O que é mineração de Bitcoin? Como funciona e o que é preciso para pagar

Apesar do preço extremamente volátil da criptomoeda e das crescentes preocupações ambientais, a mineração de Bitcoin está crescendo na América do Norte. O estado do Texas, em particular, começou a emergir como epicentro desde que a China proibiu a indústria em 2021, provocando um êxodo de mineradores do país. A proibição, que supostamente reduziu o controle da China sobre a mineração de Bitcoin de cerca de dois terços da indústria global em abril de 2021 para zero em julho de 2021, criou uma nova oportunidade para as empresas norte-americanas, particularmente as do setor de energia, se tornarem mais familiares. com mineração de Bitcoin e incorporá-lo em seus modelos de negócios.

Para aqueles que não estão familiarizados com o funcionamento interno do Bitcoin, “mineração” é como as transações são validadas para um blockchain. É essencialmente uma competição criptográfica para adicionar blocos, ou registros, à rede blockchain em constante expansão da criptomoeda. Em troca desse serviço, os mineradores vencedores são pagos em Bitcoin (BTC), que atingiu um preço recorde de mais de US$ 68.000 em novembro de 2021.

Após a proibição chinesa, empresas sediadas na América do Norte, que incluem Riot Blockchain e Marathon Digital Holdings, estão levantando quantias recordes de capital à medida que aumentam a produção e expandem suas operações em escala industrial. Ao mesmo tempo, empresas chinesas aderiram ao que foi chamado de Grande Migração de Mineração para a América do Norte, investindo em instalações nos EUA e construindo seus próprios armazéns maciços equipados com milhares de pequenos computadores projetados especificamente para minerar várias criptomoedas, a mais popular das quais é Bitcoin.

O que aprendi com minha experiência na condução de estudos de viabilidade para clientes sediados no Canadá explorando esse negócio em expansão é que novos entrantes, especificamente empresas de energia, também estão entrando no setor de maneira material por meio de joint ventures e outras parcerias. O custo da energia é um dos fatores mais significativos na mineração de criptomoedas. Isso significa que as empresas com acesso a eletricidade confiável e de baixo custo – principalmente de fontes renováveis ​​– têm a oportunidade de desempenhar um papel central à medida que o setor evolui na América do Norte.

Neste artigo, ofereço insights sobre os fundamentos da mineração de Bitcoin e mostro como calcular os custos e as recompensas, que podem ser imensas. Também abordo os desafios do setor, incluindo questões sobre uso de energia e riscos, como o ambiente regulatório de criptomoedas em constante evolução.

Bitcoin está crescendo

O Bitcoin inspirou milhares de criptomoedas desde que foi lançado em 2009, mas em termos de valor, ainda está sozinho. Apesar da volatilidade de seu preço, sua política monetária se baseia em uma medida de estabilidade, limitando a mineração a 21 milhões de Bitcoins em um cronograma predefinido. Embora existam quase 19 milhões agora em circulação, a recompensa pela mineração é cortada periodicamente pela metade, de modo que levará até 2140 para esgotar a produção de Bitcoin.

Enquanto outras redes de criptografia também gerenciam o fornecimento, nenhuma conseguiu replicar a popularidade do Bitcoin. À medida que os investidores adotaram a classe de ativos, os fundos negociados em bolsa e futuros do Bitcoin tornaram-se os primeiros a serem introduzidos nos mercados regulamentados dos EUA e da Europa. Logo apareceu nos balanços de empresas como Tesla e Overstock. Essa demanda ajudou a elevar o valor de mercado do Bitcoin para mais de US$ 1 trilhão em novembro de 2021. Por outro lado, a segunda criptomoeda mais popular, Ethereum, atingiu apenas cerca de metade desse valor.

O Bitcoin também se destaca por causa das operações de mineração em escala industrial, ou fazendas, que gerou. As maiores instalações de criptografia com a tecnologia mais avançada estão focadas principalmente ou exclusivamente em Bitcoin, como a fazenda Genesis Mining, que consome mais eletricidade do que qualquer outra empresa na Islândia. Uma das maiores fazendas da América do Norte é a instalação da Riot Blockchain no Texas, que ocupa três grandes armazéns em 100 acres de terra contendo 60.000 computadores de mineração focados apenas em Bitcoin.

Noções básicas de mineração de Bitcoin

Na raiz de cada criptomoeda está um blockchain, que é essencialmente um livro-razão eletrônico que sustenta uma lista de registros continuamente crescente. Os blocos na cadeia são basicamente arquivos onde são registrados dados como transações de Bitcoin, incluindo qual minerador criou com sucesso esse bloco específico. Cada bloco também inclui um hash, um valor hexadecimal exclusivo de 64 dígitos que o identifica e seu conteúdo, bem como o hash do bloco anterior na cadeia.

Para ganhar um bloco na maioria das criptomoedas, incluindo o Bitcoin, um minerador deve ser o primeiro a adivinhar um valor de hash igual ou inferior ao que o Bitcoin gera para a transação. À medida que mais mineradores competem e mais poder de computação é implantado, a chance de cada minerador chegar primeiro é reduzida – as chances atuais são de uma em dezenas de trilhões – ajudando a garantir um ritmo para a criação de novos blocos que atualmente é de cerca de um a cada 10 minutos.

Essa competição entre os mineradores também protege coletivamente o blockchain, permitindo que transações e dados fluam de maneira não confiável, o que significa que um intermediário como um banco não é obrigado a garantir que um Bitcoin não possa ser gasto duas vezes. Em vez disso, a dificuldade de resolver o hash certo e a recompensa financeira pelo sucesso criam um mecanismo de consenso seguro, tornando-o muito econômico para usuários mal-intencionados hackear.

O mecanismo de consenso usado pelo Bitcoin é conhecido como prova de trabalho, ou PoW. Como esse algoritmo depende do poder coletivo de milhares de computadores, é uma maneira particularmente robusta de manter uma rede segura e descentralizada. Ainda assim, tem desvantagens. Mais significativamente, é excepcionalmente intensivo em energia. À medida que mais poder de computador é usado para mineração, a quantidade de eletricidade necessária para ganhar criptomoeda e manter a rede aumenta.

Algumas outras criptomoedas, como o Ethereum, mudaram ou estão planejando mudar para um algoritmo diferente chamado prova de participação, ou PoS. O PoS não requer a mesma rede extensa e descentralizada de mineradores para dar suporte às suas operações e, portanto, consome muito menos energia. Embora não seja tão seguro, suas menores demandas de energia podem tornar mais fácil e econômico para esses blockchains oferecer suporte a uma próxima geração de aplicativos de criptografia, como contratos inteligentes, tokens não fungíveis e finanças descentralizadas. O Bitcoin, no entanto, não anunciou nenhum plano de transição para PoS.

Por fim, como parte do sistema de gerenciamento de suprimentos do Bitcoin, a recompensa pela mineração de um bloco deve ser reduzida pela metade, de 6,25 BTC por bloco extraído após o halving mais recente em maio de 2020 para 3,125 BTC em 2024. A atual alta em torno da mineração , mesmo diante dessa queda planejada, diz muito sobre a lucratividade do setor e a expectativa de que a criptomoeda original continue se valorizando. Também reflete o fato de que o chamado hashrate, que mede o número total de palpites de hash computados em um determinado momento na rede, despencou quando as operadoras chinesas foram forçadas a fechar em 2021. Isso criou uma grande oportunidade para novos mineradores. Em dezembro de 2021, o hashrate era de cerca de 175 quintilhões de hashes – ou 175 exahashes – por segundo (EH/s).

Configuração de mineração de Bitcoin

Os recursos necessários para minerar Bitcoin incluem:

• Pelo menos um computador especializado (chamado de circuito integrado específico de aplicativo ou minerador ASIC), projetado especificamente para competir e oferecer suporte a uma criptomoeda específica.
• Uma fonte de energia confiável e barata.
• Uma conexão de internet confiável.
• Uma infraestrutura de resfriamento (seja você minerando em casa ou em uma fazenda Bitcoin).
• Um computador, software e habilidade técnica para estabelecer e monitorar operações.

Uma operação de mineração doméstica pode consistir em apenas um computador e um punhado de mineradores ASIC.

Os hobistas solitários foram os grandes responsáveis ​​pela popularidade inicial do Bitcoin, mas agora estão mais propensos a se juntar a um coletivo de mineração virtual como Slush Pool ou AntPool para aumentar suas chances de sucesso.

A indústria de hoje é representada com mais precisão por uma fazenda de mineração em escala industrial contendo milhares de mineradores ASIC alojados em um armazém ou mesmo em uma série de armazéns.

Esteja você configurando em casa ou em um armazém, a estrutura de mineração será semelhante, independentemente da escala.

Você primeiro precisará adquirir um minerador ASIC otimizado para Bitcoin, como um produzido pela Bitmain ou Whatsminer. Novos ASICs começam em cerca de US$ 11.000, embora os modelos mais antigos possam ser comprados de segunda mão por menos. Tudo o mais sendo igual, as versões mais recentes geram mais terahashes por segundo, ou TH/s – então o objetivo é procurar o ASIC mais novo e, portanto, mais eficiente que você possa pagar.

A próxima prioridade é a energia, que é necessária tanto para operar quanto para resfriar os ASICs. Dadas as despesas gerais relativamente baixas e a variação nos custos dos equipamentos, o preço da eletricidade se torna o fator mais significativo no cálculo de seus resultados. O Centro de Finanças Alternativas da Universidade de Cambridge produz um mapa global que mostra como a indústria buscou energia barata depois que a mineração foi banida da China e como países como EUA, Canadá e Rússia tiveram aumentos significativos nos hashrates.

Então, é claro, você precisará contabilizar o custo de hospedar e manter sua operação, mantê-la refrigerada, conectá-la a um provedor de Internet rápido e confiável e criá-la se você não planeja gerenciá-la por conta própria.

Em termos de receita, os mineradores podem esperar ganhar a recompensa do bloco e uma taxa de transação (a taxa com a qual a rede reembolsa os mineradores bem-sucedidos e os incentiva a continuar confirmando as transações) se e quando ganharem um bloco. As taxas de transação podem variar de acordo com as condições da rede e quanto o transactor está disposto a pagar pelo processamento acelerado, mas até o final de 2021, as taxas eram em média cerca de 0,125 BTC de acordo com minha análise, ou cerca de 2% da recompensa do bloco.

Economia de mineração de bitcoin

Para ilustrar as considerações financeiras envolvidas na mineração de Bitcoin com um exemplo hipotético, vejamos os custos e receitas estimados para a mineração de um Bitcoin com um minerador ASIC.

Essas tabelas representam custos e receitas típicos com base em valores de dezembro de 2021.

O modelo, então, fica assim:

Hashes necessários para minerar um Bitcoin:

= Taxa de hash da rede * Segundos por dia / Bitcoin extraído por dia (incluindo taxa)

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

Tempo necessário para um minerador ASIC minerar um Bitcoin:

= ~16.471 EH * 10^6 / (100 TH/s * 60 segundos * 60 minutos * 24 horas * 365 dias) = ​​~ 5,22 anos

Despesas de capital (Capex):

• Bitcoin minerado por vida útil do ASIC = 2,5 anos / ~ 5,22 anos = ~ 0,48 BTC
• Preço efetivo por Bitcoin = Preço do minerador ASIC / Bitcoins minerados em sua vida útil

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

Despesas operacionais (Opex):

• Custo de eletricidade por Bitcoin = Tempo necessário para minerar um Bitcoin * Consumo de energia * Custo = ~ 5,22 anos * 365 dias * 24 horas * 3.400 * $ 0,05 / 1.000 = ~ $ 7.778
• Refrigeração e outras despesas gerais por Bitcoin = 20% do custo de eletricidade = ~ $ 1.556

Custo total de produção por Bitcoin: = Capex + eletricidade + outros Opex por Bitcoin

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

= ~$32.018

Nota: Os totais foram arredondados. Os números são aproximados.

Assim, em nossa operação hipotética, produzimos um Bitcoin com um minerador ASIC a um custo de aproximadamente US$ 32.000 ao longo de cinco anos.

O que esse modelo também demonstra é a importância da escala para recuperar rapidamente o investimento inicial. O equilíbrio imediato requer várias máquinas, e qualquer pessoa que considere investir deve avaliar parcerias com players existentes que já representam parte do hashrate na rede. Se o minerador puder contribuir com seu poder de hashing para um pool de mineração, essa economia se traduz em um período de equilíbrio no custo inicial do ASIC de aproximadamente 16 a 18 meses, após o qual o minerador pode obter lucros pelo resto da vida do ASIC .

Riscos de mineração de Bitcoin

Nenhum novo empreendimento é isento de riscos, é claro. Como os mineradores são pagos em Bitcoin, a volatilidade dos preços é um grande risco de receita. Os riscos operacionais incluem fatores como possíveis problemas com conectividade com a Internet, ASICs superaquecidos e hacks de sistema - embora, devido ao tamanho e à segurança da rede Bitcoin, o risco de hackers permaneça baixo.

A principal preocupação deve ser a disponibilidade e confiabilidade da eletricidade. Como a energia é tão central para esse modelo operacional, os mineradores precisam observar atentamente a redundância de seu fornecimento. Embora o Texas tenha emergido como um centro para o setor, há questões significativas sobre a vulnerabilidade de sua rede elétrica que os potenciais investidores devem considerar.

O ambiente regulatório também representa um risco potencial, como os mineradores na China e em outros países vêm aprendendo. Mesmo países que antes eram receptivos aos mineradores, como o Cazaquistão e a Islândia, começaram a reduzir as operações de mineração novas e existentes para gerenciar a demanda em suas redes de energia. Vários governos estaduais dos EUA, como o do Texas, adotaram a mineração de Bitcoin, com alguns chegando a oferecer incentivos aos produtores. Mas o governo federal dos EUA está prestando mais atenção ao setor agora, com novos requisitos de declaração de impostos definidos para começar em 2023 e maior escrutínio do Federal Reserve sobre os riscos das criptomoedas para consumidores, bancos e o sistema financeiro em geral.

Como as regulamentações de criptomoedas nos EUA e em todo o mundo ainda são muito fluidas, os mineradores precisam permanecer vigilantes e observar mudanças que possam prejudicar seus resultados.

As demandas de energia da mineração de Bitcoin resultam em outra preocupação: o impacto ambiental da mineração, que traz riscos éticos e de reputação. A indústria de criptomoedas tem sido alvo de críticas fulminantes por sua pegada de carbono. O New York Times recentemente comparou a energia total consumida pelo Bitcoin anualmente ao que é usado pela Finlândia em um ano. O fato é que mesmo a operação de mineração Bitcoin mais eficiente leva cerca de 155.000 kWh para minerar um Bitcoin. A título de comparação, a família média dos EUA consome cerca de 900 kWh por mês.

O clima não é mais uma questão de nicho. De acordo com um relatório recente da Deloitte, a redução das emissões de carbono agora é essencialmente uma prioridade universal, e as marcas estão respondendo. Em maio de 2021, a Tesla, que era uma grande investidora em Bitcoin, anunciou que suspenderia as compras usando Bitcoin devido a preocupações ambientais. Desde então, a empresa disse que retomaria a aceitação do Bitcoin assim que pudesse confirmar que pelo menos 50% das operações de mineração de Bitcoin usavam fontes renováveis.

A indústria de criptomoedas também começou a responder. Muitos dos maiores produtores estão se comprometendo a fazer a transição para energia renovável, seja por meio de compras diretas ou pela aquisição de créditos de carbono. Empresas como a Great American Mining e a Crusoe Energy também desenvolveram maneiras de as fazendas de mineração utilizarem energia que de outra forma seria desperdiçada, como gás natural queimado em campos de petróleo, excesso de energia solar ou eólica que não pode ser armazenada ou energia hidrelétrica gerada por transbordamentos de barragens. Essa estratégia só é eficaz, é claro, desde que a mineração de criptomoedas não aumente a demanda no processo.

Mineração de Bitcoin: uma nova oportunidade

Embora a economia de mineração de Bitcoin em escala seja muito atraente, os produtores devem reconhecer seu contexto regulatório e ambiental. Para novos participantes, como empresas de energia, incorporar a mineração de Bitcoin em operações existentes para gerenciar melhor sua própria produção de energia oferece uma oportunidade única de alavancar a opinião pública, além do excesso de recursos.

A Universidade de Cambridge descobriu que cerca de 40% da mineração PoW já é alimentada por energia renovável, mas a pressão é para aumentar significativamente esse número. As empresas com soluções de energia ambientalmente conscientes podem desempenhar um papel importante ao fazê-lo, ao mesmo tempo em que obtêm recompensas significativas.