El Bitcoin Policy Institute [ENG] es un centro de investigación no partidista y sin ánimo de lucro que trabaja para estudiar las implicaciones políticas y sociales del bitcoin. Nos complace presentar el siguiente documento en respuesta a la Solicitud de Información sobre las Implicaciones Energéticas y Climáticas de los Activos Digitales publicada por la Oficina de Política Científica y Tecnológica. (Número de documento: 2022-06284)[ENG]. La RFI expresa la preocupación por el crecimiento explosivo de los activos digitales y su uso de la energía asociada y las emisiones relacionadas, dado el compromiso del Presidente Biden de reducir la contaminación por gases de efecto invernadero en un 50-52% para 2030 y lograr cero emisiones netas para 2050. El RFI “busca aportaciones públicas para comprender mejor el impacto climático de los activos digitales” y enumera una serie de temas para que los comentaristas los aborden.
Agradecemos la oportunidad de compartir nuestra investigación y nuestra perspectiva. Nuestros comentarios se refieren a los siguientes temas, y sólo con respecto a bitcoin: protocolos, hardware, recursos, economía, intentos de mitigación pasados o en curso, y posibles beneficios energéticos o climáticos. Creemos que el bitcoin, especialmente en cuestiones de energía y medio ambiente, es poco conocido. Lejos de ser un obstáculo para la descarbonización, bitcoin podría ser fundamental para ayudarnos a acelerar la producción de energía renovable y estabilizar nuestra nueva red más verde.
En concreto, argumentamos lo siguiente:
- El valor de Bitcoin -su valor económico y la promoción de los valores e intereses nacionales estadounidenses- debe enmarcar cualquier debate sobre su impacto medioambiental.
- El valor de Bitcoin está intrínsecamente ligado a su mecanismo de consenso: la prueba de trabajo.
- Aunque la minería de bitcoin consume mucha energía, su uso energético se suele sobreestimar y caracterizar incorrectamente como una función del volumen de transacciones.
- Debido al calendario de emisión exponencialmente decreciente de bitcoin, es probable que las emisiones reales de la minería alcancen un máximo inferior al 1% de las emisiones globales, incluso si los precios se multiplican por más de diez en la década.
- El perfil de la minería como consumidor de energía es único: extremadamente sensible a los costes e invariable en el tiempo y el lugar.
- La minería de Bitcoin, como comprador de primer y último recurso, incentiva la producción de energía renovable. Como recurso de carga controlable (CLR), la minería de bitcoin también refuerza la red, permitiéndole funcionar de forma fiable con un alto nivel de penetración renovable.
- El uso energético de la minería es cada vez menos rival, con una tendencia hacia una dieta de renovables y recursos energéticos desaprovechados, como el metano quemado.
Bitcoin y la Transición Energética
Autores
Margot Paez, Candidata al Doctorado en CEE,
Georgia Institute of Technology
Troy Cross, Profesor de Filosofía y Humanidades, Reed College
Introducción
Una tecnología compleja como el bitcoin plantea una serie de cuestiones a los responsables políticos, todas las cuales deben tenerse en cuenta antes de llegar a un juicio global y, desde luego, antes de tomar medidas. En este informe, nos centramos en un subconjunto de estas cuestiones: la naturaleza y la importancia del valor de bitcoin, el papel de la prueba de trabajo en la creación de ese valor, y en el perfil único de bitcoin como consumidor de energía, que dicta su probable trayectoria futura. Nuestra conclusión es cautelosamente optimista: bitcoin podría ser decisivo para acelerar la producción de energía renovable, estabilizar nuestra nueva red más ecológica y frenar las emisiones de metano.
¿Cuál es el Valor de Bitcoin?
El precio en el mercado abierto proporciona la medida más directa del valor de bitcoin. La capitalización de mercado de Bitcoin -precio multiplicado por la oferta total- es actualmente de más de 600.000 millones de dólares, entre Berkshire Hathaway y Facebook (Meta). El valor de mercado no puede ignorarse a la hora de sopesar el impacto ambiental, en parte porque toda actividad industrial conlleva costes ambientales, y en parte porque este mismo capital encontraría su camino en otras áreas de la economía con sus propios impactos. La cuestión relevante no es si el bitcoin tiene algún impacto medioambiental negativo, sino más bien cómo se compara su perfil medioambiental con su valor y cómo se compara con otras inversiones.
De hecho, los investigadores han descubierto que “las emisiones de carbono de Bitcoin son bajas en comparación con su valor de mercado, lo que implica que Bitcoin se caracteriza por una menor intensidad de carbono que el activo medio de la cartera [típica de renta variable]”. Bitcoin almacena sobre todo valor, con un presupuesto de seguridad relativamente pequeño, pero intensivo en energía. En cambio, las aerolíneas, las compañías energéticas, las empresas de moda rápida y los productores de cemento dedican gran parte de su valor a actividades que producen carbono.
Pero hay más formas de pensar en el valor que el punto en el que la oferta se encuentra con la demanda. Como sociedad, defendemos la inclusión, la igualdad, la transparencia, los derechos de propiedad y la libertad. Bitcoin, a su manera, encarna y amplía cada uno de ellos:
- El protocolo bitcoin es software libre y de código abierto. Cada línea puede ser inspeccionada por cualquiera.
- El libro mayor de bitcoin es público y está totalmente auditado por decenas de miles de nodos de todo el mundo.
- La red bitcoin carece de permisos y es resistente a la censura: no rechaza a nadie y obliga a cualquier parte a realizar transacciones
- El activo bitcoin no se emite a iniciados, sino a través de concursos matemáticos regulares abiertos a todos.
- Las reglas de la red bitcoin son predecibles y no discrecionales.
- La infraestructura de clave pública de bitcoin proporciona derechos de propiedad digital mediante la capacidad de autocustodiar y transferir valor.
En la práctica, bitcoin permite a cualquier persona del mundo con un teléfono móvil y una conexión a Internet -incluidos unos 1.700 millones de personas no bancarizadas- ahorrar fácilmente en un activo digital con una oferta fija e intercambiar valor sin una contraparte centralizada o un censor. Bitcoin está actualmente en manos de más de 100 millones de usuarios, que residen de forma desproporcionada en países con alta inflación, escaso respeto por los derechos de propiedad y mala gobernanza per cápita.
A nivel nacional, el bitcoin y las criptomonedas son más frecuentes entre las comunidades que han sido marginadas históricamente por el sistema financiero existente: alrededor del 23% de los estadounidenses negros y el 16% de los hispanos poseen criptomonedas, en comparación con sólo el 11% de los estadounidenses blancos. La inclusividad inherente a Bitcoin, sus sólidos derechos de propiedad y su libertad transaccional se reflejan en su patrón de adopción.
Más allá de estos ideales sociales, bitcoin es también de interés nacional. La seguridad nacional de EE.UU. se basa en parte en la innovación tecnológica nacional y la apreciación de nuestros mercados de valores, donde bitcoin nos da una clara ventaja. La prohibición de la minería de bitcoins impuesta por China en junio de 2021 modificó la distribución mundial del “hashrate”, una medida del esfuerzo computacional dedicado a recopilar y asegurar las transacciones. Aunque las estimaciones específicas son delicadas, Estados Unidos tiene ahora una pluralidad del hashpower global. China considera el bitcoin una amenaza para su sistema autoritario y sus estrictos controles de capital, y en su lugar ha acelerado el despliegue de su Pago Electrónico de Moneda Digital (DCEP) [ENG]. Al mismo tiempo, China ha ralentizado las compras de valores del Tesoro estadounidense, redistribuyendo sus reservas de dólares en los mercados occidentales de bienes raíces y acciones, lo que les da poder financiero para ejercer influencia política sobre las empresas estadounidenses.
Bitcoin complica seriamente las ambiciones de China en materia de CBDC, al presentar un atractivo depósito de riqueza y un eficaz sistema de pagos transfronterizos para aquellas naciones BRI que China pretende enredar con el e-RMB. Mientras tanto, la demanda mundial de bitcoin y stablecoins vinculadas al dólar se ha disparado, especialmente entre los ciudadanos de los mercados emergentes que se enfrentan a problemas de divisas. A medida que la industria se vuelve cada vez más regulada y transparente, la combinación de bitcoin y stablecoins puede servir como una herramienta eficaz para apoyar el dominio del dólar en el frente digital que compite contra el e-RMB de China. El crecimiento de estas stablecoins promete reforzar la demanda de bonos del Tesoro estadounidense, ayudando a la Reserva Federal a mantener bajos los tipos de interés frente a la inflación. De este modo, el bitcoin puede servir como activo de reserva neutral que ayude a reforzar, no a socavar, el sistema del dólar.
¿Por qué Prueba de Trabajo?
Hemos argumentado que cualquier examen del impacto medioambiental de bitcoin debe empezar por comprender su valor. Pero los críticos argumentan que mantendría el mismo valor incluso si de alguna manera abandonara su mecanismo de consenso de alto consumo energético conocido como “prueba de trabajo”. No estamos de acuerdo. El valor de Bitcoin está inextricablemente ligado a la prueba de trabajo. Mientras que algunos mecanismos de consenso para los libros de contabilidad distribuidos son menos intensivos en energía, vienen con compensaciones críticas en equidad y seguridad.
En la prueba de trabajo, el derecho a publicar un nuevo bloque se concede por sorteo y se pueden aumentar las posibilidades de tener un “billete” ganador utilizando más energía para encontrar uno. Los sistemas Proof of Stake conceden este derecho a los individuos en proporción a la cantidad del activo nativo que ya han “apostado”. Cuanto más se apuesta, más se gana del activo nativo por la apuesta. La riqueza se acumula, al igual que el poder de controlar qué transacciones aparecen en el libro mayor. Así, mientras que la cantidad de bitcoins que uno posee no proporciona ninguna influencia directa sobre la red, los sistemas Proof of Stake ofrecen a los poseedores más ricos un mayor control. Esto compromete los valores de igualdad e inclusión de bitcoin.
La prueba de trabajo también es, posiblemente, más segura. Para perturbar bitcoin, un actor malicioso tendría que controlar una proporción sustancial de la potencia computacional total de la red. E incluso si la mayoría de los mineros se desconectaran, la red seguiría funcionando. En comparación, una red Proof of Stake típica se detiene si más del 33% de los validadores se desconectan. Esto hace que los sistemas PoS sean más vulnerables tanto a los ataques como a las interrupciones de Internet. Por ejemplo, cuando China prohibió la minería de bitcoins, la red siguió funcionando a pesar de perder más de la mitad de su potencia de cálculo. Pero algunas de las mayores redes Proof of Stake ya han sufrido interrupciones prolongadas, como Polygon (marzo de 2022) y Solana (seis interrupciones sólo en enero de 2022).
¿Cuáles son los Efectos Medioambientales Negativos de la Minería de Bitcoins?
La minería de bitcoins utiliza energía, parte de la cual procede de centrales eléctricas que queman combustibles fósiles. Las emisiones de estas centrales, incluidos los gases de efecto invernadero y otros contaminantes atmosféricos, son una externalidad negativa asociada al bitcoin, al igual que lo son para cualquier usuario de electricidad. Además, las máquinas especializadas utilizadas para la minería crean su propio impacto ambiental como residuos electrónicos si no se reciclan adecuadamente.
Algunos de estos efectos medioambientales debidos a la minería de bitcoins son innegables. Cuando China prohibió la minería de bitcoins, muchos mineros se trasladaron a Kazajstán, donde utilizaban electricidad barata generada a partir de la quema de carbón. (Kazajstán ha intervenido desde entonces para evitar la perturbación de sus mercados eléctricos). Una planta de carbón casi cerrada en Hardin, Montana, aumentó su producción para satisfacer la demanda de un minero de bitcoin. (Recientemente, esa minera anunció que abandonaría la planta a finales de año). Historias similares se pueden encontrar en Kentucky, donde las plantas de carbón subvencionadas por el Estado ahora extraen bitcoin.
Estas anécdotas se combinan con historias virales en los medios de comunicación para crear imágenes vívidas de la destrucción del mundo. Una de estas historias afirma que el bitcoin utiliza dos meses de energía eléctrica doméstica por transacción. Otra afirma que una sola transacción de bitcoin genera residuos electrónicos por valor de dos iPhones. Un estudio de 2018 [ENG] citado a menudo sugiere que el bitcoin por sí solo, aparte de todas las demás actividades humanas, amenaza con elevar las temperaturas globales en más de dos grados dentro de tres décadas. Aunque ha sido completamente desacreditado en la comunidad académica, el estudio continúa haciendo rondas en campañas activistas contra bitcoin. Ya no se pregona, pero nunca se corrige ni aclara, una infame predicción del Foro Económico Mundial [ENG] y de Newsweek [ENG] en diciembre de 2017 según la cual en 2020 el bitcoin consumiría toda la energía del mundo.
En nuestra opinión, las aterradoras visiones que surgen de tales historias no se parecen en nada a la realidad. Los residuos electrónicos debidos a la minería de bitcoins, incluso teniendo en cuenta la estimación más pesimista [ENG] (30,7 kilotoneladas métricas) son sólo el 0,07% de todos los residuos electrónicos (41,8 millones de toneladas métricas), pero en realidad es mucho menor (véase el punto 7 [ENG]). Aunque los intervalos de confianza son amplios y las fuentes difieren significativamente, el consumo energético estimado actual de bitcoin es del 0,23% de la energía mundial, según el Cambridge Centre for Alternative Finance. La minería de bitcoin es cada vez más renovable.
El Bitcoin Mining Council recoge datos directos de los mineros responsables de más del 50% de todo el hashrate, e informa de un 64,6% de mezcla de energía sostenible, estimando un 58,4% de mezcla de energía sostenible en toda la industria. Gracias a esta combinación de energía más ecológica, según un informe reciente [ENG], la minería de bitcoin es responsable de tan sólo el 0,08% de las emisiones mundiales de carbono. Y según otra proyección reciente, es probable que las emisiones globales de bitcoin alcancen un máximo inferior al 1% a finales de la década, disminuyendo a partir de entonces, incluso si la capitalización de mercado de bitcoin consigue multiplicarse por más de diez en ese periodo.
Además, los intentos de caracterizar el uso de energía, las emisiones o los residuos electrónicos “por transacción” traiciona un malentendido básico de cómo funciona la minería (ver 5 [ENG]). La capa base de Bitcoin procesa muy pocas transacciones, pero cada una de esas transacciones puede liquidar miles de pagos por lotes realizados en redes de pago de segunda capa altamente eficientes como la Lightning Network. De este modo, bitcoin puede escalar en volumen de transacciones sin una diferencia significativa en el uso de energía, emisiones o residuos electrónicos.
Todas las proyecciones sobre el futuro uso de energía y emisiones de bitcoin deben matizarse, por supuesto. Debido al calendario de emisiones de bitcoin, siempre a la baja, la tasa de revalorización del precio de bitcoin es importante. Si bitcoin alcanzara los 490.000 dólares no en 2030, sino en 2022, los mineros se encontrarían con una subvención en bloque mucho más valiosa ahora mismo. En 2030, dado que la emisión se habrá reducido dos veces a la mitad, esa recompensa por bloque no supondría un aumento tan grande en términos de dólares, y es este último escenario el que contempla el modelo con el que la minería consigue menos del 1% de las emisiones globales de carbono. El impacto de esas improbables subidas de precios a corto plazo se vería atenuado por la disponibilidad de ASIC y de infraestructura eléctrica, pero aun así esos efectos deben modelarse y estudiarse igualmente.
En lugar de revisar esta literatura en mayor detalle, nos gustaría pasar a algunas características fundamentales del protocolo y la dinámica del mercado de la energía que nos hacen ser cautelosamente optimistas sobre el papel de bitcoin para incentivar una transición hacia la energía sostenible.
Beneficios Medioambientales de la Minería de Bitcoin
Bitcoin tiene un perfil de demanda energética único. Sus mineros son:
- Portátiles y pueden operar en una amplia gama de geografías y climas, incluso sin conexión a la red (ayudando a arrancar las energías renovables y apoyando la construcción de infraestructuras),
- Excepcionalmente sensibles a los precios como parte de un mercado global de suma cero (cada minero en cualquier lugar compite directamente con los demás por la emisión de bloques fijos);
- Desplegable a escala (desde la minería doméstica en solitario hasta operaciones industriales de gigavatios);
- Interrumpible y flexible, capaz de atenuar la demanda de energía con una capacidad de respuesta de sub-segundos (ayudando a mantener las redes estables).
Dado que las máquinas más antiguas y las más modernas tienen diferentes perfiles de rentabilidad, la minería de bitcoin es especialmente adecuada para llenar nichos clave en el sistema energético y desarrollarse simbióticamente con los productores de energías renovables. La minería, de maneras muy poco obvias, puede resultar ser una poderosa herramienta que ayude al cambio hacia un sistema energético basado en fuentes renovables. Además, proporciona un mecanismo lucrativo para la recuperación del metano residual y, a medida que los precios se estabilicen, al menos una parte de los mineros de bitcoins podrían sustituir los grandes elementos calefactores, aumentando el hashrate sin apenas afectar a las emisiones o al uso de electricidad.
La Energía Renovable y la Red
Identificamos tres problemas principales en la transición de una red eléctrica basada en el carbono a una red eléctrica basada en las energías renovables: el riesgo de inversión para los productores de energías renovables; los desafíos únicos de una red basada en inversores; y la restricción y la tarificación negativa, que se subdivide en problemas de restricciones de transmisión y reducción del exceso de oferta en la red.
Riesgo de Inversión
La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) señala que se espera que la financiación privada aporte gran parte de la inversión necesaria para que la transición hacia las energías renovables tenga éxito. Sin embargo, identifican una serie de riesgos que impiden la inversión a gran escala. Señalan que “estos riesgos incluyen el riesgo político, normativo, de contraparte, de divisas y de liquidez, así como el riesgo de interconexión de la red y de retrasos en las líneas de transmisión”. Aunque la minería de bitcoins no resuelva todos estos problemas, creemos que puede resolver algunos de ellos.
El informe de Berkeley Lab sobre las colas de interconexión mostró que los tiempos de espera para conectarse a la red son cada vez más largos y que el porcentaje de proyectos propuestos que se convierten en conexión a la red también está disminuyendo. Bastian-Pinto et al. [ENG] (2020) señalan un riesgo adicional al examinar el desarrollo de la energía eólica en Brasil, donde los riesgos de inversión están ligados a la variabilidad de los precios al contado en el mercado energético. Como protección contra la volatilidad de los precios de la electricidad y para incentivar la inversión temprana en una central de energía renovable, sugieren un modelo de inversión que incluya un centro de datos de minería de Bitcoin.
Además, el estudio del Berkeley Lab descubrió que los proyectos de energía comercial de EE.UU. pasaron aproximadamente 3,5 años esperando la aprobación de conexión entre 2010-2020, en comparación con aproximadamente 1,9 años entre 2000-2009. El estudio señalaba que hay aproximadamente 680 GW de “capacidad de carbono cero” esperando a ser conectados. Dado que sólo se espera que entre en funcionamiento entre el 16% y el 19% de esta potencia renovable total posible, posiblemente debido a los riesgos de inversión anteriormente señalados, existe aquí la oportunidad de incentivar a las centrales eléctricas para que se conecten antes, mientras esperan la aprobación, con la ayuda de una instalación minera. Aplicar aquí la cobertura minera podría permitir que ambas se construyeran en paralelo.
Varios estudios también han señalado que la caída de los precios de la energía solar, conocida como deflación del valor de la energía solar, dificultará convencer a los inversores y promotores para que construyan centrales solares si esperan ganar menos dinero o perder dinero gestionando una central solar. California ya está experimentando este problema. “Si el descenso de los costes de construcción e instalación de paneles solares disminuye, la deflación solar de California podría adelantarse en la carrera contra la caída de los costes ya en 2022 y subir a partir de ahí”. Al igual que en el estudio de Bastian-Pinto et al., la minería de bitcoins puede actuar como cobertura frente a los riesgos de deflación del valor de la energía solar que, de otro modo, disuadirían a los inversores de financiar la construcción de centrales solares.
Los Retos De La Red Eléctrica Moderna
Tradicionalmente, la red eléctrica funcionaba con generadores rotatorios que producían vapor para hacer girar las turbinas. Estos generadores proporcionan inercia, lo que significa que las turbinas giratorias son resistentes al cambio y quieren seguir girando, incluso en ausencia de energía suministrada para hacer girar la turbina. En consecuencia, los operadores de la red utilizaban esta inercia para planificar la respuesta a los cambios de potencia en la red.
Históricamente, la inercia daba tiempo a los operadores de la red a reequilibrar la oferta y la demanda cuando fallaba una gran central eléctrica o la transmisión. Sin embargo, la inercia no es la única forma de reequilibrar la red. Las cargas que consumen mucha energía pueden participar en programas de respuesta a la demanda para estabilizar una red eléctrica con altos niveles de penetración de energías renovables.
Minería de Bitcoin y Resistencia de la Red – Estudio de Caso del oeste de Texas
Otra opción es utilizar cargas de respuesta muy flexibles, como la minería de bitcoin. Esto ya está ocurriendo en la red ERCOT de Texas. Lancium e IdeaSmiths, LLC publicaron en 2021 un libro blanco sobre la industria [ENG] que modela los resultados de la integración de las instalaciones de minería de bitcoin, situadas principalmente en el oeste de Texas, donde hay una sobreabundancia de energía eólica. Entre sus resultados, la simulación de la red encontró una reducción en las emisiones de CO2 al integrar un centro de datos altamente flexible como una instalación de minería bitcoin en comparación con una línea base de uso de energía proyectada para 2030. Esto fue posible porque, sin mineros, se habría utilizado gas natural para equilibrar la intermitencia renovable. El informe Net Zero de la AIE [ENG] subraya la importancia de aumentar la respuesta de la demanda para gestionar el aumento de la producción de energía basada en renovables.
Por tanto, estos resultados validan las conclusiones de la AIE. En general, el modelo estima un descenso de 3,91 MT en las emisiones de carbono con respecto a la base de referencia. Si bien esto muestra una reducción de las emisiones y un aumento de la energía eólica, las ganancias reales parecen estar en la capacidad de respuesta a las señales de precios de la red y la mejora de la estabilidad de la red frente a la generación de energía variable.
Una minería de bitcoins rentable debe cubrir con creces los gastos operativos y de capital con las recompensas por bloque obtenidas a largo plazo. Las empresas mineras también conocen el umbral de rentabilidad a partir del cual los precios de la electricidad son demasiado elevados para ser rentables incluso a corto plazo. Si los precios de la electricidad superan este umbral, los mineros se ven incentivados a reducir la potencia hasta que los precios vuelvan a caer dentro de su rango de beneficios. En ERCOT, los servicios auxiliares pueden prestarse a través del Servicio de Reserva con Capacidad de Respuesta (RRS), también conocido como Recursos de carga no controlables (NCLR). Estas cargas se apagan a través de un disyuntor operado por la red (o tras instrucciones enviadas por el operador de la red) cuando la frecuencia cae por debajo de un umbral. Otro tipo de respuesta a la demanda son los recursos de carga controlables (CLR).
La minería de Bitcoin es pionera en este ámbito. En el Informe Anual 2021 de Respuesta a la Demanda en la Región ERCOT [ENG], los autores señalaron: “Esto representa la primera cantidad sustancial de carga de convención que participa en el mercado de Servicios Auxiliares como Recurso de Carga Controlable”. En la actualidad, hay aproximadamente 750 MW de CLR proporcionados por ocho cargas de minería de bitcoin. Los CLR proporcionan más que los NCLR en el sentido de que pueden tanto reducir como aumentar la demanda, y proporcionar una respuesta de frecuencia similar a la del regulador de un generador térmico convencional. Antes de 2020, no existían cargas de demanda capaces de funcionar de este modo. La minería de bitcoins actúa como un generador virtual, proporcionando o retirando energía según sea necesario. Además, la incorporación de la minería de bitcoin en redes ricas en renovables tiene un efecto secundario de limpieza de la huella de carbono de bitcoin.
Relevancia de la Minería de Bitcoins para las Interconexiones Occidental y Oriental
El NREL [ENG] ofrece algunas ideas sobre el planteamiento de ERCOT y cómo podría aplicarse a las grandes redes de EE.UU. En primer lugar, ERCOT es una red más pequeña e “insular” que las interconexiones occidental y oriental. Como consecuencia, hay menos inercia en una red más pequeña y, por tanto, menos tiempo de respuesta. Una red más pequeña unida a una alta penetración de la energía eólica (ERCOT informó en 2020 de una penetración instantánea máxima del 57,9% en 2020) obligó a ERCOT a desarrollar un nuevo enfoque de baja inercia.
En segundo lugar, dado que ERCOT se diferencia de las interconexiones occidental y oriental por su menor tamaño de red y su elevada penetración eólica, los efectos de incorporar la minería bitcoin como carga flexible son un poco diferentes. El NREL informa de que otras “regiones de EE.UU. aún no han desplegado una respuesta de carga significativa debido a la escasa necesidad dado su tamaño y limitada penetración [renovable]”. Sugieren que las preocupaciones sobre la baja inercia serán probablemente mínimas durante esta década. Sin embargo, esperan que los métodos de ERCOT puedan “permitir a estas regiones añadir energía eólica y solar significativa manteniendo un funcionamiento fiable.” Esto sugiere que la minería de bitcoin podrá escalar a nivel nacional para ayudar al funcionamiento de la red en los próximos años o décadas.
Restricciones y Precios Negativos
A medida que aumenta la penetración de energía renovable en los sistemas de red, la restricción se convierte en una preocupación mayor. Según Shan y Sun (2019) [ENG], esto es el resultado de un “desajuste de la generación intermitente y la demanda, la congestión de la transmisión y muchas otras razones.” Continúan, “la restricción reducirá tanto el beneficio ambiental como el económico de las centrales eléctricas renovables, disminuyendo el rendimiento de los inversores públicos y privados.”
En 2018, más de 346 GWh de energía solar y eólica fueron restringidos solo en California y se espera que este número aumente a medida que más renovables entren en línea para cumplir con los objetivos climáticos de París. Del mismo modo, la energía eólica adicional puede dar lugar a precios negativos, especialmente en la región de las Grandes Llanuras. Los precios negativos suelen corresponder a lugares en los que “el valor económico de los recursos de generación adicionales ha disminuido significativamente”. Según un estudio [ENG], las grandes cargas flexibles “pueden tener la oportunidad de aumentar el bienestar aprovechando una energía abundante y barata”. Estas cargas tendrían que poder ubicarse fácilmente en regiones donde los precios negativos son habituales (que es lo que han hecho los mineros de bitcoin en el oeste de Texas).
Una solución para los generadores solares es construir su central eléctrica como un híbrido de energía solar y almacenamiento en baterías. Con el exceso de energía almacenada en una batería, esta energía podría venderse de nuevo a la red durante las horas punta o por la noche, cuando el sol se ha puesto. Se espera que los precios de las baterías sigan bajando y ya se están incluyendo baterías de 4 horas en los nuevos proyectos de plantas solares. Eid et al (2021) [ENG] señalan que el retorno de la inversión disminuye con la adición de baterías debido a la inversión adicional, por lo que esta puede no ser una solución ideal en función de las limitaciones de inversión. Otra posibilidad es añadir líneas de transmisión adicionales que puedan enviar energía a lugares más lejanos que puedan necesitar el exceso de energía.
Una solución secundaria es incorporar una instalación de minería de bitcoin, ya sea con baterías o sola. Shan y Sun [ENG] modelaron la red eléctrica de California utilizando datos de restricción del Operador del Sistema Independiente de California (CAISO) y determinaron que la minería de bitcoin podría reducir el 50,8-79,9% de la restricción y añadir una adición de 5,6-48,1 millones de dólares en ingresos al sistema, basado en datos de 2018. Este estudio no analizó la adición de baterías. Sin embargo, un informe reciente de Square and ArkInvest [ENG] sugiere que el acoplamiento de la batería y la minería de bitcoin podría ser beneficioso para el funcionamiento de la energía solar. Eid et al (2021) realizaron simulaciones comparando el uso de baterías o mineros de bitcoin para aumentar la rentabilidad de las centrales solares, y descubrieron que en todos los escenarios los mineros de bitcoin superaban al uso de baterías. Como los precios de las baterías siguen bajando, este cálculo puede cambiar con el tiempo. Aun así, en términos de retorno de la inversión, es probable que sea beneficioso utilizar mineros para consumir al menos parte de la energía restringida. Por último, el estudio de Shan y Sun [ENG] demostró que cambiar la minería para hacer frente a los recortes podría “reducir las emisiones de CO2, estimular la expansión de la capacidad y mejorar la fiabilidad de la red”.
Beneficios Medioambientales Adicionales
Además de contribuir a la transición hacia las energías renovables, la minería de bitcoins puede proporcionar beneficios medioambientales a través de la eficiencia energética y la limpieza de residuos, funcionando potencialmente como un mecanismo para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Utilizar la Generación de Calor de la Minería de Bitcoin para Mejorar la Eficiencia Energética
Desde una perspectiva física básica, la minería de bitcoins convierte la electricidad en calor. El calor puede mezclarse con el entorno o utilizarse con fines productivos.
La investigación en este campo es incipiente. Una tesis de licenciatura [ENG] examinó la posibilidad de utilizar la minería para calentar una casa plurifamiliar. Una tesis de máster [ENG] estudió la vinculación de una instalación minera de bitcoin de 45 MW a un invernadero de cannabis de 8,34 acres que se ubicaría conjuntamente en Alberta (Canadá). Esta tesis encontró un ahorro potencial de 70.000 toneladas de emisiones de dióxido de carbono para un sistema de energía de circuito cerrado.
Un reciente artículo de prensa [ENG] informaba de una asociación entre MintGreen y la ciudad de North Vancouver para canalizar el calor sobrante de la minería de bitcoin hacia los edificios de la ciudad o, en caso necesario, venderlo a un productor local de sal marina. La asociación prevé que, “en comparación con el gas natural, el calor de las calderas digitales de MintGreen ahorraría a la atmósfera 20.000 toneladas de gases de efecto invernadero” durante la vigencia del contrato con North Vancouver. La ciudad cree que el calor de la minería de bitcoin ayudará a reducir su dependencia del gas natural y a cumplir su objetivo de reducir las emisiones un 80% por debajo de los niveles de 2007 para 2040.
En otros lugares, el calor de la minería se utiliza para calentar agua caliente, calentar invernaderos durante los meses de invierno y destilar whisky. Además, hay pruebas anecdóticas entre la comunidad bitcoin de que algunos mineros residenciales están adaptando sus casas, utilizando sus mineros para un doble propósito de calefacción central y acumulación de bitcoin. Creemos que para los mineros residenciales la calefacción puede compensar su demanda a la red y también reducir su huella de carbono.
La Minería Bitcoin como Incentivo Financiero para la Limpieza de Residuos
Aunque nos hemos centrado principalmente en reducir la mayoría de las emisiones procedentes de la combustión directa de combustibles fósiles, los subproductos de la producción de combustibles fósiles, los vertederos, los residuos agrícolas y los neumáticos también contribuyen con gases nocivos a la atmósfera y a la tierra. Los vertederos representan aproximadamente el 30% del total de las emisiones mundiales de metano. La producción de petróleo, gas y carbón produce emisiones de metano a través de las ineficiencias de la quema de gas metano y las fugas. Los neumáticos también son un peligro para el medio ambiente y un almacenamiento de energía desperdiciada. Creemos que la reducción de los gases de efecto invernadero procedentes de los residuos puede incentivarse con recompensas de minería bitcoin y proporcionarnos pruebas de casos de uso recientes.
Bitcoin Monetiza la Captura de Emisiones de Metano Procedentes de Gas Quemado y Fugas
El reciente informe 2021 del IPCC [ENG] señalaba que alrededor de 0,3 grados C del calentamiento global actual de 1,1 grados C era atribuible al gas metano. El metano, aunque tiene una vida más corta que el dióxido de carbono, es un gas de efecto invernadero mucho más potente. La ONU informa [ENG] que, medido en un periodo de 20 años, el metano tiene un potencial de calentamiento global entre 84 y 86 veces superior al del dióxido de carbono.
Sabemos que recientemente y sin intervención gubernamental, el gas quemado se está utilizando para minar bitcoin. Crusoe Energy [ENG] ofrece ahora servicios de computación en nube que funcionan con gas quemado previamente y Exxon está probando un proyecto piloto con Crusoe en el que está redirigiendo este gas desperdiciado hacia la minería de bitcoin para cumplir las normas medioambientales.
Según un informe de CNBC [ENG], Exxon está considerando la minería de bitcoins como una forma de cumplir el objetivo del Banco Mundial de “Cero quemas rutinarias para 2030”. Al parecer, ConocoPhillips [ENG] está llevando a cabo un proyecto piloto similar. El sitio web de Crusoe afirma que las emisiones equivalentes de dióxido de carbono se reducen en un 63%. Nezhadfard et al. [ENG] estudiaron la generación de energía para la recuperación de metano y descubrieron que ciertos motores de combustión podrían efectivamente proporcionar una reducción neta de las emisiones equivalentes de dióxido de carbono. El Índice de Consumo de Electricidad de Bitcoin de Cambridge [ENG] estima que la recuperación global de la quema de gas podría hacer funcionar 4,6 redes de minería de bitcoin (basado en el uso de energía del 8 de mayo de 2022).
Bitcoin como Comprador de Primer Recurso para Fuentes de Energía No Convencionales: Vertederos, Residuos Agrícolas, Residuos de Carbón y Neumáticos
Como ya se ha mencionado, los vertederos son responsables del 30% de las emisiones mundiales de metano. Los residuos agrícolas, especialmente los procedentes de la ganadería, contribuyen a la contaminación del suelo, el agua y el aire. La EPA calcula [ENG] que, en Estados Unidos, la agricultura representa el 26% de las emisiones de metano, mientras que los residuos suponen el 19%.
Biomining es una empresa mexicana que utiliza residuos porcinos para extraer bitcoin. Los residuos porcinos producen biogás, una fuente de energía renovable. Este planteamiento puede extenderse a los vertederos de cierto tamaño. Puede merecer la pena que los vertederos exploten mineros más antiguos, para generar ingresos adicionales. También se puede producir biogás a partir del tratamiento de aguas residuales e industriales.
En Pensilvania, Stronghold Digital Mining alimenta sus mineros de bitcoin con una planta de tratamiento de residuos de carbón. El estado incentiva a estas plantas para que instalen tecnología de reducción de contaminantes y la página web de Stronghold [ENG] afirma que reducen entre un 90 y un 99% las emisiones de NOx, partículas, mercurio y SO2. Sin embargo, estas afirmaciones no se han verificado de forma independiente. Se necesita más investigación sobre el impacto medioambiental de este tipo de minería de bitcoin a partir de residuos.
Por último, los neumáticos contribuyen al vertido de residuos y liberan toxinas en el medio ambiente. Debido a su alto contenido energético, pueden incendiarse fácilmente, liberando contaminantes a la atmósfera. En 2019, el 76% de los neumáticos se reciclaron en Estados Unidos. El 24% restante puede descomponerse utilizando altas temperaturas, lo que evita la contaminación al quemarlos directamente para obtener energía. A partir de aquí, los residuos de neumáticos descompuestos pueden convertirse en combustible.
Sin embargo, el combustible de neumáticos produce emisiones que son comparables a los combustibles convencionales, por lo que el costo y los beneficios deben sopesarse para usar combustibles derivados de neumáticos para la minería de bitcoin como una forma de limpieza de residuos y reducción de riesgos ambientales.
Conclusión
Cuando pensamos en bitcoin y el medio ambiente debemos sopesar el propio valor de bitcoin, sus efectos medioambientales negativos y sus efectos medioambientales positivos. Bitcoin es un activo digital de 600.000 millones de dólares, una encarnación y extensión de valores americanos profundamente arraigados, y un medio para promover los intereses americanos. La prueba de trabajo, hemos argumentado, es esencial para el valor de bitcoin en estas tres dimensiones, pero como cualquier industria, tiene impactos medioambientales. Estos, hemos argumentado, son a menudo exagerados debido a malentendidos básicos del protocolo de bitcoin. Por último, hemos explorado las muchas formas en que la minería de bitcoin promete ayudarnos a afrontar el reto del cambio climático. La minería reduce el riesgo de inversión en energías renovables -especialmente antes de la conexión a la red- y actúa como un recurso de carga controlada excepcionalmente flexible. La minería tiene otros beneficios medioambientales, como los usos innovadores del calor residual, la eliminación segura de neumáticos usados, la remediación de residuos de carbón y, sobre todo, la limpieza del metano en pozos, granjas y vertederos, a escala. Especialmente en esta fase incipiente de su desarrollo, los reguladores deben ser conscientes tanto del valor de bitcoin como de las contribuciones únicas y positivas de la minería de bitcoin a la sostenibilidad.