongolie intérieure. À ce moment-là, l'impact de la réglementation sur l'exploitation minière de bitcoins en Chine pourrait vraiment se manifester.

Pour l'industrie minière Bitcoin, la réglementation peut certainement promouvoir l'utilisation des énergies renouvelables dans l'industrie. On s'attend à ce que les projets miniers éoliens, photovoltaïques et hydroélectriques représentent une proportion de plus en plus élevée du total, et que la dynamique du développement désordonné de l'industrie minière de Bitcoin en Chine soit maîtrisée.

Résumé : la vision " renouvelable " de l'extraction minière de bitcoins

La combinaison de l'énergie renouvelable et de l'exploitation minière de bitcoins est promise à un bel avenir. Il semble que l'industrie minière mondiale consomme beaucoup d'énergie, mais pas autant que la capacité totale installée d'une seule centrale hydroélectrique de Baihetan (dans le Sichuan). Grâce à la "main invisible" du marché, la recherche d'une énergie bon marché par les mineurs a été combinée aux efforts du secteur des énergies renouvelables pour maintenir les coûts à un bas niveau. Mais dans un système qui combine l'énergie renouvelable et le minage de Bitcoin, une réglementation judicieuse est également essentielle. Bien que le Bitcoin consomme actuellement une grande quantité d'électricité, admettre le Bitcoin dans le système énergétique mondial et aider à tirer parti de l'allocation des ressources du marché est un moyen efficace de promouvoir l'industrie des énergies renouvelables.


Référence :
CoinShares, The Bitcoin Mining Network: Trends, Average Creation Costs, Electricity Consumption
EIA, Levelized Costs of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2021
BCEI, Bitcoin is Key to an Abundant, Clean Energy Future


Auteur : Chercheur Gate.io : Edward. H
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