Рентабельно ли майнить биткоин с помощью солнечной энергии

Тренд в сторону «зеленого» майнинга становится все более отчетливым. Появляются фермы, использующие возобновляемые источники энергии. Многие игроки рынка занимаются отраслевыми исследованиями, объединяясь в некоммерческие организации вроде Bitcoin Mining Council.

Развитию тренда способствуют различные факторы, включая:

• давление китайских властей на майнинговую индустрию;
• внезапную обеспокоенность вопросами экологии среди различных лидеров мнений и знаменитостей;
• тенденцию к снижению нормированной стоимости «зеленой» энергии.

Известные участники индустрии все больше заинтересованы в использовании солнечной энергии для майнинга. Некоторыми компаниями движет не столько финансовый интерес, сколько стремление повысить осведомленность в обществе и показать, как добыча криптовалюты может послужить катализатором внедрения чистой энергии.

Используя аналитические материалы компаний Braiins, Square и ARK Invest, мы изучили рентабельность развития майнинга с использованием энергии солнца, а также очертили будущие перспективы более экологичной добычи криптовалют.

Солнечная энергия и рентабельность майнинга биткоина

В апреле компании Square и ARK Invest представили white paper, в котором объясняется, каким образом с помощью майнинга биткоина можно монетизировать избыточную солнечную энергию в периоды пиковых солнечных часов.

В документе сделан акцент на прерывистой природе источников возобновляемой энергии. Солнце светит лишь некоторую часть суток. Количество света также варьируется в зависимости от времени года. Это снижает КПД солнечных панелей.

Исследователи обращают внимание и на то, что аккумуляторные батареи по-прежнему чрезвычайно дорогие и недостаточно эффективные для хранения и транспортировки излишков энергии. Из-за этого теряется значительная часть генерируемой солнечными панелями энергии.

Для максимизации дохода важно, чтобы майнеры работали в режиме 24/7 — даунтаймы из-за продолжительной пасмурной погоды обходятся дорого. Они удлиняют период окупаемости инвестиций в «зеленый майнинг» и негативно сказываются на их рентабельности. 

Документ от Square и ARK Invest ссылается на опенсорсную модель, призванную послужить доказательством концепции интеграции солнечных систем в майнинг биткоина. 

Даниэль Фрумкин из Braiins воспользовался моделью от Square и ARK Invest для оценки целесообразности добычи биткоина с использованием солнечной энергии при различных сценариях движения цены, с учетом разных тарифов на электроэнергию и аптайма.

Исследователь подчеркнул, что при прогнозировании рентабельности инвестиций в майнинг важно учитывать сложность добычи, от которой во многом зависят доходы майнеров. Согласно его расчетам, средний темп роста сложности с 2017 года составил 8,42% в месяц.

«Учитывая текущий дефицит чипов и неопределенность будущих ценовых движений, я консервативно установлю ежемесячный темп прироста сложности до 6% в своих расчетах. Таким образом, показатель будет увеличиваться примерно вдвое каждый год», — отметил Фрумкин.

В его гипотетической «зеленой ферме» с оборудованием общей мощностью более 170 мегаватт ежемесячные операционные затраты (OPEX) составляют «консервативные» $30 000. Сумма капитальных расходов (CAPEX) составляет $247,68 млн, а срок службы майнеров — 4 года.

Аптайм установлен на 35% от максимально возможного. Это обусловлено прерывистым характером энергии солнца. Таким образом, хешрейт фермы составил 1,923 EH/s вместо 5,449 EH/s при 100% аптайме оборудования.

На рисунке ниже представлен анализ денежных потоков с горизонтом прогнозирования в четыре года, учитывающий представленные выше параметры. В модели не учтен фактор халвинга награды за блок, до которого осталось менее трех лет.

Фрумкин пришел к выводу, что при ежегодном удвоении сложности и неизменной цене биткоина внутренняя норма доходности инвестиций (IRR) в такую ферму составляет -99%.

Однако исследователь счел такой сценарий маловероятным, поскольку сложность вряд ли станет расти прежними темпами при неизменной цене.

«С другой стороны, повышение эффективности ASIC-оборудования и высокие нынешние показатели нормы прибыли указывают на то, что сложность, скорее всего, продолжит уверенно расти, по крайней мере, в течение ближайших 1-2 лет при любых сценариях, за исключением экстремально медвежьих», — поделился прогнозом представитель Braiins.

Он пояснил, что даже если цена биткоина останется неизменной в течение двух лет, сложность продолжит расти до тех пор, пока средние издержки майнеров не сравняются с фактической ценой актива.

На следующем изображении представлен гораздо более бычий сценарий, в котором цена цифрового золота растет на 4% ежемесячно.

При таком развитии событий майнинг остается прибыльным, хоть доход и снижается на протяжении всего четырехлетнего периода. Капитальные инвестиции окупаются к концу третьего года после начала операций.

«Это говорит о том, что добавление биткоин-майнинга в проект по использованию солнечной энергии будет оправдано только если инвесторы верят в существенный рост цены на протяжении ближайших четырех лет», — поделился мыслями Фрумкин.

Представленный ниже сценарий предполагает, что майнеры не продают ежедневно все добытые биткоины, а оставляют половину монет на долгосрочное хранение.

«Вот это другое дело! Установив HODL-коэффициент на уровне 50%, период окупаемости CAPEX сокращается до менее двух лет, а окончательный денежный поток от операций (розовая линия), включая стоимость ASIC-оборудования (желтая линия), превышает $400 млн. Вывод прост: успех этого гипотетического предприятия сильно зависит от цены биткоина. Не удивительно», — написал исследователь.

Майнинг vs HODL

Исследователь сравнил майнинг при первоначальной цене биткоина в $40 000 и CAPEX в $247,68 млн со стратегией Buy & Hold. Последняя предполагает покупку цифрового золота на долгосрок. 

На картинке выше видно, что при сценарии со стабильным ростом сложности предприятие за четыре года сможет добыть 5153 BTC (халвинг не учитывается).

При цене $40 000 за биткоин пользователь на $247,68 млн может приобрести 6192 BTC и просто хранить на кошельке, не заботясь о поддержании работы предприятия с операционными затратами в $30 000 в месяц и прочими хлопотами.

Таким образом, инвестиции в майнинговое предприятие на возобновляемой энергии не имеют экономического смысла из-за высоких альтернативных издержек. Следовательно, если участники рынка по-бычьи настроены в отношении биткоина, им лучше просто приобрести криптовалюту, а не инвестировать в сложный и рискованный бизнес.

«Если сложность не растет так быстро, как прогнозировалось, это, скорее всего, означает, что цена [биткоина] была низкой и инвестиции не продемонстрировали хорошую отдачу в фиатном выражении. Если цена существенно растет, сложность, скорее всего продолжает увеличиваться примерно теми же темпами, что и последние пять лет. В таком случае инвестиции демонстрируют хорошую отдачу, если считать в биткоинах», — поделился соображениями Фрумкин.

Затем исследователь рассмотрел вариант с неизменной ценой биткоина ($40 000) и избыточным, то есть, по-сути бесплатным, электричеством в пиковые солнечные часы.

Как видно на рисунке выше, даже при таком положении вещей, первоначальные инвестиции за четыре года не окупаются.

«Зеленый майнинг» в сравнении с традиционными фермами

Даниэль Фрумкин сравнил «прерывистую» добычу биткоина с использованием солнечных панелей с традиционными подходами к майнингу, предполагающими стабильные источники электроэнергии.

«Мы будем использовать максимальные показатели хешрейта и энергопотребления из модели — 5 448 960 TH/s (~5,45 EH/s) и ~178 мегаватт соответственно. Показатель CAPEX тот же. Чтобы было еще интереснее, увеличим стоимость электроэнергии при гипотетическом полном аптайме до $0,05 за кВт⋅ч и оставим ежемесячные операционные расходы на уровне $30 000», — написал исследователь.

При сценарии, предполагающем нулевой рост цены биткоина, инвестиции окупаются за 14 месяцев. После этого предприятие остается прибыльным около двух с половиной лет.

«Если предположить, что майнеры попросту ликвидируют свои запасы оборудования и прекратят добычу, когда она перестанет приносить прибыль, окончательный денежный поток составит $85 млн — рентабельность инвестиций 34%. Это значительно менее рискованная инвестиция, чем в случае с 35% аптаймом», — прокомментировал Фрумкин.

Затем исследователь предложил модифицировать этот вариант ежемесячным приростом цены биткоина в 4% и HODL-коэффициентом на уровне 50%.

При таком сценарии капитальные затраты возмещаются всего за 9 месяцев, а окончательный денежный поток превышает $1,5 млрд. Объем добытой криптовалюты составит примерно 14 600 BTC. Это в два с лишним раза больше числа монет, которые можно было бы купить на соответствующую первоначальным инвестициям сумму.

Таким образом, майнинг с тарифом $0,05 за кВт⋅ч и полным аптаймом значительно выгоднее добычи криптовалюты при стоимости «зеленого» электричества $0,035 за кВт⋅ч, но с аптаймом всего 35%.

Оптимальные модели майнеров

В модели от Square и ARK Invest используется микс из различных майнеров:

• наиболее популярные в прошлом устройства Antminer S9;
• не самые новые, но все еще актуальные Antminer S17 и Whatsminer M20S;
• устройства нового поколения — Antminer S19 и Whatsminer M30S.

Цель такой диверсификации заключается в снижении рисков инвесторов. Жертвуя максимально возможной эффективностью и немного сокращая длительность срока службы, инвесторы избегают высоких капитальных затрат. Это позволяет снизить период окупаемости инвестиций.

По расчетам Фрумкина, более впечатляющих результатов можно было бы достичь приобретением Antminer S9s в мае 2020 года. Тогда устройства продавались по $20-$40. Для максимизации ROI оптимально было бы приобрести 50 000 таких устройств.

Упущенный контекст

Исследователь подчеркнул, что в рассмотренной им модели устройства работают исключительно на солнечной энергии в периоды ее избытка. По его мнению, если бы майнеры использовали аккумуляторные батареи или вторичный источник энергии для увеличения аптайма, инвестиционные показатели значительно улучшились бы.

В таблице ниже приведены периоды окупаемости (в месяцах) инвестиций в майнинг при различных ценах электричества и разном аптайме. «NaN» означает, что вложенные средства не возмещаются в течение 48 месяцев с момента начала операций.

«Майнинговые фермы с аптаймом более 90%, скорее всего, окупятся в течение двух лет с момента начала работы, — пояснил Фрумкин. — Чрезвычайно низкие цены на электричество недостаточны, чтобы сделать целесообразными операции с аптаймом менее 60%».

Исследователь отметил, что в отношении источников энергии термины «чистый» и «грязный» могут вводить в заблуждение без более глубокого контекста. В подтверждение тезиса он привел такой пример:

«Производство и установка солнечных панелей и батарей требуют энергоемкой добычи полезных ископаемых из недр Земли с использованием токсичных химикатов, а также сжигания значительного количества энергии».

Богатый углем китайский Синьцзян — крупнейший мировый центр по производству солнечных панелей. Себестоимость их создания снижает также дешевая рабочая сила. Это «важный социальный аспект».

Часто цитируемая метрика в контексте экологичности майнинга биткоина — доля хешрейта, генерируемого с помощью «ископаемой» электроэнергии. Для этого показателя также нужен более широкий контекст.

Например, одни лишь США в процессе факельного сжигания ежедневно выбрасывают в атмосферу 1,48 млрд кубических футов газа. Такого объема хватило бы для генерации 162 ТВт⋅ч электроэнергии в год. Это больше, чем потребляет сеть биткоина — 93,92 ТВт⋅ч в годовом выражении (согласно данным Кембриджского университета по состоянию на 16.06.2021). 

Данные по выбросам по многим другим странам неизвестны. Следовательно, неизвестен и реальный ущерб экологии от сжигания и стравливания в атмосферу попутного газа.

Майнинг биткоина с использованием попутного газа предотвращает выбросы метана. Парниковая активность последнего в 84 раза выше, чем у углекислого газа (CO2).

Будущее «зеленого майнинга»

Рыночные условия в будущем могут измениться, сделав «зеленый» майнинг более жизнеспособным и инвестиционно привлекательным. 

На фоне постепенного снижения стоимости электричества, добываемого из возобновляемых источников, растет конкуренция между производителями оборудования. Недавно китайский гигант Bitmain снизил цену устройств Antminer на 20% на фоне падения курса биткоина и критики майнинга властями Китая.

Среди крупных компаний интерес к «зеленому» майнингу растет. В мае Американская компания Marathon Digital Holdings анонсировала строительство дата-центра в Техасе мощностью 300 МВт, углеродно-нейтрального на 70%.

Компания BIT Mining Limited объявила о строительстве в том же штате предприятия мощностью 57,2 МВт, из которых 85% будут создаваться за счет использования чистой и низкоуглеродной электроэнергии.

Публичная майнинговая компания Argo Blockchain приобрела два «зеленых» майнинг-центра в канадской провинции Квебек. Объекты используют мощности местной гидроэлектростанции.

Котирующаяся на Nasdaq компания The9 и фирма Montcrypto построят углеродно-нейтральный майнинг-центр проектной мощностью 20 МВт в канадском Калгари. В качестве источника электроэнергии задействуют природный газ. 

Ранее Montcrypto заключила необходимые соглашения с местными добывающими компаниями. Мобильные и модульные установки майнингового оборудования разместят вблизи нефтяных скважин, где обеспечат извлечение, обработку и преобразование топлива в энергию.

В 2020 году «Газпром нефть» запустила проект по полезному использованию попутного газа на месторождении им. Александра Жагрина в Ханты-Мансийском автономном округе. Компания подключила к электростанции на ПНГ мобильный контейнер с вычислительным оборудованием и предложила майнерам использовать полученную электроэнергию для добычи криптовалют.

Square и компания Blockstream объявили о совместном проекте по созданию демонстрационного центра биткоин-майнинга на солнечной энергии в США.

Партнеры планируют обеспечить публичную прозрачность, поделившись подробностями об экономике проекта. Они предоставят доступ к данным, включая эксплуатационные расходы и рентабельность инвестиций, и знаниям, полученными при строительстве фермы на возобновляемых источниках энергии.

Square намерена инвестировать в объект $5 млн, Blockstream предоставит инфраструктуру и опыт для создания и управления майнинговым предприятием. Проект станет доказательством концепции масштабной фермы по добыче биткоина полностью на «зеленой» энергетике.

Согласно исследованию Square и ARK Invest, добыча первой криптовалюты может способствовать ускорению перехода к возобновляемой  энергетике. Исследователи убеждены, что в зависимости от масштабирования майнингового бизнеса долю возобновляемых источников в потреблении энергосистемы можно довести до 99%.

Фермер из британского графства Денбишир Филип Хьюз добывает криптовалюту Ethereum, используя электричество, полученное при переработке коровьего навоза. 

С помощью аппарата метанового брожения выделяемый при разложении отходов газ сжигается и трансформируется в электроэнергию. Треть производимого электричества используется для питания видеокарт. Оставшаяся часть идет на нужды самой фермы.

Президент Сальвадора, где биткоин признали официальным средством платежа, предложил добывать биткоин на энергии вулканов. Найиб Букеле поручил занимающейся геотермальной энергетикой государственной компании LaGeo составить план по созданию мощностей для майнинга биткоина.

Сооснователь Coin Metrics Ник Картер уверен, что добыча биткоина на сжигаемом газе станет важным трендом следующего десятилетия. Этот вид топлива может закрыть потребности всех устройств для майнинга.

По мнению эксперта, продолжится великая миграция хешрейта с Востока на Запад. Она началась до критики майнинга властями Китая и благодаря ей лишь ускорилась.

Основатель и глава пула BTC.TOP Цзян Чжуер сообщил, что из-за запретительных мер Китая уже более половины хешрейта биткоина генерируется на основе возобновляемой энергии. По его словам, все майнинговые предприятия в провинциях Синьцзян, Внутренняя Монголия и Цинхай остановлены, остались только гидроэнергетические фермы в Сычуани.

Картер убежден, что майнеры осознали проблему восприятия добычи биткоина и станут активнее раскрывать сведения об энергопотреблении, использовать возобновляемые источники и покупать «углеродные кредиты».

Выводы

Использование солнечной энергии позволяет получать более дешевое электричество, чем из ископаемых углеродных источников. Однако эта генерация имеет фундаментальный недостаток: в период низкого спроса производится избыточная мощность, а во время повышенной потребности энергии недостаточно. 

Частично это проблему можно решить за счет использования аккумуляторных батарей, что влияет на себестоимость производства электроэнергии.

Рентабельность добычи биткоина с использованием солнечной энергии весьма чувствительная к ряду факторов, среди которых:

• аптайм оборудования, который зависит от региона размещения электростанций, качества аккумуляторных батарей и солнечных панелей;
• изменение сложности добычи;
• динамика цены биткоина;
• стоимость майнингового и прочего оборудования;
• цена электроэнергии из вторичных источников, если таковые используются (традиционная электросеть, дизельные генераторы и т. д.);
• стоимость и срок службы аккумуляторных батарей, используемых в связке с солнечными панелями.

Судя по интересу множества компаний и некоторых стран к «зеленому» майнингу, тренд в сторону экологичной добычи криптовалют продолжится. Этому будет способствовать снижение стоимости электричества из возобновляемых источников, рост конкуренции между производителями майнеров и миграция хешрейта с Востока на Запад.