Che cos'è il mining di Bitcoin? Come funziona e cosa serve per farla pagare

Nonostante il prezzo estremamente volatile della criptovaluta e le crescenti preoccupazioni ambientali, il mining di Bitcoin è in piena espansione in Nord America. Lo stato del Texas, in particolare, ha iniziato ad emergere come epicentro da quando la Cina ha bandito l'industria nel 2021, innescando un esodo di minatori dal Paese. Il divieto, che secondo quanto riferito ha ridotto il controllo cinese sull'estrazione di Bitcoin da circa due terzi dell'industria globale nell'aprile 2021 a zero nel luglio 2021, ha creato una nuova opportunità per le aziende nordamericane, in particolare quelle del settore energetico, di acquisire familiarità con il mining di Bitcoin e incorporarlo nei loro modelli di business.

Per chi non ha familiarità con il funzionamento interno di Bitcoin, il "mining" è il modo in cui le transazioni vengono convalidate per una blockchain. È essenzialmente una competizione crittografica per aggiungere blocchi, o record, alla rete blockchain in continua espansione della criptovaluta. In cambio di questo servizio, i minatori vincenti vengono pagati in Bitcoin (BTC), che ha raggiunto un prezzo record di oltre $ 68.000 nel novembre 2021.

Sulla scia del divieto cinese, le società con sede in Nord America, tra cui Riot Blockchain e Marathon Digital Holdings, stanno raccogliendo importi record di capitale mentre aumentano la produzione ed espandono le loro operazioni su scala industriale. Allo stesso tempo, le aziende cinesi si sono unite a quella che è stata definita la Grande Migrazione Mineraria in Nord America, investendo in strutture statunitensi e costruendo i propri enormi magazzini dotati di migliaia di piccoli computer progettati specificamente per estrarre una serie di criptovalute, la più popolare delle quali è Bitcoin.

Quello che ho imparato dalla mia esperienza nella conduzione di studi di fattibilità per clienti con sede in Canada che esplorano questo business in forte espansione è che anche i nuovi operatori, in particolare le società energetiche, si stanno muovendo nel settore in modo materiale attraverso joint venture e altre partnership. Il costo dell'energia è uno dei fattori più significativi nel mining di criptovalute. Ciò significa che le aziende con accesso a elettricità affidabile ea basso costo, in particolare da fonti rinnovabili, hanno l'opportunità di svolgere un ruolo centrale nell'evoluzione del settore in Nord America.

In questo articolo, offro approfondimenti sui fondamenti del mining di Bitcoin e mostro come calcolare i costi e le ricompense, che possono essere immensi. Affronto anche le sfide del settore, comprese le domande sull'utilizzo dell'energia e sui rischi, come l'ambiente normativo crittografico in continua evoluzione.

Bitcoin è in piena espansione

Bitcoin ha ispirato migliaia di criptovalute da quando è stato lanciato nel 2009, ma in termini di valore è ancora da solo. Nonostante la volatilità del suo prezzo, la sua politica monetaria crea una misura di stabilità limitando il mining a 21 milioni di Bitcoin in un programma predefinito. Sebbene ne siano attualmente in circolazione quasi 19 milioni, la ricompensa per il mining viene periodicamente dimezzata in modo che ci vorrà fino al 2140 per esaurire la produzione di Bitcoin.

Mentre altre reti crittografiche gestiscono anche l'offerta, nessuna è stata in grado di replicare la popolarità di Bitcoin. Quando gli investitori hanno abbracciato la classe di attività, i futures e i fondi negoziati in borsa di Bitcoin sono diventati i primi ad essere introdotti nei mercati regolamentati statunitensi ed europei. Ben presto è apparso nei bilanci di società come Tesla e Overstock. Questa domanda ha contribuito a spingere la capitalizzazione di mercato di Bitcoin oltre $ 1 trilione nel novembre 2021. Al contrario, la seconda criptovaluta più popolare, Ethereum, ha raggiunto solo circa la metà di quel valore.

Bitcoin si distingue anche per le operazioni minerarie su scala industriale, o fattorie, che ha generato. Le più grandi strutture crittografiche con la tecnologia più avanzata si concentrano principalmente o esclusivamente su Bitcoin, come la fattoria Genesis Mining, che consuma più elettricità di qualsiasi altra azienda in Islanda. Una delle più grandi fattorie del Nord America è la struttura in Texas di Riot Blockchain, che occupa tre grandi magazzini su 100 acri di terreno contenenti 60.000 computer minerari focalizzati solo su Bitcoin.

Nozioni di base sull'estrazione di Bitcoin

Alla base di ogni criptovaluta c'è una blockchain, che è essenzialmente un registro elettronico che sostiene un elenco di record in continua crescita. I blocchi nella catena sono fondamentalmente file in cui vengono registrati dati come le transazioni Bitcoin, incluso quale minatore ha creato con successo quel particolare blocco. Ogni blocco include anche un hash, un valore esadecimale univoco di 64 cifre che lo identifica e il suo contenuto, nonché l'hash del blocco precedente nella catena.

Per vincere un blocco nella maggior parte delle criptovalute, Bitcoin incluso, un miner deve essere il primo a indovinare un valore hash uguale o inferiore a quello che Bitcoin genera per la transazione. Man mano che più miner competono e più potenza di calcolo viene distribuita, le possibilità di ogni minatore di arrivare primo si riducono (le probabilità attuali sono una su decine di trilioni), contribuendo a garantire un ritmo per la creazione di nuovi blocchi che attualmente è di circa uno ogni 10 minuti.

Questa competizione tra minatori protegge anche collettivamente la blockchain consentendo alle transazioni e ai dati di fluire in quello che è noto come un modo senza fiducia, il che significa che un intermediario come una banca non è tenuto a garantire che un Bitcoin non possa essere speso due volte. Invece, la difficoltà di trovare l'hash giusto e la ricompensa finanziaria per il successo creano un meccanismo di consenso sicuro, rendendolo troppo inefficace dal punto di vista dei costi per l'hacking da parte di utenti malintenzionati.

Il meccanismo di consenso utilizzato da Bitcoin è noto come proof of work, o PoW. Poiché questo algoritmo si basa in definitiva sulla potenza collettiva di migliaia di computer, è un modo particolarmente robusto per mantenere una rete sicura e decentralizzata. Tuttavia, ha degli svantaggi. Più significativamente, è eccezionalmente ad alta intensità energetica. Man mano che viene utilizzata più potenza del computer per il mining, la quantità di elettricità richiesta sia per guadagnare criptovaluta che per mantenere la rete aumenta.

Alcune altre criptovalute, come Ethereum, sono passate o stanno pianificando di passare a un algoritmo diverso chiamato proof of stake o PoS. PoS non richiede la stessa rete estesa e decentralizzata di minatori per supportare le sue operazioni ed è di gran lunga meno energivora. Sebbene non sia così sicuro, le sue minori richieste di energia potrebbero rendere più facile ed economico per quelle blockchain supportare una prossima generazione di applicazioni crittografiche come contratti intelligenti, token non fungibili e finanza decentralizzata. Bitcoin, tuttavia, non ha annunciato alcun piano per il passaggio a PoS.

Infine, come parte del sistema di gestione dell'offerta di Bitcoin, la ricompensa per l'estrazione di un blocco è destinata a dimezzarsi, da 6,25 BTC per blocco estratto dopo l'ultimo dimezzamento di maggio 2020 a 3,125 BTC nel 2024. L'attuale tendenza al rialzo sull'attività mineraria , anche di fronte a quel calo pianificato, la dice lunga sulla redditività del settore e sull'aspettativa che la criptovaluta originale continuerà ad apprezzarsi. Riflette anche il fatto che il cosiddetto hashrate, che misura il numero totale di ipotesi hash calcolate in un dato momento nella rete, è crollato quando gli operatori cinesi sono stati costretti a chiudere nel 2021. Ciò ha creato un'enorme opportunità per i nuovi miner. A dicembre 2021, l'hashrate era di circa 175 quintilioni di hash, o 175 exahash, al secondo (EH/s).

Configurazione per l'estrazione di Bitcoin

Le risorse necessarie per il mining di Bitcoin includono:

• Almeno un computer specializzato (chiamato circuito integrato specifico dell'applicazione o minatore ASIC), progettato specificamente per competere e supportare una particolare criptovaluta.
• Una fornitura di energia affidabile ed economica.
• Una connessione Internet affidabile.
• Un'infrastruttura di raffreddamento (indipendentemente dal fatto che tu stia estraendo a casa o in una fattoria di Bitcoin).
• Un computer, un software e l'abilità tecnica per stabilire e monitorare le operazioni.

Un'operazione di home mining potrebbe consistere solo in un computer e una manciata di minatori ASIC.

Gli hobbisti solisti erano in gran parte responsabili della popolarità iniziale di Bitcoin, ma ora è più probabile che si uniscano a un collettivo di mining virtuale come Slush Pool o AntPool per aumentare le loro probabilità di successo.

L'industria odierna è rappresentata in modo più accurato da una fattoria mineraria su scala industriale contenente migliaia di minatori ASIC alloggiati in un magazzino o anche in una serie di magazzini.

Che tu stia installando a casa o in un magazzino, il framework di mining sarà simile, indipendentemente dalla scala.

Dovrai prima acquisire un minatore ASIC ottimizzato per Bitcoin, come quello prodotto da Bitmain o Whatsminer. I nuovi ASIC partono da circa $ 11.000, anche se i modelli più vecchi possono essere acquistati di seconda mano a un prezzo inferiore. A parità di condizioni, le versioni più recenti generano più terahash al secondo, o TH/s, quindi l'obiettivo è cercare l'ASIC più nuovo e quindi più efficiente che ti puoi permettere.

La prossima priorità è la potenza, necessaria sia per far funzionare che per raffreddare gli ASIC. Date le spese generali relativamente basse e la varianza dei costi delle apparecchiature, il prezzo dell'elettricità diventa il fattore più significativo nel calcolo dei profitti. Il Center for Alternative Finance dell'Università di Cambridge produce una mappa globale che mostra come l'industria ha cercato energia a basso costo dopo che l'attività mineraria è stata bandita dalla Cina e come paesi come Stati Uniti, Canada e Russia hanno registrato aumenti significativi degli hashrate.

Quindi, ovviamente, dovrai tenere conto dei costi per ospitare e mantenere la tua attività, mantenerla al fresco, collegarla a un provider Internet veloce e affidabile e gestirla da solo se non hai intenzione di gestirla da solo.

In termini di entrate, i minatori possono aspettarsi di guadagnare il premio per il blocco e una commissione di transazione (la commissione con cui la rete rimborsa i minatori di successo e li incentiva a continuare a confermare le transazioni) se e quando vincono un blocco. Le commissioni di transazione possono variare in base alle condizioni della rete e all'importo che l'operatore è disposto a pagare per l'elaborazione accelerata, ma alla fine del 2021 le commissioni erano in media di circa 0,125 BTC secondo la mia analisi, ovvero circa il 2% della ricompensa del blocco.

Economia mineraria di Bitcoin

Per illustrare le considerazioni finanziarie coinvolte nell'estrazione di Bitcoin con un esempio ipotetico, diamo un'occhiata ai costi e alle entrate stimati per l'estrazione di un Bitcoin con un minatore ASIC.

Queste tabelle rappresentano costi e ricavi tipici basati sui valori di dicembre 2021.

Il modello, quindi, si presenta così:

Hash richiesti per estrarre un Bitcoin:

= Tasso di hash di rete * Secondi al giorno / Bitcoin estratti al giorno (commissione inclusa)

= 175 EH/s * 86.400 secondi / 918 BTC = ~16.471 EH / BTC

Tempo impiegato da un minatore ASIC per estrarre un Bitcoin:

= ~16.471 EH * 10^6 / (100 TH/s * 60 secondi * 60 minuti * 24 ore * 365 giorni) = ~5,22 anni

Spese in conto capitale (Capex):

• Bitcoin estratto per durata dell'ASIC = 2,5 anni / ~5,22 anni = ~0,48 BTC
• Prezzo effettivo per Bitcoin = Prezzo del minatore ASIC/Bitcoin estratti nel corso della sua vita

= $ 10.858 / ~ 0,48 BTC = ~ $ 22.684

Spese operative (Opex):

• Costo dell'elettricità per Bitcoin = Tempo necessario per estrarre un Bitcoin * Consumo di energia * Costo = ~5,22 anni * 365 giorni * 24 ore * 3.400 * $ 0,05 / 1.000 = ~ $ 7.778
• Raffreddamento e altri costi generali per Bitcoin = 20% del costo dell'elettricità = ~$1.556

Costo totale di produzione per Bitcoin: = Capex + elettricità + altri Opex per Bitcoin

= ~$22.684 + ~$7.778 + ~$1.556

= ~$32.018

Nota: i totali sono stati arrotondati. Le cifre sono approssimative.

Pertanto, nella nostra ipotetica operazione, abbiamo prodotto un Bitcoin con un minatore ASIC al costo di circa $ 32.000 nel corso di cinque anni.

Ciò che questo modello dimostra anche è l'importanza della scala per recuperare rapidamente l'investimento iniziale. Il pareggio richiede prontamente più macchine e chiunque stia pensando di investire dovrebbe valutare le partnership con i giocatori esistenti che già rappresentano parte dell'hashrate nella rete. Se il minatore è in grado di contribuire con il suo potere di hashing a un pool minerario, questi aspetti economici si traducono in un periodo di pareggio sul costo iniziale dell'ASIC di circa 16-18 mesi, dopodiché il minatore può raccogliere profitti per il resto della vita dell'ASIC .

Rischi minerari di bitcoin

Nessuna nuova impresa è priva di rischi, ovviamente. Poiché i miner vengono pagati in Bitcoin, la volatilità dei prezzi è un importante rischio di entrate. I rischi operativi includono fattori come potenziali problemi con la connettività Internet, il surriscaldamento degli ASIC e gli hack del sistema, anche se date le dimensioni e la sicurezza della rete Bitcoin, il rischio di hacking rimane basso.

Al primo posto dovrebbe essere la disponibilità e l'affidabilità dell'elettricità. Poiché l'energia è così centrale in questo modello operativo, i minatori devono guardare molto da vicino la ridondanza della loro fornitura. Sebbene il Texas sia emerso come un centro per l'industria, ci sono domande significative sulla vulnerabilità della sua rete elettrica che i potenziali investitori dovrebbero considerare.

Anche l'ambiente normativo rappresenta un potenziale rischio, come stanno imparando i minatori in Cina e in altri paesi. Anche i paesi che in precedenza accoglievano i minatori, come il Kazakistan e l'Islanda, hanno iniziato a ridurre le operazioni minerarie nuove ed esistenti per gestire la domanda sulle loro reti energetiche. Un certo numero di governi statali statunitensi come quello del Texas hanno abbracciato l'estrazione di Bitcoin, con alcuni che sono arrivati ​​​​al punto di offrire incentivi ai produttori. Ma il governo federale degli Stati Uniti sta prestando maggiore attenzione al settore ora, con i nuovi requisiti di dichiarazione fiscale che inizieranno nel 2023 e un maggiore controllo da parte della Federal Reserve sui rischi delle criptovalute per i consumatori, le banche e il sistema finanziario in generale.

Poiché le normative sulle criptovalute sia negli Stati Uniti che in tutto il mondo sono ancora molto fluide, i minatori devono rimanere vigili e osservare i cambiamenti che potrebbero minare i loro profitti.

La domanda di energia del mining di bitcoin si traduce in un'altra preoccupazione: l'impatto ambientale del mining, che comporta rischi sia etici che reputazionali. L'industria delle criptovalute è stata oggetto di aspre critiche per la sua impronta di carbonio. Il New York Times ha recentemente equiparato la potenza totale consumata da Bitcoin ogni anno a quella utilizzata dalla Finlandia in un anno. Il fatto è che anche l'operazione di mining di Bitcoin più efficiente richiede circa 155.000 kWh per estrarre un Bitcoin. A titolo di confronto, la famiglia media degli Stati Uniti consuma circa 900 kWh al mese.

Il clima non è più un problema di nicchia. Secondo un recente rapporto Deloitte, la riduzione delle emissioni di carbonio è ora essenzialmente una priorità universale e i marchi stanno rispondendo. Nel maggio 2021, Tesla, che era stato uno dei principali investitori in Bitcoin, ha annunciato che avrebbe sospeso gli acquisti utilizzando Bitcoin a causa di problemi ambientali. Da allora la società ha affermato che avrebbe ripreso ad accettare Bitcoin una volta che avesse potuto confermare che almeno il 50% delle operazioni di mining di Bitcoin utilizzava fonti rinnovabili.

Anche l'industria delle criptovalute ha iniziato a rispondere. Molti dei maggiori produttori si stanno impegnando a passare all'energia rinnovabile, sia attraverso acquisti diretti che acquisendo crediti di carbonio. Aziende come Great American Mining e Crusoe Energy hanno anche sviluppato modi per le fattorie minerarie di utilizzare energia che altrimenti sarebbe sprecata, come gas naturale bruciato nei giacimenti petroliferi, energia solare o eolica in eccesso che non può essere immagazzinata o energia idroelettrica generata da traboccamenti dalle dighe. Questa strategia è efficace, ovviamente, fintanto che il mining di criptovalute non aumenta la domanda nel processo.

Bitcoin Mining: una nuova opportunità

Sebbene l'economia del mining di Bitcoin su larga scala sia molto interessante, i produttori devono riconoscere il loro contesto normativo e ambientale. Per i nuovi entranti come le società elettriche, incorporare il mining di Bitcoin nelle operazioni esistenti per gestire meglio la propria produzione di energia offre un'opportunità unica per sfruttare l'opinione pubblica oltre alle risorse in eccesso.

L'Università di Cambridge ha scoperto che circa il 40% del mining PoW è già alimentato da energia rinnovabile, ma la pressione è in aumento per aumentare significativamente questa cifra. Le aziende con soluzioni energetiche rispettose dell'ambiente possono svolgere un ruolo importante in tal senso, raccogliendo allo stesso tempo notevoli frutti.