Чи рентабельно майнити біткоїн за допомогою сонячної енергії

Тренд у бік "зеленого" майнінгу стає все більш виразним. З’являються ферми, що використовують поновлювані джерела енергії. Багато гравців ринку займаються галузевими дослідженнями, об’єднуючись у некомерційні організації на кшталт Bitcoin Mining Council.

Розвитку тренда сприяють різні чинники, включно з:

• тиск китайської влади на майнінгову індустрію;
• раптову стурбованість питаннями екології серед різних лідерів думок і знаменитостей;
• тенденцію до зниження нормованої вартості "зеленої" енергії.

Відомі учасники індустрії все більше зацікавлені у використанні сонячної енергії для майнінгу. Деякими компаніями рухає не стільки фінансовий інтерес, скільки прагнення підвищити поінформованість у суспільстві та показати, як видобуток криптовалюти може послужити каталізатором впровадження чистої енергії.

Використовуючи аналітичні матеріали компаній Braiins, Square і ARK Invest, ми вивчили рентабельність розвитку майнінгу з використанням енергії сонця, а також окреслили майбутні перспективи більш екологічного видобутку криптовалют.

• Дедалі більше майнінгових компаній переходить на поновлювані джерела енергії. На цьому тлі частка Китаю в хешрейті біткоїна знижується.
• Майнінг з використанням лише сонячних панелей як джерела електроенергії низькорентабельний через невисокий аптайм обладнання.
• Видобуток криптовалюти з використанням енергії сонця загрожує невизначеністю через волатильність ціни і складність майнінгу, а також мінливість погоди. Висока вартість акумуляторних батарей, що підвищують аптайм, впливає на рентабельність майнінгу.

Сонячна енергія і рентабельність майнінгу біткоїна

У квітні компанії Square і ARK Invest представили white paper, в якому пояснюється, яким чином за допомогою майнінгу біткоїна можна монетизувати надлишкову сонячну енергію в періоди пікових сонячних годин.

У документі зроблено акцент на переривчастій природі джерел відновлюваної енергії. Сонце світить лише деяку частину доби. Кількість світла також варіюється залежно від пори року. Це знижує ККД сонячних панелей.

Дослідники звертають увагу і на те, що акумуляторні батареї, як і раніше, надзвичайно дорогі і недостатньо ефективні для зберігання і транспортування надлишків енергії. Через це втрачається значна частина енергії, що генерується сонячними панелями.

Для максимізації доходу важливо, щоб майнери працювали в режимі 24/7 — даунтайми через тривалу похмуру погоду обходяться дорого. Вони подовжують період окупності інвестицій у "зелений майнінг" і негативно позначаються на їхній рентабельності.

Документ від Square і ARK Invest посилається на опенсорсну модель, покликану послужити доказом концепції інтеграції сонячних систем у майнінг біткоїна.

Даніель Фрумкін з Braiins скористався моделлю від Square і ARK Invest для оцінки доцільності видобутку біткоїна з використанням сонячної енергії за різних сценаріїв руху ціни, з урахуванням різних тарифів на електроенергію та аптайму.

Дослідник підкреслив, що під час прогнозування рентабельності інвестицій у майнінг важливо враховувати складність видобутку, від якої багато в чому залежать доходи майнерів. Згідно з його розрахунками, середній темп зростання складності з 2017 року становив 8,42% на місяць.

"З огляду на поточний дефіцит чипів і невизначеність майбутніх цінових рухів, я консервативно встановлю щомісячний темп приросту складності до 6% у своїх розрахунках. Таким чином, показник збільшуватиметься приблизно вдвічі щороку", — зазначив Фрумкін.

У його гіпотетичній "зеленій фермі" з обладнанням загальною потужністю понад 170 мегават щомісячні операційні витрати (OPEX) становлять "консервативні" $30 000. Сума капітальних витрат (CAPEX) становить $247,68 млн, а термін служби майнерів — 4 роки.

Аптайм встановлено на 35% від максимально можливого. Це обумовлено переривчастим характером енергії сонця. Таким чином, хешрейт ферми склав 1,923 EH/s замість 5,449 EH/s за 100% аптайму обладнання.

На малюнку нижче представлено аналіз грошових потоків з горизонтом прогнозування в чотири роки, що враховує представлені вище параметри. У моделі не враховано фактор халвінгу нагороди за блок, до якого залишилося менше ніж три роки.

Фрумкін дійшов висновку, що за умови щорічного подвоєння складності та незмінної ціни біткоїна внутрішня норма прибутковості інвестицій (IRR) у таку ферму становит ь-99%.

Однак дослідник визнав такий сценарій малоймовірним, оскільки складність навряд чи почне зростати колишніми темпами за незмінної ціни.

"З іншого боку, підвищення ефективності ASIC-обладнання і високі нинішні показники норми прибутку вказують на те, що складність, найімовірніше, продовжить упевнено зростати, принаймні протягом найближчих 1-2 років за будь-яких сценаріїв, за винятком екстремально ведмежих", — поділився прогнозом представник Braiins.

Він пояснив, що навіть якщо ціна біткоїна залишиться незмінною протягом двох років, складність продовжить зростати доти, доки середні витрати майнерів не зрівняються з фактичною ціною активу.

На наступному зображенні представлений набагато більш бичачий сценарій, в якому ціна цифрового золота зростає на 4% щомісяця.

За такого розвитку подій майнінг залишається прибутковим, хоч дохід і знижується протягом усього чотирирічного періоду. Капітальні інвестиції окупаються до кінця третього року після початку операцій.

"Це свідчить про те, що додавання біткойн-майнінгу в проєкт із використання сонячної енергії буде виправданим, тільки якщо інвестори вірять в істотне зростання ціни протягом найближчих чотирьох років", — поділився думками Фрумкін.

Представлений нижче сценарій передбачає, що майнери не продають щодня всі здобуті біткоїни, а залишають половину монет на довгострокове зберігання.

"Ось це інша справа! Встановивши HODL-коефіцієнт на рівні 50%, період окупності CAPEX скорочується до менш ніж двох років, а остаточний грошовий потік від операцій (рожева лінія), включно з вартістю ASIC-обладнання (жовта лінія), перевищує $400 млн. Висновок простий: успіх цього гіпотетичного підприємства сильно залежить від ціни біткоїна. Не дивно", — написав дослідник.

Майнінг vs HODL

Дослідник порівняв майнінг при початковій ціні біткоїна в $40 000 і CAPEX у $247,68 млн зі стратегією Buy & Hold. Остання передбачає купівлю цифрового золота на довгострокову перспективу.

На зображенні вище видно, що за сценарію зі стабільним зростанням складності підприємство за чотири роки зможе добути 5153 BTC (халвінг не враховується).

За ціни $40 000 за біткоїн користувач на $247,68 млн може придбати 6192 BTC і просто зберігати на гаманці, не піклуючись про підтримку роботи підприємства з операційними витратами в $30 000 на місяць та іншими клопотами.

Таким чином, інвестиції в майнінгове підприємство на відновлюваній енергії не мають економічного сенсу через високі альтернативні витрати. Отже, якщо учасники ринку по-бичачому налаштовані щодо біткоїна, їм краще просто придбати криптовалюту, а не інвестувати в складний і ризикований бізнес.

"Якщо складність не зростає так швидко, як прогнозувалося, це, найімовірніше, означає, що ціна [біткойна] була низькою та інвестиції не продемонстрували хорошої віддачі у фіатному вираженні. Якщо ціна істотно зростає, складність, найімовірніше, продовжує збільшуватися приблизно тими самими темпами, що й останні п’ять років. У такому разі інвестиції демонструють хорошу віддачу, якщо рахувати в біткоїнах", — поділився міркуваннями Фрумкін.

Потім дослідник розглянув варіант із незмінною ціною біткоїна ($40 000) і надлишковою, тобто, по-суті безкоштовною, електрикою в пікові сонячні години.

Як видно на малюнку вище, навіть за такого стану речей, початкові інвестиції за чотири роки не окупаються.

"Зелений майнінг" у порівнянні з традиційними фермами

Даніель Фрумкін порівняв "переривчастий" видобуток біткоїна з використанням сонячних панелей із традиційними підходами до майнінгу, які передбачають стабільні джерела електроенергії.

"Ми будемо використовувати максимальні показники хешрейту та енергоспоживання з моделі — 5 448 960 TH/s (~5,45 EH/s) і~178 мегават відповідно. Показник CAPEX той самий. Щоб було ще цікавіше, збільшимо вартість електроенергії при гіпотетичному повному аптаймі до $0,05 за кВт⋅год і залишимо щомісячні операційні витрати на рівні $30 000", — написав дослідник.

За сценарію, що передбачає нульове зростання ціни біткоїна, інвестиції окупаються за 14 місяців. Після цього підприємство залишається прибутковим близько двох із половиною років.

"Якщо припустити, що майнери просто ліквідують свої запаси обладнання і припинять видобуток, коли він припинить приносити прибуток, остаточний грошовий потік складе $85 млн — рентабельність інвестицій 34%. Це значно менш ризикована інвестиція, ніж у випадку з 35% аптаймом", — прокоментував Фрумкін.

Потім дослідник запропонував модифікувати цей варіант щомісячним приростом ціни біткоїна в 4% і HODL-коефіцієнтом на рівні 50%.

За такого сценарію капітальні витрати відшкодовуються всього за 9 місяців, а остаточний грошовий потік перевищує $1,5 млрд. Обсяг видобутої криптовалюти становитиме приблизно 14 600 BTC. Це в два з гаком рази більше за кількість монет, які можна було б купити на відповідну початковим інвестиціям суму.

Таким чином, майнінг із тарифом $0,05 за кВт⋅год і повним аптаймом значно вигідніший за видобуток криптовалюти за вартості "зеленої" електрики $0,035 за кВт⋅год, але з аптаймом у 35%.

Оптимальні моделі майнерів

У моделі від Square і ARK Invest використовується мікс із різних майнерів:

• найбільш популярні в минулому пристрої Antminer S9;
• не найновіші, але все ще актуальні Antminer S17 і Whatsminer M20S;
• пристрої нового покоління — Antminer S19 і Whatsminer M30S.

Мета такої диверсифікації полягає в зниженні ризиків інвесторів. Жертвуючи максимально можливою ефективністю і трохи скорочуючи тривалість терміну служби, інвестори уникають високих капітальних витрат. Це дає змогу знизити період окупності інвестицій.

За розрахунками Фрумкіна, більш вражаючих результатів можна було б досягти придбанням Antminer S9s у травні 2020 року. Тоді пристрої продавалися по $20-$40. Для максимізації ROI оптимально було б придбати 50 000 таких пристроїв.

Упущений контекст

Дослідник підкреслив, що в розглянутій ним моделі пристрої працюють виключно на сонячній енергії в періоди її надлишку. На його думку, якби майнери використовували акумуляторні батареї або вторинне джерело енергії для збільшення аптайму, інвестиційні показники значно покращилися б.

У таблиці нижче наведені періоди окупності (у місяцях) інвестицій у майнінг за різних цін електрики і різного аптайму. "NaN" означає, що вкладені кошти не відшкодовуються протягом 48 місяців з моменту початку операцій.

"Майнінгові ферми з аптаймом понад 90%, найімовірніше, окупляться протягом двох років з моменту початку роботи, — пояснив Фрумкін. — Надзвичайно низькі ціни на електрику недостатні, щоб зробити доцільними операції з аптаймом менше 60%".

Дослідник зауважив, що стосовно джерел енергії терміни "чистий" і "брудний" можуть вводити в оману без глибшого контексту. На підтвердження тези він навів такий приклад:

"Виробництво і установка сонячних панелей і батарей вимагають енергоємного видобутку корисних копалин із надр Землі з використанням токсичних хімікатів, а також спалювання значної кількості енергії".

Багатий вугіллям китайський Сіньцзян — найбільший світовий центр з виробництва сонячних панелей. Собівартість їх створення знижує також дешева робоча сила. Це "важливий соціальний аспект".

Часто цитована метрика в контексті екологічності майнінгу біткоїна — частка хешрейту, що генерується за допомогою "викопної" електроенергії. Для цього показника також потрібен ширший контекст.

Наприклад, одні лише США в процесі факельного спалювання щодня викидають в атмосферу 1,48 млрд кубічних футів газу. Такого обсягу вистачило б для генерації 162 ТВт⋅год електроенергії на рік. Це більше, ніж споживає мережа біткоїна — 93,92 ТВт⋅год у річному вираженні (згідно з даними Кембриджського університету станом на 16.06.2021).

Дані щодо викидів за багатьма іншими країнами невідомі. Отже, невідомий і реальний збиток екології від спалювання і стравлювання в атмосферу попутного газу.

Майнінг біткоїна з використанням попутного газу запобігає викидам метану. Парникова активність останнього в 84 рази вища, ніж у вуглекислого газу (CO2).

Майбутнє "зеленого майнінгу"

Ринкові умови в майбутньому можуть змінитися, зробивши "зелений" майнінг більш життєздатним та інвестиційно привабливим.

На тлі поступового зниження вартості електрики, що видобувається з поновлюваних джерел, зростає конкуренція між виробниками обладнання. Нещодавно китайський гігант Bitmain знизив ціну пристроїв Antminer на 20% на тлі падіння курсу біткоїна і критики майнінгу владою Китаю.

Серед великих компаній інтерес до "зеленого" майнінгу зростає. У травні Американська компанія Marathon Digital Holdings анонсувала будівництво дата-центру в Техасі потужністю 300 МВт, вуглецево-нейтрального на 70%.

Компанія BIT Mining Limited оголосила про будівництво в тому ж штаті підприємства потужністю 57,2 МВт, з яких 85% створюватимуться за рахунок використання чистої та низьковуглецевої електроенергії.

Публічна майнінгова компанія Argo Blockchain придбала два "зелених" майнінг-центри в канадській провінції Квебек. Об’єкти використовують потужності місцевої гідроелектростанції.

Компанія The9 і фірма Montcrypto, що котирується на Nasdaq, побудують вуглецево-нейтральний майнінг-центр проєктною потужністю 20 МВт у канадському Калгарі. Як джерело електроенергії задіють природний газ.

Раніше Montcrypto уклала необхідні угоди з місцевими видобувними компаніями. Мобільні та модульні установки майнінгового обладнання розмістять поблизу нафтових свердловин, де забезпечать видобування, обробку та перетворення палива в енергію.

2020 року "Газпром нефть" запустила проєкт із корисного використання попутного газу на родовищі ім. Олександра Жагріна в Ханти-Мансійському автономному окрузі. Олександра Жагріна в Ханти-Мансійському автономному окрузі. Компанія під’єднала до електростанції на ПНГ мобільний контейнер з обчислювальним обладнанням і запропонувала майнерам використовувати отриману електроенергію для видобутку криптовалют.

Square і компанія Blockstream оголосили про спільний проєкт зі створення демонстраційного центру біткойн-майнінгу на сонячній енергії в США

Партнери планують забезпечити публічну прозорість, поділившись подробицями про економіку проекту. Вони нададуть доступ до даних, включно з експлуатаційними витратами і рентабельністю інвестицій, і знань, отриманих під час будівництва ферми на поновлюваних джерелах енергії.

Square має намір інвестувати в об’єкт $5 млн, Blockstream надасть інфраструктуру і досвід для створення та управління майнінговим підприємством. Проєкт стане доказом концепції масштабної ферми з видобутку біткоїна повністю на "зеленій" енергетиці.

Згідно з дослідженням Square і ARK Invest, видобуток першої криптовалюти може сприяти прискоренню переходу до відновлюваної енергетики. Дослідники переконані, що залежно від масштабування майнінгового бізнесу частку відновлюваних джерел у споживанні енергосистеми можна довести до 99%.

Фермер із британського графства Денбішир Філіп Г’юз видобуває криптовалюту Ethereum, використовуючи електрику, отриману під час переробки коров’ячого гною.

За допомогою апарату метанового бродіння газ, що виділяється при розкладанні відходів, спалюється і трансформується в електроенергію. Третина виробленої електрики використовується для живлення відеокарт. Частина, що залишилася, йде на потреби самої ферми.

Президент Сальвадору, де біткоїн визнали офіційним засобом платежу, запропонував добувати біткоїн на енергії вулканів. Найіб Букеле доручив державній компанії LaGeo, що займається геотермальною енергетикою, скласти план зі створення потужностей для майнінгу біткоїна.

Співзасновник Coin Metrics Нік Картер впевнений, що видобуток біткоїна на спалюваному газі стане важливим трендом наступного десятиліття. Цей вид палива може закрити потреби всіх пристроїв для майнінгу.

На думку експерта, продовжиться велика міграція хешрейту зі Сходу на Захід. Вона почалася до критики майнінгу владою Китаю і завдяки їй лише прискорилася.

Засновник і голова пулу BTC.TOP Цзян Чжуер повідомив, що через заборонні заходи Китаю вже більше половини хешрейту біткоїна генерується на основі відновлюваної енергії. За його словами, всі майнінгові підприємства в провінціях Сіньцзян, Внутрішня Монголія і Цинхай зупинено, залишилися тільки гідроенергетичні ферми в Сичуані.

Картер переконаний, що майнери усвідомили проблему сприйняття видобутку біткоїна і стануть активніше розкривати відомості про енергоспоживання, використовувати поновлювані джерела і купувати "вуглецеві кредити".

Висновки

Використання сонячної енергії дає змогу отримувати дешевшу електрику, ніж з викопних вуглецевих джерел. Однак ця генерація має фундаментальний недолік: у період низького попиту виробляється надлишкова потужність, а під час підвищеної потреби енергії недостатньо.

Частково цю проблему можна вирішити за рахунок використання акумуляторних батарей, що впливає на собівартість виробництва електроенергії.

Рентабельність видобутку біткоїна з використанням сонячної енергії вельми чутлива до низки факторів, серед яких:

• аптайм обладнання, який залежить від регіону розміщення електростанцій, якості акумуляторних батарей і сонячних панелей;
• зміна складності видобутку;
• динаміка ціни біткоїна;
• вартість майнінгового та іншого обладнання;
• ціна електроенергії із вторинних джерел, якщо такі використовуються (традиційна електромережа, дизельні генератори тощо);
• вартість і термін служби акумуляторних батарей, використовуваних у зв’язці з сонячними панелями.

Судячи з інтересу безлічі компаній і деяких країн до "зеленого" майнінгу, тренд у бік екологічного видобутку криптовалют продовжиться. Цьому сприятиме зниження вартості електрики з поновлюваних джерел, зростання конкуренції між виробниками майнерів і міграція хешрейту зі Сходу на Захід.