Energieverbruik

Uit BTCWiki.nl

Voor het minen van bitcoin is elektriciteit nodig. Minen wordt gedaan door heel veel computers verspreid over de wereld. En omdat al deze computers elektriciteit nodig hebben, wordt energie verbruikt. Het energieverbruik binnen Bitcoin is nodig voor het maken van een nieuw blok in de blockchain. Dit proces levert de miners bitcoin op en heet ook wel Proof of Work wat het bewijs dat is dat een miner energie heeft verbruikt. Lees het hoofdartikel over Proof of Work waarin dit proces in detail is uitgelegd.

Het energieverbruik van Bitcoin is groot en lijkt te stijgen waardoor regelmatig de kritiek of vraag naar boven komt of het niet zuiniger kan. Een eerste belangrijke vraag is dan: is het nuttig? Wat is de waarde die Bitcoin levert? Als je van mening bent dat Bitcoin waardeloos is, en geen nuttige bijdrage levert aan onze maatschappij, dan is elke joule die aan Bitcoin wordt besteed verspilde energie. Het energieverbruik van Bitcoin kun je wel rechtvaardigen als Bitcoin voor jou wel waarde heeft.

Het doel van deze pagina is om wat inzicht te scheppen in het energieverbruik van Bitcoin zodat dit beter in perspectief kan worden geplaatst.

  • NB: Voor een goed begrip is het belangrijk dat energieverbruik en elektriciteitsverbruik (=stroomverbruik) goed onderscheiden worden.

Omvang energieverbruik

Mondiaal

Op dit moment (februari 2021) verbruiken alle miners bij elkaar tussen de 80 en 120 terawattuur (TWh) aan elektriciteit per jaar, een schatting op basis van de gemeten rekenkracht die aan het bitcoinnetwerk besteed wordt. Hoewel er een behoorlijke marge aanwezig is, is het feit dat deze inschatting überhaupt te maken is, eigenlijk best een bijzondere eigenschap. Bitcoin is in die zin extreem transparant. Uit de hashingpower en kenmerken van mining apparatuur is vrij eenvoudig een aardige inschatting te maken. De Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index heeft een website met het actuele energieverbruik met een uitgebreide uitleg van de gebruikte methodologie.

De gehele wereld verbruik 170,000 TWh aan energie per jaar, hetgeen betekent dat het Bitcoin netwerk, net geen 0,1% van het mondiale verbruik voor zijn rekening neemt.

Grafiek Bitcoin's energieverbruik als deel van mondiaal verbruik.png

Energieverbruik Nederland

Omgerekend naar TWh komt het totale energieverbruik van Nederland op 900 TWh[1]. Het jaarlijkse stroomverbruik van Nederland is een deel daarvan en schommelt al enkele jaren rond de 100 TWh. Het elektriciteitsverbruik van Nederland is daarmee (toevallig) ongeveer van dezelfde omvang als dat van Bitcoin. Het totale energieverbruik van Nederland is dus wel een orde groter.

Verwachtingen komende jaren

De exploitanten van mining apparatuur betalen het stroomverbruik uit de opbrengsten. De opbrengsten bestaan uit de blockreward plus de transactie fees (deze laatste zijn momenteel een fractie van de reward).

  • Als de prijs van Bitcoin stijgt, loont het voor miners om meer rekenkracht in te zetten. Het elektriciteitsverbruik wordt daarmee hoger. Ook als de netwerkkosten per transactie stijgen, gebeurt hetzelfde;
  • Doordat de blockreward elke 4 jaren gehalveerd wordt, ontvangen de miners steeds minder subsidie, en dus minder budget om aan stroom te besteden;

Beide effecten treden continu en tegelijkertijd op. Het is daarom moeilijk te voorspellen welke van deze effecten uiteindelijk doorslaggevend zal zijn. Het huidige beeld is dat het energieverbruik de komende jaren meegroeit met de populariteit en dus waarde van Bitcoin. De verwachting is wel dat uiteindelijk dit een plateau zal gaan bereiken en niet eindeloos zal blijven doorgroeien (want de halveringen winnen het uiteindelijk van de prijsstijgingen).

Argumenten tegen het energiegebruik van Bitcoin

"Bitcoin gebruikt te veel energie"

De achtergrond van deze stelling is vaak: Bitcoin gebruikt te veel energie, omdat Bitcoin gezien wordt als iets nutteloos. Het is hier belangrijk te beseffen dat dit een waardeargument is. Verschillende mensen kennen verschillende waarden toe aan Bitcoin. Iemand die Bitcoin waardeloos vindt, zal elk energieverbruik te groot vinden. Diegenen die Bitcoin waardevol vinden, omdat ze een betere wereld voor zich zien met Bitcoin, het dagelijks gebruiken voor betalingen, of door Bitcoin hun spaargeld veilig willen stellen, zullen het energieverbruik eerder accepteren.

De milieu- en energiekosten van mining dienen te worden afgewogen tegen de voordelen die Bitcoin brengt. Als je vraagtekens zet bij Bitcoin vanwege het elektriciteitsgebruik, moet je je ook afvragen: Zal Bitcoin de economische groei bevorderen door de handel vrij te maken? Zal dit het tempo van technologische innovatie versnellen? Zal dit leiden tot een snellere ontwikkeling van groene technologieën? Zal Bitcoin nieuwe, grensoverschrijdende smart-grid-technieken mogelijk maken?

Bitcoin afwijzen vanwege de kosten, terwijl de voordelen worden genegeerd, is een onzuiver argument. In feite is elk klimaatargument van dit type oneerlijk, niet alleen als het om Bitcoin gaat. Op dezelfde wijze kan men beweren dat windturbines slecht zijn voor klimaat, omdat het maken van de staalconstructie energie kost.

Zie verder Een betere wereld met en door Bitcoin.

"Bitcoin gebruikt net zo veel energie als land X!"

Elektriciteitsverbruik Bitcoin in vergelijk

Het energiegebruik van Bitcoin wordt vaak vergeleken met dat van een land om een indruk te geven hoeveel het is. In veel gevallen is dat misleidend, omdat het energieverbruik van Bitcoin wordt vergeleken met het elektriciteitsverbruik van een land. Bitcoin verbruikt ongeveer evenveel energie als Nederland aan elektriciteit verbruikt (maart 2021). In een eerlijke vergelijking zou je echter Bitcoin energieverbruik vergelijken met het energieverbruik van een land. Dat ligt in Nederland nog 8 tot 10 keer zo hoog. De meeste energie verbruiken we namelijk in de vorm van olie en gas (transport en verwarming). Kortom, Bitcoin verbruikt ongeveer 10-15% van de energie in Nederland (maart 2021).

Er is groot verschil tussen het energieverbruik van verschillende landen, simpelweg omdat ze enorm van omvang verschillen. Tussen Nederland en China zit ongeveer een factor 80 in inwoners en energieverbruik. Het vergelijken met een land doet het goed voor de verontwaardiging, maar is een tamelijk vage meetlat.

Bitcoin is een fundamenteel wereldwijde technologie: het bestaat slechts wereldwijd. Het kost niet meer energie als er meer landen (of mensen) gebruik van gaan maken. Zelfs de wereldwijde internet-infrastructuur (450 TWh per jaar, zo'n 6 keer zo veel als Bitcoin, maart 2021) is daarom geen goede vergelijking, die groeit sterk mee met het aantal gebruikers en de intensiviteit van het gebruik.

Als je al een vergelijking zou willen maken dan zou het moeten zijn met het alternatief, namelijk het systeem van bankkantoren, geldautomaten en gouddelving waar wereldwijd tientallen miljoenen mensen werken die dagelijks met hun auto naar het werk rijden. Het verschil is dat je het energieverbruik van Bitcoin makkelijk kunt aflezen, en van het banksysteem niet.

"Bitcoin gebruikt (vuile) stroom (en draagt daarom bij aan het klimaatprobleem)"

Energiemix Bitcoin

Bitcoin vinden gebruikt veel energie, zie boven.

  • Een steeds groter deel van bitcoinmining gebeurt op groene (vooral waterkracht) of anders verspilde (zoals afgefakkeld gas) energie. (bijvoorbeeld Russian Oil Drilling Giant Opens a Crypto Mining Farm Run on Gas Energy)
  • Een groeiend deel van bitcoinmining vindt op afgelegen locaties plaats: IJsland, Siberië, Noord-China. Het argument "die energie had nuttiger gebruikt kunnen worden" geldt daarom steeds minder: elektriciteit kun je niet zonder aanzienlijk verlies over grote afstanden transporteren. De elektriciteit opgewekt in Siberië is alleen daar te gebruiken. Bitcoinmining concurreert steeds minder met ander gebruik van dezelfde elektriciteitsbron.

Mining is een zeer concurrerende, dynamische, bijna perfecte markt. Mininginstallaties kunnen bijna overal ter wereld met relatief gemak worden opgezet en afgebroken. De marktkrachten duwen de mijnbouwactiviteit dus voortdurend naar "plaatsen" en "tijden" waar de marginale prijs van elektriciteit laag of nul is. Deze elektriciteitsproducten zijn niet voor niets goedkoop. Vaak is dat omdat de elektriciteit moeilijk te vervoeren of op te slaan is, of omdat er weinig vraag is en een groot aanbod. De anders verspilde energie inzetten voor bitcoinmining is uiteindelijk veel minder verspillend dan zomaar lukraak een mijnbouwinstallatie op het net aan te sluiten.

IJsland produceert bijvoorbeeld een overvloed aan elektriciteit uit hernieuwbare bronnen, maar heeft geen mogelijkheid om elektriciteit te exporteren door zijn afgelegen ligging. Het is denkbaar dat bitcoinminen in de toekomst alleen winstgevend zal zijn in locaties als IJsland en niet op locaties als Midden-Europa waar elektriciteit voornamelijk afkomstig is van kernenergie en fossiele brandstoffen.

De marktwerking zou er zelfs toe kunnen leiden dat de miningindustrie innovatieve oplossingen bedenkt met een effectief elektriciteitsverbruik van nul. Mining produceert altijd warmte die gelijk is aan de verbruikte energie. 1000 watt mijnbouwapparatuur produceert bijvoorbeeld evenveel warmte als een verwarmingselement van 1000 watt dat wordt gebruikt in een elektrische kachel, een warm bad, een boiler of een soortgelijk toestel. Iemand die al bereid is de kosten van elektriciteit te betalen voor de warmtewaarde alleen, zou mijnbouwapparatuur kunnen gebruiken die speciaal ontworpen is om bitcoin te delven, terwijl hij de geproduceerde warmte opvangt en gebruikt, zonder energiekosten te maken buiten wat hij al van plan was uit te geven aan verwarming.

Zie verder

"De stroom wordt niet nuttig gebruikt"

Dit hangt samen met de vraag of je Bitcoin nuttig vindt. Iemand die Bitcoin niet nuttig vindt, zal stellen dat zij het energieverbruik daarom niet nuttig besteed vindt. Hetzelfde geldt voor iemand die zegt dat respectievelijk kerstverlichting, Netflix kijken, vliegtuigen, en verwarming niet nuttig zijn.


If people find that electricity is worth paying for, the electricity has not been wasted. Those who expend this electricity are rewarded with the Bitcoin currency. -- Saifedean Ammous


Wie bepaalt wat 'verspilling' is en wat 'nuttig' gebruik? Bitcoin is nuttig en wordt steeds nuttiger. Het is daarom beter om het te vergelijken met het huidige systeem, zie hieronder.

"Bitcoin en het energieverbruik is niet nodig want euro/goud/... werkt prima!"

Vergelijk energieverbruik

Verschillende mensen hebben verschillende wensen, voor sommigen zal de euro goed (blijven) werken, anderen hebben mogelijk geen toegang tot een goed geldsysteem, hebben last van hun overheid of censuur van hun transacties. Voor die laatste groepen geldt dat Bitcoin (en daarmee het energiegebruik) nodig is.

Daarnaast kost goud, overheden en het bankensysteem veel meer energie dan Bitcoin.

Bitcoin is minder verspillend dan het delven en raffineren van goud om het vervolgens om te smelten en in baren te verdelen, waarna het weer onder de grond in kluizen word opgeslagen. Om nog maar te zwijgen over de bouw van grote luxe gebouwen, de verspilling van energie bij het drukken en slaan van alle verschillende fiatvaluta, het vervoer ervan in gepantserde auto's door niet minder dan twee veiligheidsagenten, enz.

Energieconsumptie


Zie verder Mythes.

"Een bitcointransactie verbruikt heel veel energie/kWh!"

Deze bewering wordt vaak (ten onrechte) gemaakt door het totale hoeveelheid energiegebruik (omgezet in kWh) in een bepaald tijdsbestek te delen door de vermeende totale hoeveelheid transacties in die periode. Dit is echter een verkeerde berekening. Laten we even inzoomen:

  • 1 blok bevat ongeveer 1500 transacties (maar zie verder beneden voor verdere details)
  • 1 blok genereert 6,25 nieuwe bitcoin, de subsidie voor de miner die het blok gegenereerd heeft

De opbrengst aan fees is (medio febr. 2021) 7 miljoen dollar per dag = 30.000 dollar per blok

De opbrengst aan block reward per blok: 6,25x$50.000 = $31.2500.

De fees brengen voor de miner momenteel dus maar ~ 1/10e op van de block reward.

De reden dat miners bereid zijn zoveel stroom te verstoken is de reward, niet de fees. En de nieuwe bitcoin worden aan de totale voorraad toegevoegd en kunnen daarna nog honderden jaren gebruikt worden. (Vergelijk dit met een gouden munt: deze kost veel om te delven, maar kan vervolgens letterlijk duizenden jaren gebruikt worden in waardeopslag en transacties).

Als in 2032 99,2% van de bitcoin gemined zijn, is de blockreward nog maar 0,78125 BTC / blok (een factor 8 lager, 3 halvings na nu). De miners zullen dan hun elektriciteitskosten voornamelijk met de opbrengsten van de fees moeten bekostigen.

Tegen die tijd is er mogelijk wel een argument om de stroomkosten van één blok te delen door het aantal transacties in dat blok. Tenzij de koers van Bitcoin dan met een factor 8 gestegen is ten opzichte van $50.000 (hier boven genoemde voorbeeld), dus naar zo'n $400.000, want dan is de krimp in block reward geheel gecompenseerd door de koersstijging. Maar, uiteindelijk komt er een moment dat de fees de belangrijkste inkomstenbron voor miners vormen en dan zal het stroomverbruik vermoedelijk een stuk dalen.

Energieverbruik bitcoin transacties en betalingen

Als men het energieverbruik van alle bitcoin transacties en alle betalingen op de tweede laag op Bitcoin wilt uitrekenen; zou men naast alle bitcoin transacties ook van (onder andere) de betalingen via het Lightningnetwerk mee moeten rekenen. Er worden veel (bitcoin-)Lightning betalingen gedaan, die van zich zelf bijna geen energie verbruiken. Men kan niet zien hoeveel transacties er over het Lightningnetwerk gedaan worden. Één bitcoin transactie kan tot een oneindig aantal Lightning betalingen vertegenwoordigen.

Een bitcointransactie is niet te vergelijken met een banktransactie

Een banktransactie versus een bitcointransactie
Als je een banktransactie doet naar een vriend, kost dit inderdaad minder stroom, tijd en geld dan het uitvoeren van diezelfde transactie op het Bitcoin-netwerk. Een banktransactie is echter iets heel anders dan een bitcointransactie.
Vertrouwen versus oncensureerbaarheid
Banken berusten op vertrouwen, bitcoin is peer-to-peer en oncensureerbaar. Het energiegebruik is nodig voor decentraal oncensureerbaar geld (bitcoin).
1 transactie versus meerdere transacties
Een banktransactie heeft maar één transactie in zich. Een transactie op het Bitcoin-netwerk kan in theorie een oneindige hoeveelheid betalingen of transacties achter zich hebben (via custodial solutions, transaction batching, het Lightningnetwerk en liquid network).
Transactie of smart contract?
Uitleg over dat een transactie op het Bitcoin netwerk niet eens een normale transactie hoeft te zijn, maar ook een smart contract kan bevatten. Alleen al om deze reden zijn transacties niet vergelijkbaar.
De verschillende lagen van geld
Geld heeft meerdere lagen. Bitcoin is 'base money', zoals goud, en moet dus ook daarmee vergeleken worden. Een banktransactie gebeurt een heleboel lagen bovenop goud of staatsobligaties. Bitcoin heeft dit alles in zich: clearing, overboeken en opslag. Dit kan allemaal in een transactie zitten. Ergo: een bitcointransactie betekent meer dan een banktransactie.
Je kunt een banktransactie ook voor bitcoin gebruiken
Voortvloeisel uit het vorige argument. Je kunt een bitcoin ook bij je bank opslaan, en dan op dezelfde manier als je euro's debiteren en crediteren van je rekening. Op die manier kost een "bitcointransactie" op alle mogelijke manieren exact hetzelfde als je huidige banktransactie. Het is dan echter geen bitcointransactie meer.
Elk nieuwe blok bevestigt 500+ miljoen transacties
Elk nieuwe blok bevestigt op zijn beurt ook de transacties die eerder gedaan zijn, dat zijn er op het moment van schrijven honderden miljoenen. Elke bevestiging zorgt dat historische transacties steeds lastiger uitgegeven kunnen worden.
Een blok maken kost evenveel energie, onafhankelijk van het aantal bitcoin
Hoet doet er niet toe hoe veel transacties er in een blok zitten; elk blok kost even veel energie. Of er nu 10 of 1000 transacties in zitten.

Argumenten vóór het energiegebruik van Bitcoin

Er zijn 3 argumenten voor het besteden van energie aan Bitcoin:

A. Bitcoin is nuttig

Op de pagina Een betere wereld met en door Bitcoin staat een overzicht van factoren die Bitcoin nuttig maken.

B. Bitcoin helpt elektriciteitscentrale's groener te worden.

Ten eerste met stranded gas mining. Mobiele Bitcoin mining-installaties verbranden gas dat anders afgefakkeld zou worden. Dit is anders niet lonend. Dit wordt uitgelegd in onderstaande animatie.

Bij het boren naar olie, komt gas vrij dat niet commercieel getransporteerd kan worden naar plaatsen waar het verbruikt zou kunnen worden. Dit gas wordt dan in de regel ook afgefakkeld 'flaring'). Dat affakkelen wordt gedaan om methaan, een zeer sterk broeikasgas, om te zetten naar CO2, een veel minder sterk broeikasgas. Het affakkelen is geen schoon proces, er komt ook roet bij vrij.

Stranded gas Bitcoin mining bedrijven (o.a. Great American Mining en de samenwerking tussen Validus Power en HUT8) zorgen er nu echter voor dat dit afgefakkelde gas in een turbine gebruikt kan worden om bitcoin te minen. De milieu-impact hiervan is zelfs kleiner dan nul, omdat het gas wat in een turbine gebruikt wordt een hogere mate van efficiëntie heeft dan het simpelweg affakkelen. En de gassen worden gefilterd op roet.

Animatie stranded gas

Deze vergroening is zelfs zo sterk dat er subsidie op verkregen kan worden.

NB: De omvang van gas affakkelen is erg groot. Al het afgefakkelde gas verspilt 5x meer energie dan het mondiale Bitcoin netwerk (!).

C. Bitcoin maakt elektriciteitcentrales kleiner

Een elektriciteitscentrale is altijd over-gedimensioneerd. Een centrale moet immers een piekbelasting kunnen leveren als er veel vraag is en de alternatieve energiebronnen weinig tot niets leveren (geen wind, noch zon). Als wind en/of zon wel stroom produceren, draaien de centrales op gereduceerde capaciteit, ze draaien dan minder efficiënt en (dus) minder groen.

Bitcoin mining firma's zijn een unieke soort klanten voor elektriciteitcentrales: ze willen zo goedkoop mogelijke stroom, maar ze kunnen akkoord gaan met heel flexibele afname-condities. Bijv. "neem op ons (centrale) verzoek de helft of geen stroom af". Anders gezegd, als er veel vraag is gaan de Bitcoiners desgevraagd niet in de weg zitten met hun afname, maar als er weinig overige vraag is, kunnen de centrales op optimale belasting draaien. Dit heeft een netto vergroenend effect.

Zie verder