Solare + batteria + estrazione di Bitcoin

Mag 30, 2022 | 0 commenti

Come il mining di Bitcoin potrebbe produrre più energia rinnovabile fornendo una potenza più affidabile

I critici di Bitcoin spesso affermano che l’estrazione di bitcoin consuma più risorse, in particolare energia, rispetto ai benefici che crea. Ciò che i critici ritengono computazionalmente inefficiente e non scalabile, tuttavia, i sostenitori considerano non solo un compromesso voluto ma una caratteristica fondamentale.
I critici affermano anche che il calcolo richiesto per assicurare Bitcoin, anche se necessario, sta danneggiando l’ambiente e rovinando il pianeta.
Noi crediamo che sia vero il contrario: un mondo con Bitcoin è un mondo che, all’equilibrio, genera più elettricità da fonti rinnovabili senza carbonio.
In questo pezzo ipotizziamo e illustriamo come il mining di Bitcoin può aumentare la quota complessiva di energia rinnovabile fornita alla rete, potenzialmente spostando ulteriormente sia il mix energetico globale che quello del mining di Bitcoin verso le rinnovabili.
Con i dati del mondo reale, cerchiamo di dimostrare che il bitcoin mining potrebbe incoraggiare gli investimenti in sistemi di energia solare, consentendo alle energie rinnovabili di generare una percentuale maggiore di energia di rete senza alcun cambiamento nel costo dell’elettricità. Senza l’estrazione di bitcoin e secondo il nostro modello, il solare – una fonte di energia intermittente – potrebbe fornire solo il 40% dell’energia di rete prima che i servizi pubblici affrontino la necessità di finanziare investimenti significativi con prezzi dell’elettricità più elevati. Con l’estrazione di bitcoin integrata in un sistema solare (solare + batterie), tuttavia, crediamo che i fornitori di energia – sia le utility che le entità indipendenti – potrebbero giocare l’arbitraggio tra i prezzi dell’elettricità e i prezzi dei bitcoin, così come vendere il “surplus” solare e fornire quasi tutte le richieste di potenza di rete senza abbassare la redditività.
Il grafico qui sotto illustra l’impatto ipotetico che il bitcoin mining potrebbe avere sull’adozione di sistemi solari (solare + batterie). Sulla base di un costo costante dell’elettricità, traccia quale percentuale di energia solare potrebbe fornire alla rete. L’asse y è la potenza dell’impianto solare, l’asse x è la capacità delle batterie. La dimensione di ogni cerchio è proporzionale alla dimensione dell’operazione di estrazione di bitcoin. In ogni punto, l’impianto solare fornisce una percentuale diversa del fabbisogno della rete. Man mano che l’estrazione di bitcoin aumenta, il sistema solare aumenta di dimensioni e fornisce una percentuale maggiore del fabbisogno della rete. L’aumento della capacità di estrazione di bitcoin permette al fornitore di energia di “sovraccaricare” il solare senza sprecare energia. In basso a sinistra del grafico, in assenza dell’estrazione di Bitcoin, le energie rinnovabili possono soddisfare solo il 40% del fabbisogno della rete. In alto a destra del grafico, includendo l’estrazione di Bitcoin, il solare e le batterie possono soddisfare il 99% della domanda della rete.

Il nostro modello cerca di dimostrare che il bitcoin mining integrato può trasfigurare le risorse energetiche intermittenti in stazioni di generazione con capacità di carico di base. Suggerisce che l’aggiunta del Bitcoin mining nella cassetta degli attrezzi degli sviluppatori di energia dovrebbe aumentare il mercato complessivo indirizzabile per le fonti di energia rinnovabili e intermittenti. A parità di condizioni, con l’estrazione di Bitcoin, crediamo che l’energia rinnovabile dovrebbe essere in grado di fornire economicamente una grande percentuale dell’energia di qualsiasi località. Come effetto successivo, il declino dei costi associati alla scalabilità delle energie rinnovabili potrebbe accelerare, lasciandole ancora più competitive economicamente all’equilibrio.
Di seguito:
Descriviamo il design e l’implementazione del modello proof-of-concept;
Descriviamo alcuni dei risultati interessanti che suggerisce;
Mettiamo in guardia contro alcune delle sue debolezze;
Dettagliamo le probabili direzioni del lavoro futuro; e
Fornire l’accesso al foglio di calcolo Excel sottostante e offrire alcune istruzioni su come usarlo, distribuirlo e migliorarlo.

Progettazione e implementazione del modello Proof-of-Concept

Il nostro obiettivo in questo primo modello è quello di fornire una prova di concetto minimizzando il numero di ipotesi necessarie per far funzionare tale sistema. Questo obiettivo ci ha portato ad usare valori storici del mondo reale, quando possibile.
Al livello più elementare, il modello utilizza un anno simulato di luce solare dallo strumento PVWatts di NREL e lo accoppia con i prezzi storici dell’elettricità e la domanda di elettricità per la stessa località. In questo caso, Austin, Texas. Utilizza anche i prezzi storici dei bitcoin, le entrate dei minatori e i tassi di hash della rete. Le specifiche hardware del miner sono una miscela di Antminer S9, S17 e S19.
La logica del modello è tale che è ottimizzato per dare priorità al soddisfacimento della domanda della rete. Cioè, l’energia del sole non sarà usata per estrarre bitcoin a meno che la domanda della rete non sia prima soddisfatta. Una volta che la domanda della rete è soddisfatta, il modello valuta se è più redditizio immagazzinare l’energia nella batteria o estrarre bitcoin in base ai livelli di redditività. La decisione di caricare la batteria o di estrarre bitcoin è sfumata e può essere meglio compresa aprendo il modello. In definitiva, anche lo stato di carica della batteria gioca un ruolo nel determinare il flusso di energia.
I calcoli di redditività includono gli adeguamenti per i piani di ammortamento, le spese operative e di manutenzione (compresi gli adeguamenti per il raffreddamento del sistema di estrazione) e sono confrontati su un rendimento di un anno sulla base delle spese di capitale. Questo modello non è inteso a sostituire o sostituire un calcolo completo del valore attuale netto, come sarebbe richiesto per la sottoscrizione di un progetto di sviluppo energetico completo. Invece abbiamo cercato, nel modo più semplice possibile, di dimostrare come lo strumento aggiuntivo di monetizzazione dell’energia che il mining di bitcoin fornisce potrebbe consentire a un sistema solare-batteria di fornire una percentuale più alta di energia di qualsiasi località con un profitto equivalente. In questo crediamo che ci riesca.

Risultati aggiuntivi

Oltre a dimostrare una fornitura più affidabile di energia a parità di profitto – come si può vedere nella figura 1 – il modello può anche essere utilizzato per capire il modo in cui i sistemi di alimentazione potrebbero essere sottoscritti data la disponibilità del bitcoin mining come strumento per gli sviluppatori di energia. Di seguito, estendiamo la figura 1 per sviluppare due curve. Come prima, l’asse y è la potenza dell’impianto solare, l’asse x è la capacità dell’impianto a batteria e la dimensione di ogni punto è la dimensione del minatore di bitcoin. In ogni punto il sistema fornisce una diversa percentuale del fabbisogno della rete. Man mano che il sistema aumenta di dimensioni, i punti si spostano verso l’alto e verso destra, e il sistema fornisce una percentuale maggiore del fabbisogno della rete. Nella curva superiore, la redditività del sistema è mantenuta costante; l’installazione di estrazione di bitcoin più grande permette al sistema di essere effettivamente sovralimentato senza sprecare energia in eccesso. Nella curva inferiore, la redditività è ottimizzata senza utilizzare i minatori di bitcoin a un dato livello di dispacciamento. Al 90% del dispacciamento c’è una differenza di >200 punti base nel ritorno annuale sul capitale tra un sistema che può scaricare l’energia a un minatore di bitcoin e uno che si basa semplicemente su solare + batteria.

Dovrebbe anche essere evidente dalla figura 2 che il minatore di bitcoin – usando le ipotesi del modello – fornisce un meccanismo di stoccaggio di energia alternativo e competitivo alle batterie. Per soddisfare le esigenze di affidabilità energetica senza un minatore di bitcoin, uno sviluppatore avrebbe bisogno di costruire una batteria sempre più grande. Il minatore di bitcoin permette allo sviluppatore di sovralimentare in modo più efficiente il sistema con l’energia solare, permettendo al minatore di assorbire l’energia generata in eccesso e di spegnersi per adattarsi ai periodi di maggiore domanda o di sole più discontinuo. Nella figura qui sotto mostriamo la percentuale della spesa di capitale composta da un sistema di dispacciamento al 40% e da un sistema di profitto equivalente che include il mining di bitcoin per aumentare la sua capacità di approvvigionamento della rete fino al 90%.

Crediamo che questi sistemi energetici in tre parti dovrebbero funzionare a tutte le scale e potrebbero creare interessanti opportunità a livello residenziale, in particolare se i rifiuti di calore dall’estrazione di bitcoin possono essere utilizzati in altre applicazioni.

Il modello può anche essere usato per dimensionare il trade-off tra i sistemi solari e a batteria esclusivi di un minatore di bitcoin. Ogni curva qui sotto rappresenta diverse combinazioni di dimensioni di solare + batteria che possono essere utilizzate per ottenere un livello simile di erogazione di elettricità. Il “gomito” in ogni curva (il punto dati più grande) è il punto di massima redditività per un dato livello di dispacciamento, escludendo un’unità di estrazione di bitcoin collegata.

In definitiva, speriamo che questo modello possa servire come strumento per aiutare gli altri a capire come l’aggiunta del bitcoin mining come un’opzione per gli sviluppatori di energia solare e altre energie rinnovabili potrebbe consentire una fornitura di energia più affidabile a livelli simili di ritorno sul capitale. Anche se questo non è catturato da questo modello, gli effetti sostitutivi del bitcoin mining per i sistemi di batterie potrebbero anche permettere alle disposizioni rinnovabili di aumentare anche se l’offerta di batterie rimane stretta a causa della domanda dei veicoli elettrici. Inoltre, e forse più importante per i sottoscrittori di energia, crediamo che un sistema solare collegato al mining sarebbe in grado di generare entrate non appena è cablato internamente, mentre i sistemi di oggi devono aspettare di vendere energia fino a quando non sono interconnessi e autorizzati a vendere nella rete – un processo che può richiedere mesi. Inoltre, un sistema che si basa su diversi e idiosincratici flussi di reddito – se adeguatamente dimensionato – potrebbe fornire flussi di cassa più affidabili e prevedibili; questo dovrebbe avere l’effetto di abbassare il costo del capitale per gli sviluppatori di energia e il risultato finale di offrire energia rinnovabile più economica alla rete.

Alcune avvertenze e debolezze del modello

Crediamo che, sebbene questo modello sia interessante e illustrativo, non sia affatto completo. Il modello non ricava un vero numero di redditività/flusso di cassa, ma piuttosto un numero rappresentativo. I servizi accessori non sono inclusi, né le implicazioni fiscali, né alcun credito governativo. Il modello non prende in considerazione gli effetti di secondo ordine di come l’aggiunta di energia solare può avere un impatto sui prezzi dell’elettricità, o come l’aumento dell’attività di estrazione può avere un impatto sul tasso di hash del bitcoin e sul prezzo. Un ulteriore lavoro potrebbe essere fatto e sarà fatto per dimostrare questo risultato utilizzando altre serie temporali che si estendono su più anni ed estratte da altre aree geografiche. Il modello inoltre non cattura la degradazione della capacità della batteria e la perdita di energia.

Lavoro futuro previsto

Questo modello potrebbe essere il primo di molti a venire; speriamo che altri interessati/ben informati su questi sistemi complessi contribuiscano lungo la strada. Mentre questo serve come prova di concetto, i progetti futuri potrebbero includere:

  • Fornire un esempio di modello di sottoscrizione di energia prospettico che includa un sistema di estrazione di bitcoin.
  • Modellare l’impatto sulla domanda di fonti di energia intermittenti e cosa potrebbe significare per le loro rispettive diminuzioni di costo.
  • Modellazione dell’impatto del bitcoin mining sui progetti in attesa di essere collegati alla rete.
  • Modellazione del sistema a livello di singola casa.