Qu'est-ce que le minage de Bitcoin ? Comment ça marche et ce qu'il faut pour le faire payer

Malgré le prix extrêmement volatil de la crypto-monnaie et les préoccupations environnementales croissantes, l'exploitation minière de Bitcoin est en plein essor en Amérique du Nord. L'État du Texas, en particulier, a commencé à devenir un épicentre depuis que la Chine a interdit l'industrie en 2021, provoquant un exode de mineurs du pays. L'interdiction, qui aurait réduit le contrôle de la Chine sur l'exploitation minière de Bitcoin d'environ les deux tiers de l'industrie mondiale en avril 2021 à zéro en juillet 2021, a créé une nouvelle opportunité pour les entreprises nord-américaines, en particulier celles du secteur de l'énergie, de se familiariser davantage avec l'exploitation minière Bitcoin et l'intégrer dans leurs modèles commerciaux.

Pour ceux qui ne connaissent pas le fonctionnement interne de Bitcoin, le "minage" est la façon dont les transactions sont validées pour une blockchain. Il s'agit essentiellement d'une compétition cryptographique pour ajouter des blocs, ou des enregistrements, au réseau de blockchain en constante expansion de la crypto-monnaie. En échange de ce service, les mineurs gagnants sont payés en Bitcoin (BTC), qui a atteint un prix record de plus de 68 000 $ en novembre 2021.

À la suite de l'interdiction chinoise, des entreprises basées en Amérique du Nord, parmi lesquelles Riot Blockchain et Marathon Digital Holdings, lèvent des capitaux records alors qu'elles augmentent leur production et étendent leurs opérations à l'échelle industrielle. Dans le même temps, les entreprises chinoises ont rejoint ce qu'on appelle la grande migration minière vers l'Amérique du Nord, investissant dans des installations américaines et construisant leurs propres entrepôts massifs équipés de milliers de petits ordinateurs conçus spécifiquement pour exploiter un certain nombre de crypto-monnaies, dont la plus populaire est Bitcoin.

Ce que j'ai appris de mon expérience dans la réalisation d'études de faisabilité pour des clients basés au Canada explorant cette activité en plein essor, c'est que de nouveaux entrants, en particulier des sociétés énergétiques, entrent également dans le secteur de manière significative par le biais de coentreprises et d'autres partenariats. Le coût de l'énergie est l'un des facteurs les plus importants dans l'extraction de crypto-monnaie. Cela signifie que les entreprises ayant accès à une électricité fiable et à faible coût, en particulier à partir de sources renouvelables, ont la possibilité de jouer un rôle central à mesure que l'industrie évolue en Amérique du Nord.

Dans cet article, j'offre un aperçu des principes fondamentaux de l'exploitation minière de Bitcoin et montre comment calculer les coûts et les récompenses, qui peuvent être immenses. J'aborde également les défis de l'industrie, y compris les questions relatives à l'utilisation de l'énergie et aux risques, comme l'environnement réglementaire en constante évolution de la cryptographie.

Bitcoin est en plein essor

Le bitcoin a inspiré des milliers de crypto-monnaies depuis son lancement en 2009, mais en termes de valeur, il reste seul. Malgré la volatilité de son prix, sa politique monétaire intègre une certaine stabilité en limitant l'extraction à 21 millions de Bitcoins selon un calendrier prédéfini. Bien qu'il y en ait maintenant près de 19 millions en circulation, la récompense pour l'exploitation minière est périodiquement réduite de moitié, de sorte qu'il faudra jusqu'en 2140 pour épuiser la production de Bitcoin.

Alors que d'autres réseaux de cryptographie gèrent également l'approvisionnement, aucun n'a été en mesure de reproduire la popularité de Bitcoin. Alors que les investisseurs ont adopté la classe d'actifs, les contrats à terme et les fonds négociés en bourse de Bitcoin sont devenus les premiers à être introduits sur les marchés réglementés américains et européens. Il est rapidement apparu sur les bilans d'entreprises comme Tesla et Overstock. Cette demande a contribué à faire passer la capitalisation boursière de Bitcoin au-delà de 1 billion de dollars en novembre 2021. En revanche, la deuxième crypto-monnaie la plus populaire, Ethereum, n'a atteint qu'environ la moitié de cette valeur.

Bitcoin se distingue également par les opérations minières à l'échelle industrielle, ou fermes, qu'il a engendrées. Les plus grandes installations de cryptographie dotées de la technologie la plus avancée se concentrent principalement ou exclusivement sur Bitcoin, comme la ferme Genesis Mining, qui consomme plus d'électricité que toute autre entreprise en Islande. L'une des plus grandes fermes d'Amérique du Nord est l'installation texane de Riot Blockchain, qui occupe trois grands entrepôts sur 100 acres de terrain contenant 60 000 ordinateurs miniers axés uniquement sur Bitcoin.

Bases de l'exploitation minière Bitcoin

À la base de chaque crypto-monnaie se trouve une blockchain, qui est essentiellement un registre électronique contenant une liste d'enregistrements en constante augmentation. Les blocs de la chaîne sont essentiellement des fichiers dans lesquels des données telles que les transactions Bitcoin sont enregistrées, y compris quel mineur a créé avec succès ce bloc particulier. Chaque bloc comprend également un hachage, une valeur hexadécimale unique à 64 chiffres l'identifiant ainsi que son contenu, ainsi que le hachage du bloc précédent dans la chaîne.

Afin de gagner un bloc dans la plupart des crypto-monnaies, Bitcoin inclus, un mineur doit être le premier à deviner une valeur de hachage égale ou inférieure à celle que Bitcoin génère pour la transaction. Au fur et à mesure que de plus en plus de mineurs s'affrontent et que plus de puissance de calcul est déployée, les chances de chaque mineur d'arriver en premier sont réduites - les chances actuelles sont d'une sur des dizaines de billions - ce qui permet d'assurer un rythme de création de nouveaux blocs qui est actuellement d'environ un toutes les 10 minutes.

Cette concurrence entre mineurs sécurise également collectivement la blockchain en permettant aux transactions et aux données de circuler de manière dite sans confiance, ce qui signifie qu'un intermédiaire comme une banque n'est pas tenu de s'assurer qu'un Bitcoin ne peut pas être dépensé deux fois. Au lieu de cela, la difficulté de résoudre le bon hachage et la récompense financière du succès créent un mécanisme de consensus sécurisé en le rendant trop peu rentable pour les utilisateurs malveillants.

Le mécanisme de consensus utilisé par Bitcoin est connu sous le nom de preuve de travail, ou PoW. Parce que cet algorithme repose en fin de compte sur la puissance collective de milliers d'ordinateurs, c'est un moyen particulièrement robuste de maintenir un réseau sécurisé et décentralisé. Pourtant, il a des inconvénients. Plus important encore, il est exceptionnellement énergivore. À mesure que de plus en plus de puissance informatique est utilisée pour l'exploitation minière, la quantité d'électricité nécessaire à la fois pour gagner de la crypto-monnaie et pour maintenir le réseau augmente.

Certaines autres crypto-monnaies, comme Ethereum, ont basculé ou envisagent de basculer vers un algorithme différent appelé preuve de participation, ou PoS. PoS ne nécessite pas le même réseau étendu et décentralisé de mineurs pour soutenir ses opérations et est donc beaucoup moins énergivore. Bien qu'il ne soit pas aussi sûr, ses besoins énergétiques moindres peuvent rendre plus facile et plus rentable la prise en charge par ces blockchains d'une prochaine génération d'applications cryptographiques telles que les contrats intelligents, les jetons non fongibles et la finance décentralisée. Bitcoin, cependant, n'a annoncé aucun projet de transition vers PoS.

Enfin, dans le cadre du système de gestion de l'offre de Bitcoin, la récompense pour l'extraction d'un bloc devrait être réduite de moitié, passant de 6,25 BTC par bloc extrait après la dernière réduction de moitié en mai 2020 à 3,125 BTC en 2024. La tendance haussière actuelle autour de l'exploitation minière , même face à cette baisse prévue, en dit long sur la rentabilité de l'industrie et sur l'espoir que la crypto-monnaie d'origine continuera à s'apprécier. Cela reflète également le fait que le soi-disant hashrate, qui mesure le nombre total de suppositions de hachage calculées à un moment donné dans le réseau, a chuté lorsque les opérateurs chinois ont été contraints de fermer en 2021. Cela a créé une énorme opportunité pour les nouveaux mineurs. En décembre 2021, le hashrate était d'environ 175 quintillions de hachages - ou 175 exahashs - par seconde (EH/s).

Configuration de l'exploitation minière Bitcoin

Les ressources nécessaires au minage de Bitcoin incluent :

• Au moins un ordinateur spécialisé (appelé circuit intégré spécifique à l'application ou mineur ASIC), spécialement conçu pour concurrencer et prendre en charge une crypto-monnaie particulière.
• Un approvisionnement énergétique fiable et peu coûteux.
• Une connexion Internet fiable.
• Une infrastructure de refroidissement (que vous miniez chez vous ou dans une ferme Bitcoin).
• Un ordinateur, un logiciel et les compétences techniques nécessaires pour établir et surveiller les opérations.

Une opération minière à domicile peut consister en un simple ordinateur et une poignée de mineurs ASIC.

Les amateurs solitaires étaient en grande partie responsables de la popularité initiale de Bitcoin, mais ils sont maintenant plus susceptibles de rejoindre un collectif minier virtuel comme Slush Pool ou AntPool afin d'augmenter leurs chances de succès.

L'industrie d'aujourd'hui est plus précisément représentée par une ferme minière à l'échelle industrielle contenant des milliers de mineurs ASIC hébergés dans un entrepôt ou même une série d'entrepôts.

Que vous vous installiez chez vous ou dans un entrepôt, le cadre de minage sera similaire, quelle que soit l'échelle.

Vous devrez d'abord acquérir un mineur ASIC optimisé pour Bitcoin, comme celui produit par Bitmain ou Whatsminer. Les nouveaux ASIC commencent à environ 11 000 $, bien que les anciens modèles puissent être achetés d'occasion pour moins cher. Toutes choses étant égales par ailleurs, les nouvelles versions génèrent plus de terahashes par seconde, ou TH/s. L'objectif est donc de rechercher l'ASIC le plus récent et donc le plus efficace que vous puissiez vous permettre.

La priorité suivante est l'alimentation, qui est nécessaire à la fois pour faire fonctionner et pour refroidir les ASIC. Compte tenu des frais généraux relativement faibles et de la variation des coûts d'équipement, le prix de l'électricité devient le facteur le plus important dans le calcul de votre résultat net. Le Center for Alternative Finance de l'Université de Cambridge produit une carte mondiale qui montre comment l'industrie a recherché de l'énergie bon marché après le bannissement de l'exploitation minière de Chine, et comment des pays comme les États-Unis, le Canada et la Russie ont enregistré des augmentations significatives des taux de hachage.

Ensuite, bien sûr, vous devrez tenir compte du coût d'hébergement et de maintenance de votre opération, la garder au frais, la connecter à un fournisseur d'accès Internet rapide et fiable et la doter en personnel si vous ne prévoyez pas de la gérer vous-même.

En termes de revenus, les mineurs peuvent s'attendre à gagner la récompense de bloc et des frais de transaction (les frais avec lesquels le réseau rembourse les mineurs qui réussissent et les incitent à continuer à confirmer les transactions) si et quand ils gagnent un bloc. Les frais de transaction peuvent varier en fonction des conditions du réseau et du montant que le transacteur est prêt à payer pour un traitement accéléré, mais à la fin de 2021, les frais étaient en moyenne d'environ 0,125 BTC selon mon analyse, soit environ 2 % de la récompense globale.

Économie minière Bitcoin

Pour illustrer les considérations financières impliquées dans l'extraction de Bitcoin avec un exemple hypothétique, examinons les coûts et les revenus estimés pour l'extraction d'un Bitcoin avec un mineur ASIC.

Ces tableaux représentent les coûts et les revenus typiques basés sur les valeurs de décembre 2021.

Le modèle ressemble alors à ceci :

Hachages requis pour miner un Bitcoin :

= Taux de hachage du réseau * Secondes par jour / Bitcoin extrait par jour (frais inclus)

= 175 EH/s * 86 400 secondes / 918 BTC = ~16 471 EH / BTC

Temps mis par un mineur ASIC pour miner un Bitcoin :

= ~16 471 EH * 10^6 / (100 TH/s * 60 secondes * 60 minutes * 24 heures * 365 jours) = ~5,22 ans

Dépenses en capital (Capex):

• Bitcoin extrait par durée de vie ASIC = 2,5 ans / ~ 5,22 ans = ~ 0,48 BTC
• Prix ​​effectif par Bitcoin = Prix du mineur ASIC / Bitcoins extraits au cours de sa vie

= 10 858 $ / ~ 0,48 BTC = ~ 22 684 $

Dépenses opérationnelles (Opex):

• Coût de l'électricité par Bitcoin = Temps nécessaire pour extraire un Bitcoin * Consommation d'énergie * Coût = ~ 5,22 ans * 365 jours * 24 heures * 3 400 * 0,05 $ / 1 000 = ~ 7 778 $
• Refroidissement et autres frais généraux par Bitcoin = 20 % du coût de l'électricité = ~ 1 556 $

Coût total de production par Bitcoin : = Capex + électricité + autres Opex par Bitcoin

= ~22 684 $ + ~7 778 $ + ~1 556 $

= ~32 018 $

Remarque : Les totaux ont été arrondis. Les chiffres sont approximatifs.

Ainsi, dans notre opération hypothétique, nous avons produit un Bitcoin avec un mineur ASIC pour un coût d'environ 32 000 $ sur une période de cinq ans.

Ce que ce modèle démontre également, c'est l'importance de l'échelle pour rentabiliser rapidement l'investissement initial. Pour atteindre le seuil de rentabilité, il faut rapidement plusieurs machines, et quiconque envisage d'investir devrait évaluer les partenariats avec les acteurs existants qui représentent déjà une partie du hashrate du réseau. Si le mineur est en mesure de contribuer sa puissance de hachage à un pool minier, ces économies se traduisent par une période d'équilibre sur le coût initial de l'ASIC d'environ 16 à 18 mois, après quoi le mineur peut récolter des bénéfices pour le reste de la vie de l'ASIC. .

Risques liés au minage de Bitcoin

Aucune nouvelle entreprise n'est sans risque, bien sûr. Étant donné que les mineurs sont payés en Bitcoin, la volatilité des prix est un risque majeur pour les revenus. Les risques d'exploitation incluent des facteurs tels que des problèmes potentiels de connectivité Internet, la surchauffe des ASIC et les piratages du système, bien que compte tenu de la taille et de la sécurité du réseau Bitcoin, le risque de piratage reste faible.

La disponibilité et la fiabilité de l'électricité devraient être au premier plan. Parce que l'énergie est si centrale dans ce modèle d'exploitation, les mineurs doivent examiner de très près la redondance de leur approvisionnement. Alors que le Texas est devenu un centre pour l'industrie, il y a des questions importantes sur la vulnérabilité de son réseau électrique que les investisseurs potentiels devraient considérer.

L'environnement réglementaire présente également un risque potentiel, comme l'ont appris les mineurs en Chine et dans d'autres pays. Même les pays qui étaient auparavant accueillants pour les mineurs, comme le Kazakhstan et l'Islande, ont commencé à réduire les opérations minières nouvelles et existantes afin de gérer la demande sur leurs réseaux énergétiques. Un certain nombre de gouvernements d'États américains comme celui du Texas ont adopté l'exploitation minière de Bitcoin, certains allant jusqu'à offrir des incitations aux producteurs. Mais le gouvernement fédéral américain accorde désormais une plus grande attention à l'industrie, avec de nouvelles exigences en matière de déclaration fiscale qui doivent commencer en 2023 et un contrôle accru de la Réserve fédérale sur les risques de la cryptographie pour les consommateurs, les banques et l'ensemble du système financier.

Parce que les réglementations cryptographiques aux États-Unis et dans le monde sont encore très fluides, les mineurs doivent rester vigilants et surveiller les changements qui pourraient saper leurs résultats.

Les demandes énergétiques de l'exploitation minière de Bitcoin entraînent une autre préoccupation : l'impact environnemental de l'exploitation minière, qui comporte des risques à la fois éthiques et de réputation. L'industrie de la cryptographie a fait l'objet de critiques virulentes pour son empreinte carbone. Le New York Times a récemment assimilé la puissance totale consommée par Bitcoin chaque année à ce qui est utilisé par la Finlande en un an. Le fait est que même l'exploitation minière Bitcoin la plus efficace nécessite environ 155 000 kWh pour extraire un Bitcoin. A titre de comparaison, le ménage américain moyen consomme environ 900 kWh par mois.

Le climat n'est plus un problème de niche. Selon un récent rapport Deloitte, la réduction des émissions de carbone est désormais essentiellement une priorité universelle, et les marques réagissent. En mai 2021, Tesla, qui avait été un investisseur majeur dans Bitcoin, a annoncé qu'il suspendrait les achats utilisant Bitcoin en raison de préoccupations environnementales. La société a depuis déclaré qu'elle recommencerait à accepter Bitcoin une fois qu'elle pourrait confirmer qu'au moins 50% des opérations minières Bitcoin utilisaient des sources renouvelables.

L'industrie de la cryptographie a également commencé à réagir. Bon nombre des plus grands producteurs s'engagent à passer aux énergies renouvelables, soit par des achats directs, soit en acquérant des crédits carbone. Des entreprises telles que Great American Mining et Crusoe Energy ont également développé des moyens pour les fermes minières d'utiliser l'énergie qui serait autrement gaspillée, comme le gaz naturel brûlé dans les champs pétrolifères, l'énergie solaire ou éolienne excédentaire qui ne peut pas être stockée, ou l'hydroélectricité générée par les débordements. des barrages. Cette stratégie n'est efficace, bien sûr, que tant que l'extraction de crypto n'augmente pas la demande dans le processus.

Bitcoin Mining : une nouvelle opportunité

Bien que l'économie du minage de Bitcoin à grande échelle soit très attractive, les producteurs doivent reconnaître leur contexte réglementaire et environnemental. Pour les nouveaux entrants comme les compagnies d'électricité, l'intégration de l'extraction de Bitcoin dans les opérations existantes pour mieux gérer leur propre production d'énergie offre une opportunité unique de tirer parti de l'opinion publique en plus des ressources excédentaires.

L'Université de Cambridge a constaté qu'environ 40 % de l'exploitation minière PoW est déjà alimentée par des énergies renouvelables, mais la pression est forte pour augmenter considérablement ce chiffre. Les entreprises proposant des solutions énergétiques respectueuses de l'environnement peuvent jouer un rôle important à cet égard tout en récoltant des avantages significatifs.