Energetická náročnost těžby bitcoinů – Je těžba neekologická? Přečtěte si známé mýty, reálná fakta a odpovědi na časté otázky

Náročnost těžby Bitcoinu na elektrickou energii je jedním z témat, které se probírají už několik let. Zvlášť poslední roky je písnička ekologie a ochrany životního prostředí každodenní znělkou novin, zpráv, různých serverů a komentátorů. Zajisté je to velmi důležité téma. Je ale také opředeno dávkou politiky, mýtů a neznalosti, která může v mnohých případech mlžit skutečnou situaci.

Diskuze s takovým zaměřením jsou ohromně složité. Když nakonec přijde růst kryptoměn a média se zaplní kryptoměnami, vyrojí se i zástupy odborníků a mraky apokalyptických zpráv. Většinou se věc shrne na pár vět typu: “Bitcoin spotřebovává stejně elektřiny jako země X a proto je špatný”. Titulek do novin je to vskutku poutavý, pokud se však podíváme více do hloubky, najdeme velmi mělké myšlení a neférovou argumentaci.

Pojďme se společně podívat na nějaké ideje, které v celé záležitosti figurují. Rozdělíme si text na tři části. V první probereme technické fungování Bitcoinu, v té druhé si ukážeme faktické údaje z reálného světa a třetí část bude věnována myšlenkám a odpovědím.

Obsah tohoto článku

Část I. – Těžba a Proof-of-Work

Naší první zastávkou by měl být především samotný systém Bitcoinu. Pokud ho nebudeme znát (alespoň povrchově), nebudeme chápat ani myšlenky, které jsou později v článku.

Ekosystém Bitcoinu se v zásadě skládá ze tří skupin aktérů. Uživatelé, provozovatelé node a těžaři.

Uživatelé a provozovatelé node jsou v tomto tématu v zásadě nevýznamní. Uživatelé spotřebovávají elektřinu maximálně odebíráním internetového připojení a zapnutím počítače či telefonu. Node operátoři zase provozují relativně malinké počítače s úložištěm. Jejich jediná práce je zaznamenávání transakcí a ověřování zůstatků – fakticky jen sbírají a kontrolují data. Těžaři jsou na naprosto opačném pólu.

Těžba

Práce těžařů je na jedné straně technicky velmi jednoduchá, na straně druhé ale vyžaduje ohromnou výpočetní sílu.

Bitcoinový Blockchain se skládá z jednotlivých bloků. To jsou záznamy transakcí, které se udály za určité období. Úkol těžařů je tyto transakce vzít, dát je do jednoho koše a připojit k nim jedno náhodné číslo – nonce. Vše se spojí a pomocí speciálního algoritmu se celek převede na přesně daný kód. Cesta je to pouze jednosměrná. Každý zná kód, avšak nikdo ho nemůže zpětně převést do košíku údajů (neznáme k němu cestu).

Aby se těžař dostal ke správnému kódu, musí náhodně zkoušet a měnit právě toto jedno číslo – nonce. To dělá co nejrychleji, dokud neuspěje a vyzkoušená nonce nesedí. Těžba je tak v zásadě prosté zkoušení náhodných čísel, které společně s transakcemi v koši vytvoří určitý kód. Pokud je správný, blok se uzavře a napojí na blockchain.

V každém bloku je pak ještě kód toho předchozího. V zásadě se tak dá říct, že každý blok obsahuje celou historii všech předešlých transakcí.

Zdroj: Martin Thoma

Má to jeden zásadní efekt – kdokoliv by chtěl přepsat historii transakcí (byť jen jedinou změnou), musel by vynaložit stejně velké úsilí, jaké poskytla celá síť na každý blok, a to v poměrně krátkém čase.

Dnes je třeba každých 10 minut udělat třeba i tisíce bilionů pokusů, aby byl blok uzavřen a těžaři získali svoji odměnu. Je to perfektní bezpečnostní mechanismus, který si od útočníka vyžádá šílené náklady. Ty by ještě ke všemu nejspíše nikam nevedly, neboť i vnitřek programu se dá měnit v neprospěch útočníka (pokud se na něj přijde). Proto je síť Bitcoinu tak bezpečná. Nikdo s ní nemůže neférově manipulovat.

Bitcoin má v rukávu ještě jeden trik. Platný je pouze ten řetězec, který je nejdelší. Pokud bych tedy chtěl změnit transakci, která se stala před 50 bloky, musím obětovat větší množství zdrojů, než jaké za těch 50 bloků vynaložila celá síť (abych měl nejdelší blockchain, musím síť předběhnout).

TIP: Podrobný článek o těžbě Jak se těží Bitcoin? Co je to těžba bitcoinů a jak funguje?.

Brzda v systému proti nárůstu výpočetní síly

Dalším mechanismem je automatické upravování obtížnosti těžby. Pravidlem je, že bloky jsou vytěžené v průměru každých 10 minut. Při samotném vzniku bylo možné bitcoiny těžit bez problémů i na běžném počítači. Co se ale stane, když najednou budou počítače dva a výpočetní síla se tím zdvojnásobí? Logicky – blok se vytěží v průměru každých 5 minut.

V protokolu proto funguje brzda, která obtížnost automaticky snižuje či zvyšuje v návaznosti na velikost výpočetní síly. Čím více lidí se tedy o těžbu pokouší, tím složitější to všichni mají. Znovu tak, aby průměrně bylo správné nonce nalezeno jen jednou za 10 minu.

Zdroj: Glassnode

Tohle je jeden z důvodů decentralizace Bitcoinu. Každý blok má různou velikost – stále roste a dnes je na zhruba 1,3 MB. Každý den se jich vytěží zhruba 144. Každý den tak musí nody (udržují účetní knihu Bitcoinu – blockchain) zapsat dalších 144+ MB dat (předpokládáme naplněnost bloků).

Dnes má blockchain skoro 350 GB. Node tak může stále provozovat v podstatě kdokoliv a síť je stále decentralizovaná – v rukou uživatelů.

Stále mějte na paměti, že se jeden blok těží každých 10 minut. Co by se stalo, kdyby nebyla automatická úprava obtížnosti?

Vezměme si příklad výše. Na začátku těžil 1 počítat 10 minut. Když by byly 2, doba by byla zhruba 5 minut. Při 10 stejných zařízeních už jen 1 minuta (v průměru). To by znamenalo, že nody musí každý den zapsat 10x více dat.

Dnes je takových počítačů nespočet a jsou mnohem výkonnější. Jediným provozovatelem node by mohla být pouze ohromná data-centra a Bitcoin by naprosto ztratil svou decentralizaci a nezávislost.

Část II. – Bitcoin v realitě

Prošli jsme si odlehčené fungování Bitcoinu a těžby. Můžeme se tedy vrhnout na zásadní téma článku. Budeme vycházet především ze studie univerzity Cambridge (další odkaz zde) a ze stránky digiconomist.net.

Faktem je, že Bitcoin opravdu spotřebovává hodně elektrické energie. O to se nikdo snad ani přít nemůže. Hlavním argumentem proti Bitcoinu ale není ani tak spotřeba, jako spíše zdroj elektřiny, která se k těžbě využívá. Začněme však od začátku.

V tuto chvíli se spotřeba Bitcoinu odhaduje zhruba na 120 TWh.

Zdroj: cbeci.org

Tento údaj je ale vcelku bezrozměrný. Pokud bychom ho srovnali například se státy (není to úplně šťastné srovnání – naprosto odlišné věci), bude Bitcoin spotřebovávat skoro stejně elektřiny jako celé Norsko.

Dejme tedy na rýsovací prkno jiné věci.

Jak vyplývá z článku publikovaném na serveru nasdaq.com, Bitcoin spotřebovává:

• polovinu elektřiny jako těžba zlata,
• šestkrát méně elektřiny než celý bankovní systém.

Tyto věci už jsou dostatečně podobné, avšak pořád se nejedná o férové srovnání.

Bankovní systém poskytuje mnoho služeb (nejen převod peněz). Pokud bychom ho tedy měli s těžbou porovnávat, museli bychom pravděpodobně do Bitcoinu zahrnout i firmy zabývající se správou aktiv, půjčky, burzy, směnárny atd.

Zlato je už lepší ukazatel. Z většiny dnes slouží jako uchovatel hodnoty. Bitcoin se technicky rozhodně dá za uchovatel hodnoty považovattaké. Plní ale také mnoho dalších funkcí.

Srovnání energetické náročnosti Bitcoinu a ostatních služeb se tak jeví jako zrádná cesta. Často se na něco zapomene a vlastně nemáme nic k porovnání. Pro představu to ale stačí.

Geografie

Podívejme se na rozmístění těžařů podle zemí a na to, jak velké zastoupení v daných lokalitách mají obnovitelné zdroje elektřiny.

Zdroj: cbeci.org

Zdroj: Studie univerzity Cambridge 2020

První graf krásně ukazuje rozmístění hashrate (výkonnosti těžařů) podle jednotlivých zemí. Můžeme vidět, že na vedoucí pozici je suverénně Čína a za ní, daleko na druhém místě, USA.

Z tabulky také vyplývá, že obnovitelné zdroje se využívají pouze z 29 %.

Podstatné je, že se karty obrací. Těžaři se stále rozprostírají do více států a Bitcoin se stává stále čistější.

Těžaři a ekonomické kalkulace

Těžařské farmy jsou podnikatelské subjekty. Jejich hlavním cílem je dosahování zisku. Chtějí proto co největší příjmy za co nejmenší náklady.

Náklady jsou v jejich případě v podstatě pouze dva – těžařské vybavení a elektřina. Vybudovat a udržovat velkou farmu samozřejmě stojí nemalé peníze, nicméně nejvíce prostředků teče do elektřiny. Těžaři tak přirozeně hledají nejlevnější zdroje této komodity.

Až donedávna byla nejlevnější elektřina z fosilních paliv. Jako jedna z nejlepších destinací pro těžaře se tak jevila Čína. Ohromné území, předimenzovaná síť vodních elektráren a uvolněné zákony ve spalování fosilních paliv byly to nejlepší podhoubí.

Z pohledu těžařů na tom není nic špatného. Jednali naprosto racionálně a s péčí řádného hospodáře. Pouze se stahovali k nejlevnějším zdrojům pro jejich podnikání.

Část III. – otázky a odpovědi

Druhá část je úspěšně za námi. Když už jsme si pověděli o technické a energetické stránce, můžeme se vrhnout na nejčastější argumenty a otázky. Některé jdou snadno vyvrátit a jiné jsou spíše založené na subjektivním vnímání.

Bitcoin akorát plýtvá elektřinu

Věděli jste, že dle Cambridge spotřebují aktivní (ale vypnutá) zařízení v USA skoro dvakrát více elektřiny než Bitcoin? Sušičky na oblečení v USA spotřebují ročně zhruba 75 % elektřiny jako Bitcoin. Přitom v zásadě každý může sušit oblečení na volném vzduchu. Rovná se hodnota sušiček hodnotě systému, který může poskytnou bankovní služby skoro 8 miliardám lidí po celém světě?

Pojďme se vrátit zpět k bankovnímu sektoru – 6x více elektřiny. Pouze elektřiny. Už se nikdo nebaví o pracujících lidech, výplatách, jídle atd. Pokud bychom vzali energii (nejen elektřinu), bude to mnohonásobně více.

Subjektivně: většině obyvatel vyspělých států přijde Bitcoin v tuto chvíli jako zbytečná blbost. Bankovní systém dnes funguje pro všechny bez obtíží.

Co ale chudý obyvatel např. Indie, Nigerie a dalších rozvojových zemí? Takový člověk nemá občanský průkaz, nemůže si založit bankovní účet, nemůže efektivně převádět a uchovávat hodnotu. Pro něj je Bitcoin spásou.

A co například obyvatel Argentiny, jehož měna se každý rok znehodnotí o desítky procent díky špatným rozhodnutí politiků? Bitcoin možná volatilní je, v čase ale trenduje vzhůru. Fiat měny trendují již stovky let jen a pouze dolů.

Bitcoin je špinavý

Jak jsme si ukázali výše, velká část elektřiny proudící do Bitcoinu je v tuto chvíli neekologická.

To však není problém Bitcoinu jako takového. Těžaři pouze jednají racionálně.

Racionální jednání ale není statické a v čase se vyvíjí. Dnes už začíná být elektřina z obnovitelných zdrojů nejlevnější ze všech. Těžaři se mohou s klidem přesunout k hydroelektrárnám, k solárním panelům, k větrným elektrárnám atd. A to už se postupně děje.

Obnovitelné zdroje mají zásadní problém. Někdy je elektřiny méně, někdy zase zbytečně moc. Nepotřebná elektřina se v podstatě vyhazuje. Proč by nemohl provozovatel elektrárny udělat smlouvu s těžařem? Domluví se například, že pokud bude elektřiny příliš a nebude pro ni odběr, těžař ji bude moci využít skoro zadarmo. Další krok k čistotě elektrické energie.

Další věcí je, že na zemi mohou být místa bez populace, kde by byla jednoduše elektrárna špatná investice. I kdyby tam mohla být spousta levné a čisté elektřiny, nikdo by ji nevyužil.S Bitcoinem se takové místo dá obsadit těžařskou farmou, zpeněžit, nikoho neobtěžovat a zajistit bezpečnost této světové monetární sítě.

Ano, Bitcoin dnes využívá hodně “špinavé” elektřiny. Jeho existence však výrazně přispívá do vývoje v obnovitelných zdrojích a fakticky tak může být motorem přechodu na čistou elektřinu. Pokud se bude vše vyvíjet stejným směrem jako doposud, Bitcoin bude rok od rok zelenější.

Visa spotřebujte na 800 000 transakcí stejně elektřiny jako Bitcoin na jednu

Možná se jedná o pravdu na faktické úrovni. Je to ale naprosto špatné porovnání. Představme si to na příkladu.

Ve svém principu jsou Bitcoinové transakce stejné, jako fyzický převoz zlata. Říkáme tomu vyrovnání na první (základní) vrstvě. Zatímco Visa pouze spravuje účty a tabulky, které odpovídají na otázku – kdo a kolik komu dluží.

Zatímco Visa zvládne zapsat stovky tisíc transakcí do databáze, jedná se pouze o nějaký dluh. Jde o slib, že vlastním tolik a tolik zlata a tolik a tolik musím někomu jinému poslat. Bitcoin je na druhé straně obrněné auto, které zlato převáží. Trvá to dlouho a je to nákladné. Avšak můžeme si být jisti, že jakmile auto dorazí, je zlato naše. Už to není jen slib s podpisem Visa.

Visa je pouze nadstavba systému (druhá vrstva), zatímco Bitcoin je vrstva, na které se účty skutečně vyrovnávají.

Bitcoin na první vrstvě nikdy nebude globálním platidlem, protože na to není stavěný. Nikdo se toho ani nesnaží docílit. Bitcoin zvládne zhruba 7 transakcí za sekundu a ve skutečnosti ani není potřeba zvládnout jich o moc více, aby dokázal obstojně obsloužit celý svět. K tomu budou sloužit rozšíření na druhých vrstvách.

Několik z nich již běží a fungují. Například Lightning network, které v zásadě funguje podobně jako Visa. V podstatě nespotřebovává žádnou elektřinu a lze zde provádět tisíce transakcí za sekundu. Na konci celého procesu ale dojde k vyrovnání v bitcoinech, na první vrstvě. Největší problém těchto řešení je jejich adopce. Tu ale může vyřešit pouze čas.

Nutno podotknout, že je zde stejná otázka elektřina vs. celková energie.

Náročnost Bitcoinu na elektřinu se stále zvyšuje. Čím více lidí využívá Bitcoin, tím horší to je

Toto je mýtus, který pramení z neznalosti. Těžaři jsou podnikatelé. Jejich odměna se skládá z nově vytěžených jednotek a poplatků v síti a jejich náklady jsou z většiny elektřina. O nic jiného nejde.

Zdroj: cbeci.org

Řekněme, že při ceně 10 000 USD za 1 BTC se vyplatí těžit 10 farmám, které mají elektřinu za 1 USD. Pokud cena vzroste na 20 000, prvních 10 farem bude mít větší výnosy a zároveň se systém otevře i pro ty, jež by elektřina stála např. 2 USD.

Spotřeba elektřiny, potažmo množství a velikost těžařů, je jednoduše výsledek zvyšování ceny.

Pokud bitcoin bude stát 50 000 USD, bude se spotřebovaná elektřina odvíjet pouze z faktu – kolika lidem se vyplatí těžební stroje provozovat a za elektřinu platit. Bitcoin by mohl používat jeden člověk nebo milion a spotřeba by stále závisela pouze na jeho ceně a na nákladech za elektřinu.

Přejděme na Proof-of-Stake platformy. Ty jsou jistě lepší a ještě šetří elektřinu

Tímto tématem se nelze vyhnout naprosto typickému označení “toxický maximalista”. Máme se však bavit o elektřině.

Výše už jsme si řekli, proč je tato kotva (pálení elektřiny) do reality tak důležitá pro bezpečnost celé sítě. Těžař musí vynaložit ohromné množství zdrojů na to, aby blok “vyřešil”, uzamkl, napojil ho na blockchain a získal odměnu.

Pokud útočník chce změnit historii, musí v reálném světě udržovat 51 % výpočetního výkonu celé sítě, musí platit za elektřinu a bude to muset dělat minimálně do té doby, než předběhne původní blockchain.

V systému Proof-of-Stake žádná taková kotva není. Napojování a vytváření bloků nestojí nic a útoky se tak stávají jenom otázkou zkušeností, možností a znalostí. Už jen díky této věci je PoS podstatně méně bezpečný.

Výběr je na každém, avšak bezpečnost by pro monetární systém a peníze měla být klíčovým prvkem.

Tvrdé peníze a časová preference

Časová preference je idea – jak rychle chtějí lidé své peníze utratit. Inflační měny (eura, koruny) se vyznačují především tím, že zvyšují časové preference jejich uživatelů. Pokud víte, že vaše peníze za rok ztratí nějaký kus hodnoty, mnohem radši je utratíte dnes. Za služby, za zboží, za zážitky… je to jedno.

Skoro se dá říct, že u inflačních peněz je racionální jejich útrata, protože šetření nám vezme hodnotu. Inflační peníze podporují konzum ve velkém. Takto nastavená společnost plýtvá (zdroji, elektřinou, materiály), neinvestuje a řeší spíše krátkodobé štěstí než dlouhodobé bohatství.

Tvrdé peníze jsou přesný opak. Podporují tvorbu úspor, investice do rentabilních projektů, vědu a jdou přímo proti nepřemýšlivému utrácení. Promují dlouhodobou tvorbu bohatství. Dovolují lidem šetřit a zajišťovat se na důchod.

Kam do toho zapadá Bitcoin?

Bitcoin jsou zatím ty nejtvrdší peníze, které lidstvo za svou existenci vymyslelo.

Pár myšlenek na závěr

Spotřeba elektřiny Bitcoinu je velmi hluboké a rozsáhlé téma. Žádá si minimálně znalost fungování Bitcoinu. Už jen to je samo o sobě obtížné na pochopení. Zamíchejme do toho ještě energetiku, trochu filozofie a máme na stole téma, o kterém nemá většina novinářů ani tušení.

U spousty otázek je problém také to, že se jedná o subjektivní pohledy. Jeden by bez toho nemohl žít, zatímco pro druhého je Bitcoin k ničemu.

Zkusíme to shrnout do pár vět.

Bitcoin spotřebovává hodně elektřiny. Je to cena za jeho zabezpečení. Je problém, že velká část elektřiny pro těžbu dnes pochází z fosilních paliv?

Ano.

Je to problém Bitcoinu? Dle mého není. Jakmile se elektron dostane do sítě, už ho nerozlišíme od ostatních. Každý zapojený spotřebič používá stejný energetický mix dané oblasti. Stěžuje si na to někdo? Je to problém vlády, zákonů a trhu. Svádět to na Bitcoin je špatná cesta.

Bitcoin může sám o sobě velmi urychlit vývoj zelených zdrojů elektrické energie, protože dokáže zpeněžit tu, která by jinak přišla vniveč. Stačí mu neházet klacky pod nohy.