Czym jest kopanie bitcoinów? Jak to działa i co trzeba zrobić, aby to się opłacało | Toptal® (2024)

Pomimo szalonej kryptowalutylotnycena,zwiększona kontrola regulacyjnai wpływ na środowisko, możliwości wydobywania bitcoinównadal się pojawiaćw Północnej Ameryce. W szczególności stan Teksas stał się epicentrum od 2021 r., kiedy ChinyZakazanyprzemysł i wywołał exodus górników z kraju. Zakaz, który podobnozredukowanyKontrola Chin nad wydobyciem bitcoinów od około dwóch trzecich światowego przemysłu w kwietniu 2021 r. do zera w lipcu 2021 r. stworzyła nową okazję dla firm północnoamerykańskich, zwłaszcza tych z branży energetycznej, do lepszego zapoznania się z wydobyciem bitcoinów i sposobów włączenia w swoje modele biznesowe.

Dla tych, którzy nie są zaznajomieni z wewnętrznym działaniem Bitcoina, „wydobywanie” to sposób weryfikowania transakcjiłańcuch blokowy. Zasadniczo jest to konkurencja kryptograficzna polegająca na dodawaniu bloków lub rekordów do stale rozwijającej się sieci blockchain kryptowaluty. W zamian za tę usługę wygrywający górnicy otrzymują wynagrodzenie w Bitcoinach (BTC), które osiągnęły rekordową cenę ponad6 $8,000za jednego Bitcoina w listopadzie 2021 r.

W następstwie chińskiego zakazu firmy z Ameryki Północnej, w tym Riot Blockchain i Marathon Digital Holdings, podnosząnagrywaćilości kapitału, gdy zwiększają produkcję i rozszerzają swoją działalność na skalę przemysłową. W tym samym czasie chińskie firmy dołączyły do ​​tego, co byłonazwanyWielkiej Migracji Górniczej do Ameryki Północnej, inwestując w amerykańskie obiekty i budując własne ogromne magazyny wyposażone w tysiące małych komputerów specjalnie zaprojektowanych do wydobywania szeregu kryptowalut, z których najpopularniejszym jest Bitcoin.

Z mojego doświadczenia w prowadzeniu studiów wykonalności dla kanadyjskich firm badających ten dynamicznie rozwijający się biznes nauczyłem się, że nowi uczestnicy, w szczególności firmy energetyczne, również w istotny sposób przenoszą się do sektora poprzez spółki joint venture i inne partnerstwa. Koszt energii jest jednym z najważniejszych czynników w wydobywaniu kryptowalut. Oznacza to, że firmy mające dostęp do niezawodnej, taniej energii elektrycznej — zwłaszcza ze źródeł odnawialnych — mają szansę odegrać kluczową rolę w rozwoju przemysłu w Ameryce Północnej.

W tym artykule przedstawiam wgląd w podstawy wydobywania bitcoinów i pokazuję, jak obliczyć koszty i korzyści. Zajmuję się również wyzwaniami branży, w tym pytaniami dotyczącymi zużycia energii i zagrożeń, takich jak stale ewoluujące środowisko regulacyjne kryptowalut.

BitcoinyISOdp*rny

Bitcoin zainspirował tysiące kryptowalut, odkąd pojawił się na rynku w 2009 roku, ale pod względem wartości wciąż jest sam. Pomimo zmienności jego ceny, jego polityka pieniężna buduje miarę stabilności, ograniczając wydobycie do 21 milionów Bitcoinów w ramach z góry określonego harmonogramu. Chociaż są prawie19 milionówobecnie w obiegu, nagroda za wydobycie jest okresowo zmniejszana o połowę, więc wyczerpanie produkcji Bitcoin potrwa do 2140 roku.

Podczas gdy inne sieci kryptograficzne również zarządzają dostawami, żadna nie była w stanie powtórzyć popularności Bitcoina. Gdy inwestorzy przyjęli tę klasę aktywów, jako pierwsze pojawiły się kontrakty terminowe na Bitcoin i fundusze giełdowewprowadzonyna regulowanych rynkach amerykańskich i europejskich. Wkrótce pojawił się w bilansach takich firm jak Tesla i Overstock. To żądanie pomogło pchnąć Bitcoinakapitalizacja rynkowaprzekroczyła 1 bilion dolarów w listopadzie 2021 r. Dla kontrastu, druga pod względem popularności kryptowaluta, Ethereum, osiągnęła w tym samym miesiącu tylko około połowę tej wartości.

Dominacja Bitcoina może tłumaczyć jego odp*rność po kryptograficznej zimie 2022 r.fatalna seriawypadków (tzwTerra USDalgorytmiczny stablecoin i powiązana z nim kryptowaluta Luna), domniemane oszustwo (FTX) oraz upadłości (m.inStolica trzech strzałIZablokuj Fi, między innymi), które zniszczyłyprawie 70%wartości rynku kryptowalut. Chociaż Bitcoin również odniósł znaczący sukces, od stycznia 2023 r. odbił się o ponad 80%, co świadczy o jego trwałości na słynnym niestabilnym rynku.

Bitcoin wyróżnia się również ze względu na operacje wydobywcze na skalę przemysłową lub farmy, które zrodził. TheNajwiększaobiekty kryptograficzne z najbardziej zaawansowaną technologią koncentrują się głównie lub wyłącznie na Bitcoinie, jak na przykład islandzkiej farmie Genesis Mining, która zużywa więcej energii elektrycznej niż jakakolwiek inna firma w kraju. Jeden znajwiększyfarm w Ameryce Północnej to obiekt Riot Blockchain w Teksasie, który zajmuje trzy duże magazyny na 100 akrach ziemi, zawierające 60 000 komputerów górniczych skupionych wyłącznie na Bitcoinie.

Podstawy kopania bitcoinów

U podstaw każdej kryptowaluty znajduje się blockchain, który jest zasadniczo elektroniczną księgą podtrzymującą stale rosnącą listę rekordów. Bloki w łańcuchu to w zasadzie pliki, w których zapisywane są dane, takie jak transakcje Bitcoin, w tym to, który górnik pomyślnie utworzył ten konkretny blok. Każdy blok zawiera również skrót, unikalną 64-cyfrową wartość szesnastkową identyfikującą go i jego zawartość, a także skrót poprzedniego bloku w łańcuchu.

Aby wygrać blok w większości kryptowalut, w tym Bitcoin, górnik musi być pierwszyzgadywaćwartość skrótu równa lub niższa niż ta, którą Bitcoin generuje dla transakcji. Ponieważ coraz więcej górników konkuruje ze sobą i wdrażana jest większa moc obliczeniowa, szansa każdego górnika na zdobycie pierwszego miejsca jest zmniejszona – obecne szanse sąjeden z dziesiątek bilionów— pomoc w zapewnieniu tempa tworzenia nowych bloków, które obecnie wynosi około jednego na 10 minut.

Ta konkurencja między górnikami również wspólnie zabezpiecza blockchain, umożliwiając przepływ transakcji i danych w tak zwany sposób bez zaufania, co oznacza, że ​​pośrednik, taki jak bank, nie jest zobowiązany do zapewnienia, że ​​Bitcoin nie może zostać wydany dwukrotnie. Zamiast tego trudność w znalezieniu właściwego skrótu i ​​nagroda finansowa za sukces tworzą bezpieczny mechanizm konsensusu, czyniąc hakowanie złośliwym użytkownikom zbyt nieopłacalnym.

Mechanizm konsensusu używany przez Bitcoin jest znany jako dowód pracy lub PoW. Ponieważ ten algorytm ostatecznie opiera się na zbiorowej mocy tysięcy komputerów, jest to szczególnie niezawodny sposób na utrzymanie bezpiecznej i zdecentralizowanej sieci. Mimo to ma wady. Co najważniejsze, jest wyjątkowo energochłonny. W miarę jak do wydobycia zużywa się coraz więcej mocy obliczeniowej komputera, wzrasta ilość energii elektrycznej potrzebnej zarówno do zarabiania kryptowaluty, jak i do utrzymania sieci.

Niektóre inne kryptowaluty, w szczególności Ethereum, przeszły na inny algorytm zwany dowodem stawki lub PoS. PoS nie wymaga takiej samej rozległej, zdecentralizowanej sieci górników do obsługi swoich operacji, a zatem jest znacznie mniej energochłonny. Chociaż nie jest tak bezpieczny, jego mniejsze zapotrzebowanie na energię może sprawić, że łańcuchy bloków będą łatwiejsze i bardziej opłacalne w obsłudze aplikacji kryptograficznych nowej generacji, takich jak inteligentne kontrakty,niewymienialne tokenyi zdecentralizowane finanse. Bitcoin nie ogłosił jednak żadnych planów przejścia na PoS.

Wreszcie, w ramach systemu zarządzania podażą Bitcoina lub polityki pieniężnej, nagroda za wydobycie bloku jestustawić do przecięcia na pół, z 6,25 BTC za blok wydobyty po ostatnim zmniejszeniu o połowę w maju 2020 r. do 3,125 BTC w okolicach kwietnia 2024 r. Byczy wzrost wokół wydobycia, nawet w obliczu planowanego spadku, wiele mówi o rentowności branży i oczekiwaniu, że oryginalna kryptowaluta będzie nadal zyskiwać na wartości. Odzwierciedla to również fakt, że tak zwany hash rate, który mierzy całkowitą liczbę zgadywanych hashów obliczanych w danym momencie w sieci, gwałtownie spadł, gdy chińscy operatorzy zostali zmuszeni do zamknięcia w 2021 roku. W grudniu 2021 roku hashrate wyniósł o175 trylionów haszy— lub 175 eksaszy — na sekundę (EH/s). To stworzyłoogromna szansadla nowych górników. Na początku czerwca 2023 r. szybkość mieszania wzrosła do 375 EH/s, czyli ponad dwukrotnie w ciągu zaledwie 1,5 roku.

Konfiguracja wydobywania bitcoinów

Zasoby wymagane do wydobycia Bitcoin obejmują:

• Co najmniej jeden wyspecjalizowany komputer (zwany układem scalonym specyficznym dla aplikacji lub górnikiem ASIC) zaprojektowany do konkurowania i obsługiwania określonej kryptowaluty.
• Niezawodne i niedrogie źródło energii.
• Niezawodne połączenie internetowe.
• Infrastruktura chłodząca (niezależnie od tego, czy wydobywasz w domu, czy na farmie Bitcoin).
• Komputer, oprogramowanie i umiejętności techniczne do ustalania i monitorowania operacji.

Domowa operacja wydobywcza może składać się tylko z komputera i garstki górników ASIC.

Samotni hobbyści byli w dużej mierze odpowiedzialni za początkową popularność Bitcoina, ale teraz są bardziej skłonni dołączyć do wirtualnego kolektywu wydobywczego, takiego jak Slush Pool lub AntPool, aby zwiększyć swoje szanse na sukces.

Dzisiejszy przemysł jest dokładniej reprezentowany przez farmę wydobywczą na skalę przemysłową, zawierającą tysiące górników ASIC umieszczonych w magazynie lub nawet w szeregu magazynów.

Niezależnie od tego, czy konfigurujesz w domu, czy w magazynie, ramy wydobywcze będą podobne, niezależnie od skali.

Najpierw musisz zdobyć koparkę ASIC zoptymalizowaną dla Bitcoin, taką jak wyprodukowana przezBitmainLubWhatsminer. Ceny nowych układów ASIC z najwyższej półki zaczynają się od około 3000 do 5000 USD, chociaż starsze modele z drugiej ręki można kupić taniej. Wszystkie inne są równe, nowsze wersje generują więcej terahaszy na sekundę (TH/s), więc szukaj najnowszego, a zatem najbardziej wydajnego układu ASIC, na jaki Cię stać.

Kolejnym priorytetem jest zasilanie, które jest potrzebne do działania i chłodzenia układów ASIC. Biorąc pod uwagę stosunkowo niskie koszty ogólne i różnice w kosztach sprzętu, cena energii elektrycznej staje się najważniejszym czynnikiem przy obliczaniu wyniku finansowego. Centrum Alternatywnych Finansów Uniwersytetu w Cambridge produkuje m.inmapa globalnapokazuje to, jak branża szukała taniej energii po wygnaniu wydobycia z Chin oraz jak kraje takie jak Stany Zjednoczone, Kanada i Rosja odnotowały znaczny wzrost stawek haszyszu.

Następnie, oczywiście, będziesz musiał uwzględnić koszty mieszkania i utrzymania swojej działalności, utrzymywania jej w chłodzie, podłączenia do szybkiego, niezawodnego dostawcy Internetu i personelu, jeśli nie planujesz samodzielnie nią zarządzać.

Jeśli chodzi o przychody, górnicy mogą spodziewać się nagrody za blok iopłata transakcyjna(opłata, za pomocą której sieć zwraca górnikom, którym udało się odnieść sukces, i motywuje ich do dalszego potwierdzania transakcji), jeśli i kiedy wygrają blok. Opłaty transakcyjne mogą się różnić w zależności od warunków sieciowych i tego, ile transaktor jest skłonny zapłacić za przyspieszone przetwarzanie. Od czerwca 2023 r. opłaty wynosiły średnio około 0,31 BTC, czyli około 5% nagrody za blok.

Ekonomia kopania bitcoinów

Aby zilustrować kwestie finansowe związane z wydobywaniem bitcoinów na hipotetycznym przykładzie, przyjrzyjmy się szacowanym kosztom i przychodom z wydobycia z jednym górnikiem ASIC.

Te tabele przedstawiają typowe koszty i przychody na podstawie wartości z czerwca 2023 r.

Model wygląda więc tak:

Hasze wymagane do wydobycia jednego Bitcoina:

= Szybkość haszowania sieci * Sekundy dziennie / Bitcoin wydobywany dziennie (w tym opłata)

= 375 EH/s * 86 400 sekund / 945 BTC = ~34 000 EH / BTC

Czas potrzebny górnikowi ASIC na wydobycie jednego Bitcoina:

= ~34 000 EH * 10^6 / (141 TH/s * 60 sekund * 60 minut * 24 godziny * 365 dni) = ~7,7 lat

Uwaga: powyższe 10^6 służy do konwersji eksahaszy (EH) na terahaszy (TH)

Nakłady kapitałowe (CapEx):

• Bitcoin wydobywany przez okres życia ASIC = 2,5 roku / ~7,7 roku = ~0,32 BTC
• Efektywna cena za Bitcoin = Cena koparki ASIC / Bitcoinów wydobytych w ciągu jej życia

= 4600 $ / ~ 0,32 BTC = ~ 14 300 $

Koszty operacyjne (OpEx):

• Koszt energii elektrycznej na Bitcoin = Czas potrzebny do wydobycia jednego Bitcoina * Zużycie energii * Koszt = ~7,7 lat * 365 dni * 24 godziny * 3032 W * 0,05 USD / 1000 = ~10 200 USD
• Chłodzenie i inne koszty ogólne przypadające na Bitcoina = 20% kosztu energii elektrycznej = ~2000 USD

Uwaga: powyższe 1000 służy do przeliczania watów (W) na kilowaty (kW).

Przy tych podstawowych założeniach całkowity koszt produkcji jednego Bitcoina wynosi:

= CapEx + elektryczność + inne OpEx na Bitcoina

= 14 300 USD + 10 200 USD + 2000 USD

= 26 500 $

Uwaga: sumy zostały zaokrąglone, a liczby są przybliżone. Koszt nie uwzględnia wzrostu szybkości haszowania sieci.

Po ustaleniu konkretnych założeń operacyjnych i obliczeniu kosztów produkcji, zadaj sobie jedno kluczowe pytanie: Czy wydobycie Bitcoina skutkuje znacznie niższym kosztem pozyskania niż zwykłe kupowanie go na rynku spot? Aby ekonomia górnika miała sens i uzasadniała nakłady inwestycyjne oraz wysiłek związany z wydobyciem, odpowiedź powinna brzmieć zdecydowanie tak.

W naszej hipotetycznej operacji z pojedynczym układem ASIC nasz koszt produkcji wynosi 26 500 USD za Bitcoina. Porównaj to z kosztem nabycia jednego Bitcoina na rynku spot, gdzie to kosztujeokoło 26.600 dolarówwedług stanu na czerwiec 2023 r. i widać, że przy tych założeniach operacyjnych bylibyśmy mniej więcej na progu rentowności. Analiza wrażliwości wskaże koszt sprzętu i cenę energii elektrycznej, których potrzebujesz, aby osiągnąć zysk, ponieważ zarówno cena Bitcoin, jak i szybkość hashowania sieci mogą gwałtownie się wahać.

Drobni górnicy nie zawsze są w stanie zoptymalizować koszty produkcji na tyle, aby wydobycie było bardzo opłacalne, zwłaszcza gdy stawki haszowania i koszty energii elektrycznej są wysokie. Jednak górnicy na dużą skalę zazwyczaj nadal mogą.

Ryzyko związane z wydobywaniem bitcoinów

Oczywiście żadne nowe przedsięwzięcie nie jest wolne od ryzyka. Ponieważ górnicy są opłacani w Bitcoinach, zmienność cen stanowi główne ryzyko związane z dochodami. Innym ryzykiem jest zwiększona konkurencja: im więcej górników, tym trudniej jest wygrać blok.

Ryzyko operacyjne obejmuje takie czynniki, jak potencjalne problemy z łącznością internetową, przegrzewające się układy ASIC i włamania systemowe — choć biorąc pod uwagę rozmiar i bezpieczeństwo sieci Bitcoin, ryzyko włamań pozostaje niskie.

Priorytetem powinna być dostępność i niezawodność energii elektrycznej. Ponieważ moc jest tak ważna dla tego modelu operacyjnego, górnicy muszą bardzo dokładnie przyjrzeć się redundancji swoich dostaw. Podczas gdy Teksas stał się centrum przemysłu, istnieją istotne pytania dotyczącesłaby punktswojej sieci elektroenergetycznej, które potencjalni inwestorzy powinni wziąć pod uwagę.

Niepokojący jest również koszt energii elektrycznej: wszystko powyżej 0,05 USD/kWh będzie nieopłacalne dla dzisiejszych operacji wydobywczych. Wzrost kosztów energii elektrycznej w całym kraju w 2022 r. doprowadził do kaskady wzrostu kosztów ogólnych w całej branży, narażając wiele firm na niebezpieczeństwo – a w niektórych przypadkach nawetbankructwo.

Środowisko regulacyjne również stwarza potencjalne ryzyko, o czym przekonali się górnicy w Chinach i innych krajach. Nawet kraje, które wcześniej były przyjazne dla górników, takie jak Kazachstan i Islandia, zaczęły to robićskracaćnowych i istniejących operacji wydobywczych w celu zarządzania zapotrzebowaniem na ich sieci energetyczne. Podobnie jak w Teksasie, wiele rządów stanowych USA to zrobiłoobjąłWydobywanie bitcoinów, a niektóre posuwają się nawet do oferowania zachęt producentom. Ale rząd federalny USA zwraca teraz większą uwagę na branżę, znowy podatekwymagania sprawozdawczema rozpocząć się w 2023 r. iwzmożona kontrolaz Rezerwy Federalnej na zagrożenia kryptograficzne dla konsumentów, banków i całego systemu finansowego.

Ponieważ przepisy kryptograficzne zarówno w USA, jak idookoła światasą nadal bardzo płynne, górnicy muszą zachować czujność i obserwować zmiany, które mogłyby podważyć ich wyniki finansowe.

Zapotrzebowanie na energię związane z wydobyciem bitcoinów powoduje kolejny problem: wpływ wydobycia na środowisko, który niesie ze sobą zarówno ryzyko etyczne, jak i reputacyjne. Branża kryptograficzna była przedmiotem miażdżącej krytyki za swój ślad węglowy. TheNew York TimesOstatniozrównanycałkowitej energii zużywanej rocznie przez Bitcoin do tego, co zużywa Finlandia w ciągu jednego roku. Faktem jest, że nawet najbardziej wydajna operacja wydobycia bitcoinów wymaga około 155 000 kWh do wydobycia jednego bitcoina. Dla porównania, przeciętne gospodarstwo domowe w USA zużywa ok900kWhzamiesiąc.

Klimat nie jest już kwestią niszową. Według niedawnegoRaport Deloitte'a, redukcja emisji dwutlenku węgla jest obecnie zasadniczo uniwersalnym priorytetem, a marki reagują. W maju 2021 Tesla, który był głównym inwestorem w Bitcoin,ogłoszonyzawiesiłby zakupy za pomocą Bitcoin ze względu na obawy dotyczące środowiska. Od tego czasu firma powiedziała, że ​​wznowi przyjmowanie Bitcoinów, gdy tylko potwierdzi, że co najmniej 50% operacji wydobywczych Bitcoinów wykorzystuje źródła odnawialne.

Branża kryptograficzna również zaczęła reagować. Wielu większych producentów zobowiązuje się do przejścia na energię odnawialną, albo poprzez bezpośrednie zakupy, albo nabywając kredyty węglowe. Firmy takie jak Great American Mining i Crusoe Energy opracowały również sposoby wykorzystania przez farmy górnicze energii, która w przeciwnym razie zostałaby zmarnowana, jak np.pola naftowe, nadmiarsłonecznylub energia wiatrowa, której nie można magazynować, lub energia wodna wytwarzana przezprzelewyz zapór. Ta strategia jest oczywiście skuteczna tylko wtedy, gdy nie działa kopanie kryptowalutzwiększyćzapotrzebowanie w trakcie.

Wydobywanie bitcoinów: możliwości w trudnym środowisku

Jak dotąd w 2023 roku zaobserwowaliśmy ogólny spadek rentowności wydobywania bitcoinów. Było to spowodowane głównie ogromnym wzrostem szybkości haszowania sieci, wzrostem kosztów energii elektrycznej spowodowanym inflacją oraz spadkiem przychodu z ceny jednostkowej Bitcoina z jego najwyższego w historii poziomu. Mimo że koszty ASIC spadły od czasu boomu wydobywczego Bitcoin w 2021 r., nie wystarczyło to, aby zrównoważyć te niekorzystne czynniki. Nadal jednak istnieją możliwości, zwłaszcza w przypadku większych firm o wysoce zoptymalizowanych operacjach i bilansach wystarczająco solidnych, aby przejąć aktywa w trudnej sytuacji.

Producenci muszą również nadal rozpoznawać swój kontekst prawny i środowiskowy. Dla nowych podmiotów, takich jak firmy energetyczne, włączenie wydobycia bitcoinów do istniejących operacji w celu lepszego zarządzania własną produkcją energii oferuje wyjątkową okazję do wykorzystania opinii publicznej oprócz nadwyżki zasobów.

Uniwersytet Cambridgeznalezionyże około 40% wydobycia PoW jest już zasilane energią odnawialną, ale istnieje presja, aby znacznie zwiększyć tę liczbę. Firmy dysponujące rozwiązaniami energetycznymi przyjaznymi dla środowiska mogą odegrać w tym ważną rolę, jednocześnie czerpiąc z tego korzyści.

Ten artykuł został niedawno poddany kompleksowej aktualizacji w celu uwzględnienia najnowszych i najdokładniejszych informacji. Poniższe komentarze mogą poprzedzać te zmiany.