Hoeveel energie verbruikt een blockchain eigenlijk?
In april van dit jaar is een artikel gepubliceerd in het journal ‘Current Opinion in Environmental Sustainability’ met als titel ‘Sustainability of bitcoin and blockchains’ door Harald Vranken. Dit artikel behandelt de vraag of het systeem achter de bitcoin duurzaam is gezien de energie die nodig is voor het zogeheten principe van ‘mining’. Hoe scoort de blockchain eigenlijk in het actuele debat over duurzaamheid en welke ontwikkelingen ziet Vranken?
Ontwikkeling in hardware
De hardware achter het ‘minen’ van bitcoins kent tot dusver vier generaties:
- CPU (Central Processing Unit) vanaf de start in 2008
- GPU (Graphical Processing Unit) werden vanaf 2010 meer gebruikt
- FPGA (Field Programmable Gate Arrays) vanaf 2011
- ASIC (Application-Specific Integrated Circuits) vanaf 2013
De motor achter deze evolutie is de hogere computerkracht, bijvoorbeeld dankzij de mogelijkheid tot meer parellele berekeningen. Deze extra rekenkracht laat zich direct vertalen in de effectiviteit bij het minen van bitcoins. Over hoe deze trend zich verder door gaat zetten kunnen we voorlopig enkel speculeren. Echter, dat de ontwikkeling tot nu toe al een uitgesproken verschil maakt blijkt wel uit onderstaande tabel met daarin het aantal ‘hashes per joule’.
De software
Één van de redenen waarom het minen van bitcoins veel energie kost is het het proof-of-work concept: het vergt (zeer) veel rekenkracht en daarmee dus veel energie. De keerzijde is natuurlijk het voorkomen van ‘double spending’ en een overall veilig(er) systeem. Wat zou een alternatief kunnen zijn voor het energieslurpende proof-of-work principe?
Het artikel van Vranken spreekt over een proof-of-stake concept in plaats van het proof-of-work concept. Hierbij moet de eigenaar van de bitcoins bewijzen dat deze van hem/haar zijn, waarbij een tijdsaanduiding gebruikt wordt in plaats van de nonce. Daarnaast spreekt Vranken van een proof-of-space concept, waarbij de miner een specifieke hoeveelheid geheugen heeft om bewijs te genereren. Een laatste is proof-of-space-time, waarbij bewezen moet worden dat de data over een bepaalde tijd opgeslagen is geweest. Allemaal alternatieven, met een andere belasting voor de energieconsumptie.
Hoeveel energie
Het globale verbruik voor het minen van bitcoins ligt momenteel tussen de 3 en 16 petajoule (PJ) per jaar. In het minst gunstige scenario staat dit gelijk aan de energie die vrijkomt bij de ontploffing van een indrukwekkende vier megaton aan TNT. Om het verbruik in perspectief te plaatsen presenteert het artikel cijfers over het energieverbruik van andere sectoren in het huidige systeem. 500 PJ voor het delven en hergebruiken van goud, 40 PJ voor het printen en slaan van geld en 2340 PJ voor het bankwezen in zijn geheel.
Het globale verbruik voor het minen van bitcoins ligt tussen de 3 en 16 PJ per jaar
In ontwikkeling
Enerzijds klinkt 3-16 PJ per jaar voor het minen van bitcoins dus relatief laag. Anderzijds zal dit getal in de komende jaren, als de populariteit van de bitcoin toeneemt, nog hoger worden. Duidelijk is ook dat de ontwikkelingen in hard- en software van invloed zijn op het energieverbruik binnen een blockchain. Hoe dan ook, bij de ontwikkeling van een blockchain verdienen het (verwachtte) energieverbruik en de verschillende mogelijkheden om hierin te sturen altijd de aandacht.
