Что такое майнинг биткойнов? Как это работает и что нужно, чтобы заставить его окупиться

Несмотря на крайне волатильную цену криптовалюты и растущие экологические проблемы, добыча биткойнов в Северной Америке процветает. Штат Техас, в частности, начал превращаться в эпицентр с тех пор, как Китай запретил эту отрасль в 2021 году, что спровоцировало исход шахтеров из страны. Запрет, который, как сообщается, сократил контроль Китая над майнингом биткойнов примерно с двух третей мировой индустрии в апреле 2021 года до нуля в июле 2021 года, создал новую возможность для североамериканских компаний, особенно в энергетической отрасли, ближе познакомиться. с майнингом биткойнов и включить его в свои бизнес-модели.

Для тех, кто не знаком с внутренней работой Биткойна, «майнинг» — это способ проверки транзакций для блокчейна. По сути, это криптографическое соревнование по добавлению блоков или записей в постоянно расширяющуюся сеть блокчейнов криптовалюты. В обмен на эту услугу майнерам-победителям платят в биткойнах (BTC), цена которых в ноябре 2021 года достигла рекордной отметки в более чем 68 000 долларов.

После китайского запрета компании, базирующиеся в Северной Америке, в том числе Riot Blockchain и Marathon Digital Holdings, привлекают рекордные суммы капитала, наращивая производство и расширяя свои операции в промышленных масштабах. В то же время китайские компании присоединились к так называемой Великой миграции майнинга в Северную Америку, инвестируя в объекты в США и строя свои собственные массивные склады, оснащенные тысячами небольших компьютеров, специально предназначенных для майнинга ряда криптовалют, самая популярная из которых это биткойн.

Из моего опыта проведения технико-экономических обоснований для клиентов из Канады, изучающих этот быстро развивающийся бизнес, я узнал, что новые участники, особенно энергетические компании, также существенно продвигаются в этот сектор через совместные предприятия и другие партнерства. Стоимость мощности является одним из наиболее значимых факторов в майнинге криптовалюты. Это означает, что компании, имеющие доступ к надежной и недорогой электроэнергии, особенно из возобновляемых источников, имеют возможность играть центральную роль в развитии отрасли в Северной Америке.

В этой статье я расскажу об основах майнинга биткойнов и покажу, как рассчитать затраты и вознаграждение, которое может быть огромным. Я также рассматриваю проблемы отрасли, в том числе вопросы, связанные с использованием энергии и рисками, такими как постоянно развивающаяся среда регулирования криптовалюты.

Биткойн переживает бум

Биткойн вдохновил тысячи криптовалют с момента его запуска в 2009 году, но с точки зрения стоимости он по-прежнему стоит особняком. Несмотря на волатильность его цены, его денежно-кредитная политика обеспечивает некоторую стабильность, ограничивая майнинг до 21 миллиона биткойнов по заранее определенному графику. Несмотря на то, что сейчас в обращении находится почти 19 миллионов биткойнов, вознаграждение за майнинг периодически сокращается вдвое, так что для исчерпания производства биткойнов потребуется до 2140 года.

Хотя другие криптосети также управляют поставками, ни одна из них не смогла повторить популярность Биткойна. По мере того, как инвесторы осваивали этот класс активов, фьючерсные и биржевые фонды Биткойн стали первыми, представленными на регулируемых рынках США и Европы. Вскоре он появился на балансе таких компаний, как Tesla и Overstock. Этот спрос помог увеличить рыночную капитализацию Биткойна до $1 трлн в ноябре 2021 года. В отличие от этого, вторая по популярности криптовалюта, Эфириум, достигла лишь половины этой стоимости.

Биткойн также выделяется из-за операций по добыче полезных ископаемых в промышленных масштабах или ферм, которые он породил. Крупнейшие криптопредприятия с самыми передовыми технологиями ориентированы в первую очередь или исключительно на Биткойн, например ферма Genesis Mining, которая потребляет больше электроэнергии, чем любая другая компания в Исландии. Одной из крупнейших ферм в Северной Америке является техасское предприятие Riot Blockchain, которое занимает три больших склада на 100 акрах земли, содержащих 60 000 компьютеров для майнинга, ориентированных только на биткойны.

Основы майнинга биткойнов

В основе каждой криптовалюты лежит блокчейн, который, по сути, представляет собой электронную книгу, поддерживающую постоянно растущий список записей. Блоки в цепочке — это в основном файлы, в которых записываются такие данные, как транзакции биткойнов, включая информацию о том, какой майнер успешно создал этот конкретный блок. Каждый блок также включает хэш, уникальное 64-значное шестнадцатеричное значение, идентифицирующее его и его содержимое, а также хеш предыдущего блока в цепочке.

Чтобы выиграть блок в большинстве криптовалют, включая Биткойн, майнер должен первым угадать значение хеш-функции, равное или меньшее, чем то, которое Биткойн генерирует для транзакции. По мере того как соревнуются все больше майнеров и развертывается все больше вычислительных мощностей, шансы каждого майнера прийти первым снижаются — текущие шансы составляют один к десяткам триллионов — что помогает обеспечить скорость создания новых блоков, которая в настоящее время составляет примерно один блок каждые 10 минут.

Эта конкуренция между майнерами также коллективно защищает блокчейн, позволяя транзакциям и данным проходить так называемым недоверчивым образом, а это означает, что посредник, такой как банк, не требуется, чтобы гарантировать, что биткойн нельзя будет потратить дважды. Вместо этого сложность поиска правильного хэша и финансовое вознаграждение за успех создают безопасный механизм консенсуса, делая его слишком нерентабельным для взлома злоумышленниками.

Механизм консенсуса, используемый Биткойном, известен как доказательство работы или PoW. Поскольку этот алгоритм в конечном итоге опирается на коллективную мощность тысяч компьютеров, это особенно надежный способ поддержания безопасной и децентрализованной сети. Тем не менее, у него есть недостатки. Самое главное, это исключительно энергоемко. По мере того, как для майнинга используется все больше вычислительной мощности, количество электроэнергии, необходимой как для добычи криптовалюты, так и для поддержания сети, растет.

Некоторые другие криптовалюты, такие как Ethereum, перешли или планируют перейти на другой алгоритм, называемый доказательством доли или PoS. PoS не требует такой же обширной децентрализованной сети майнеров для поддержки своих операций и, таким образом, гораздо менее энергозатратен. Хотя он не так безопасен, его меньшие потребности в энергии могут упростить и удешевить для этих блокчейнов поддержку криптографических приложений следующего поколения, таких как смарт-контракты, невзаимозаменяемые токены и децентрализованные финансы. Биткойн, однако, не объявлял о каких-либо планах по переходу на PoS.

Наконец, в рамках системы управления поставками Биткойн вознаграждение за добычу блока будет сокращено вдвое: с 6,25 BTC за добытый блок после последнего сокращения вдвое в мае 2020 года до 3,125 BTC в 2024 году. , даже перед лицом этого запланированного падения, многое говорит о прибыльности отрасли и ожидании того, что исходная криптовалюта будет продолжать расти. Это также отражает тот факт, что так называемый хешрейт, который измеряет общее количество хэш-угадываний, вычисляемых в данный момент времени в сети, резко упал, когда китайские операторы были вынуждены закрыться в 2021 году. Это создало огромные возможности для новых майнеров. В декабре 2021 года хэшрейт составлял около 175 квинтиллионов хэшей — или 175 экзахэшей — в секунду (ЭХ/с).

Настройка майнинга биткойнов

Ресурсы, необходимые для майнинга биткойнов, включают:

• По крайней мере, один специализированный компьютер (называемый специализированной интегральной схемой или майнером ASIC), который специально разработан для конкуренции и поддержки конкретной криптовалюты.
• Надежный и недорогой источник энергии.
• Надежное интернет-соединение.
• Инфраструктура охлаждения (независимо от того, занимаетесь ли вы майнингом дома или на биткойн-ферме).
• Компьютер, программное обеспечение и технические навыки для организации и мониторинга операций.

Домашний майнинг может состоять только из компьютера и нескольких майнеров ASIC.

Первоначальная популярность Биткойна была в значительной степени обусловлена ​​любителями-одиночками, но теперь они с большей вероятностью присоединятся к виртуальному майнинговому коллективу, такому как Slush Pool или AntPool, чтобы увеличить свои шансы на успех.

Сегодняшняя индустрия более точно представлена ​​​​майнинговой фермой промышленного масштаба, содержащей тысячи майнеров ASIC, размещенных на складе или даже в нескольких складах.

Независимо от того, настраиваете ли вы дома или на складе, среда майнинга будет одинаковой, независимо от масштаба.

Сначала вам необходимо приобрести майнер ASIC, оптимизированный для биткойнов, например, производства Bitmain или Whatsminer. Новые ASIC начинаются примерно с 11 000 долларов, хотя старые модели можно купить подержанными за меньшие деньги. При прочих равных более новые версии генерируют больше терахэшей в секунду, или TH/s, поэтому цель состоит в том, чтобы найти новейший и, следовательно, самый эффективный ASIC, который вы можете себе позволить.

Следующим приоритетом является мощность, которая необходима как для работы, так и для охлаждения ASIC. Учитывая относительно низкие накладные расходы и разницу в стоимости оборудования, цена на электроэнергию становится наиболее важным фактором при расчете итоговой прибыли. Центр альтернативных финансов Кембриджского университета составляет глобальную карту, которая показывает, как отрасль искала дешевую электроэнергию после того, как майнинг был изгнан из Китая, и как в таких странах, как США, Канада и Россия, наблюдался значительный рост хешрейта.

Затем, конечно, вам нужно будет учитывать расходы на размещение и обслуживание вашей работы, поддерживать ее в прохладе, подключать ее к быстрому и надежному интернет-провайдеру и укомплектовывать ее персоналом, если вы не планируете управлять ею самостоятельно.

Что касается дохода, майнеры могут рассчитывать на получение вознаграждения за блок и комиссию за транзакцию (комиссия, которую сеть возмещает успешным майнерам и стимулирует их продолжать подтверждать транзакции), если и когда они выиграют блок. Плата за транзакцию может варьироваться в зависимости от условий сети и того, сколько транзакция готова заплатить за ускоренную обработку, но к концу 2021 года, согласно моему анализу, комиссия в среднем составляла около 0,125 BTC, или около 2% вознаграждения за блок.

Экономика майнинга биткойнов

Чтобы проиллюстрировать финансовые соображения, связанные с добычей биткойнов, на гипотетическом примере, давайте посмотрим на предполагаемые затраты и доход от добычи одного биткойна с помощью одного майнера ASIC.

В этих таблицах представлены типичные расходы и доходы на основе значений за декабрь 2021 года.

Тогда модель выглядит так:

Хэши, необходимые для майнинга одного биткойна:

= Скорость хеширования сети * Секунды в день / Биткойн, добытый в день (включая комиссию)

= 175 EH/с * 86 400 секунд / 918 BTC = ~ 16 471 EH / BTC

Время, затрачиваемое майнером ASIC на добычу одного биткойна:

= ~ 16 471 EH * 10 ^ 6 / (100 TH / с * 60 секунд * 60 минут * 24 часа * 365 дней) = ~ 5,22 года.

Капитальные затраты (Capex):

• Биткойн, добытый за время жизни ASIC = 2,5 года / ~ 5,22 года = ~ 0,48 BTC
• Эффективная цена за биткойн = цена майнера ASIC / биткойны, добытые за время его существования

= 10 858 долларов США / ~ 0,48 BTC = ~ 22 684 долларов США

Операционные расходы (OPEX):

• Стоимость электроэнергии на биткойн = время, необходимое для майнинга одного биткойна * потребление энергии * стоимость = ~ 5,22 года * 365 дней * 24 часа * 3400 * 0,05 доллара США / 1000 = ~ 7778 долларов США.
• Охлаждение и другие накладные расходы на биткойн = 20% стоимости электроэнергии = ~ 1556 долларов США.

Общая стоимость производства на биткойн: = капитальные затраты + электроэнергия + другие операционные затраты на биткойн.

= ~ 22 684 долл. США + ~ 7 778 долл. США + ~ 1 556 долл. США

= ~ 32 018 долларов США

Примечание: итоговые значения округлены. Цифры приблизительны.

Таким образом, в нашей гипотетической операции мы произвели один биткойн с помощью одного майнера ASIC стоимостью примерно 32 000 долларов США в течение пяти лет.

Эта модель также демонстрирует важность масштаба для быстрого возврата первоначальных инвестиций. Для быстрой безубыточности требуется несколько машин, и любой, кто рассматривает возможность инвестирования, должен оценить партнерские отношения с существующими игроками, на долю которых уже приходится часть хешрейта в сети. Если майнер может передать свою вычислительную мощность майнинговому пулу, эти экономические показатели приводят к периоду безубыточности при первоначальной стоимости ASIC примерно в 16-18 месяцев, после чего майнер может получать прибыль до конца срока службы ASIC. .

Риски майнинга биткойнов

Конечно, ни одно новое предприятие не может быть без риска. Поскольку майнерам платят в биткойнах, волатильность цен является основным риском для доходов. Операционные риски включают в себя такие факторы, как потенциальные проблемы с подключением к Интернету, перегрев ASIC и взлом системы, хотя, учитывая размер и безопасность сети Биткойн, риск взлома остается низким.

В первую очередь следует обращать внимание на доступность и надежность электроснабжения. Поскольку электроэнергия занимает центральное место в этой операционной модели, майнерам необходимо очень внимательно следить за избыточностью своих поставок. Хотя Техас превратился в центр отрасли, существуют серьезные вопросы об уязвимости его энергосистемы, которые должны учитывать потенциальные инвесторы.

Регуляторная среда также представляет собой потенциальный риск, как это поняли майнеры в Китае и других странах. Даже страны, которые ранее приветствовали майнеров, такие как Казахстан и Исландия, начали сокращать новые и существующие операции по добыче полезных ископаемых, чтобы управлять спросом на свои энергосистемы. Правительства ряда штатов США, таких как Техас, начали добычу биткойнов, а некоторые зашли так далеко, что предложили производителям стимулы. Но федеральное правительство США сейчас уделяет более пристальное внимание отрасли, поскольку новые требования к налоговой отчетности должны вступить в силу в 2023 году, а Федеральная резервная система усилит контроль за криптовалютными рисками для потребителей, банков и финансовой системы в целом.

Поскольку правила криптовалюты как в США, так и во всем мире все еще очень изменчивы, майнеры должны сохранять бдительность и следить за изменениями, которые могут подорвать их прибыль.

Потребность в энергии при добыче биткойнов вызывает еще одну озабоченность: воздействие добычи на окружающую среду, которое несет как этические, так и репутационные риски. Криптовалюта подвергается резкой критике за углеродный след. New York Times недавно приравняла общую мощность, ежегодно потребляемую биткойнами, к тому, что потребляет Финляндия за один год. Дело в том, что даже самая эффективная операция по добыче биткойнов требует примерно 155 000 кВтч для добычи одного биткойна. Для сравнения, в среднем домохозяйство США потребляет около 900 кВтч в месяц.

Климат больше не является нишевой проблемой. Согласно недавнему отчету Deloitte, сокращение выбросов углерода в настоящее время является всеобщим приоритетом, и бренды реагируют на это. В мае 2021 года Tesla, которая была крупным инвестором в биткойн, объявила, что приостановит покупки с использованием биткойнов из-за экологических проблем. С тех пор компания заявила, что возобновит прием биткойнов, как только подтвердит, что не менее 50% операций по добыче биткойнов используют возобновляемые источники.

Криптоиндустрия тоже начала реагировать. Многие из крупных производителей обязуются перейти на возобновляемые источники энергии либо путем прямых закупок, либо путем приобретения углеродных кредитов. Такие компании, как Great American Mining и Crusoe Energy, также разработали способы использования майнинговыми фермами энергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую, например сжигание природного газа на нефтяных месторождениях, избыточная солнечная или ветровая энергия, которая не может быть сохранена, или гидроэнергия, вырабатываемая переливами. из плотин. Эта стратегия, конечно, эффективна только до тех пор, пока майнинг криптовалюты не увеличивает спрос в процессе.

Биткойн-майнинг: новая возможность

В то время как экономика майнинга биткойнов в масштабе очень привлекательна, производители должны учитывать их нормативный и экологический контекст. Для новых участников, таких как энергетические компании, включение майнинга биткойнов в существующие операции для лучшего управления собственной выработкой энергии предлагает уникальную возможность использовать общественное мнение в дополнение к избыточным ресурсам.

Кембриджский университет обнаружил, что около 40% майнинга PoW уже осуществляется за счет возобновляемых источников энергии, но необходимо значительно увеличить эту цифру. Компании с экологически сознательными энергетическими решениями могут сыграть важную роль в этом, а также получить значительные выгоды.