Основные моменты

  • Новый подход к снижению энергетического сокращения

Поскольку возобновляемые формы производства энергии видят существенное повышение эффективности, возникает растущий вопрос о том, что делать, когда солнечная батарея или ветряная мельница производят больше энергии, чем необходимо в данный момент. Хранение энергии в сети или в батареях может быть дорогостоящим, неэффективным или невозможным, поэтому обычным делом является просто прекращение производства энергии — практика, известная как «сокращение».

Установив микросхемы, известные как «ASIC», индустрия возобновляемых источников энергии может использовать эту «избыточную» энергию в качестве дополнительного источника дохода, используя ее для защиты сети Биткоин, которая будет преобразовывать электричество в деньги по рыночной стоимости в процессе. называется «майнинг».

Эта статья предназначена для того, чтобы проинформировать читателя о масштабах проблемы сокращения, сосредоточенной на Китае, кратко обсудить варианты решения проблемы сокращения и обрисовать потенциальные выгоды от использования чипов ASIC в качестве инструмента, помогающего смягчить будущее сокращение.

Что такое переменная возобновляемая энергия?

Переменная возобновляемая энергия (VRE) — это источник возобновляемой энергии, который не обязательно доступен, когда он может понадобиться пользователю. Это в отличие от энергии по требованию, генерируемой атомной или угольной электростанцией, которая доступна в любое время. Две наиболее распространенные формы VRE — солнечная и ветровая.

солнечная является самым быстрорастущим источником VRE в мире по состоянию на 2017 год, причем Китай является ведущим мировым поставщиком солнечных панелей. Солнечное сокращение в Китае составило около 6-7 процентов в 2017 году, что означает, что они намеренно закрывали панели 6-7 процентов времени из-за перепроизводства.

ветер является следующим по величине источником VRE, причем Китай вновь лидирует в мире по использованию ветра. Сокращение ветра в Китае составило 12 процентов в 2017 году.

гидроэлектрический энергию можно считать, по крайней мере, сезонно-переменной, с сокращением в Китае до 31 ТВтч в 2016 году, или около 2-3 процентов.

Насколько велика проблема сокращения?

В 2017 году Китай произвел 188 ТВтч солнечной энергии (1,9% от общего объема произведенной энергии) и в среднем сократил 6-7%, или около 11 ТВтч. Это число не включает снижение эффективности солнечной панели в результате загрязнения воздуха, что означает, что общая неэффективность солнечной энергии была выше. Кроме того, в некоторых районах Китая уровень сокращения сократился до 22 процентов. Множество факторов, таких как перепроизводство, перегрузка при передаче или отсутствие доступа к передаче, вызывают сокращение VRE.

При средней китайской цене на электроэнергию в размере 0,08 долл. США / кВтч (в США в среднем около ~ 13 долл. США / кВтч) 11 кВтч солнечной электроэнергии стоит около 880 млн. Долл. США, хотя оптовая электроэнергия, как правило, продается в сеть по более низкой цене (в США, это около $ .03-.04 / кВтч). По оптовым ценам в США 11 ТВтч стоили бы 330-440 миллионов долларов.

Китай сократил 12 процентов своей энергии ветра в 2017 году, или примерно 41,9 ТВтч. С нашей оценкой в ​​0,08 долл. США / кВтч избыточный ветер в Китае в 2017 году стоил 3,34 млрд долларов. Даже если бы они могли продавать энергию по цене 0,001 долл. США / кВтч, Китай потерял бы 41,9 млн. Долл. США, отключив ветряные мельницы.

Сокращение ветра Китая 2010-2016

Чтобы представить это в перспективе, количество энергии ветра и солнца, сокращенной в Китае в 2017 году, могло бы привести в действие всю страну Ирландия в течение двух лет. Если мы добавим сокращенную гидроэнергетику с 2016 года, она увеличится почти до 4 лет.

У Европы также есть проблема с сокращением VRE. Германия сократила 3,7 ТВтч в 2016 году. Средняя стоимость электроэнергии в Германии в 2016 году составила 29 евро / кВтч, что означало, что если бы они могли продавать энергию по средней цене, вместо того чтобы отключить свою электроэнергию, они могли бы заработать евро 1,073 миллиарда долларов (1,2 миллиарда долларов).

Калифорния VRE Сокращение Статистика 2016-2019

Сокращение VRE в Калифорнии может иногда достигать 20-30 процентов в определенные периоды, при этом общий годовой уровень сокращения составляет 1-3 процента (и увеличивается) с 2015-2017 гг., Или до 0,3 ТВт-ч. В первом квартале 2018 года в Калифорнии сократились 0,13 ТВт-ч, потеряв около 16,8 млн. Долл. США, если бы они могли продать электроэнергию за 0,13 долл. США / КВтч, или 3,9-5,2 млн. Долл. США по оптовой цене.

Какие есть текущие решения?

На столе остается много денег, хотя цена на электроэнергию была бы ниже наших оценок, если бы она производилась и использовалась более эффективно. Двумя наиболее распространенными решениями для сокращения являются использование аккумуляторов для хранения избыточного электричества и улучшение управления сетью, например, перемещение электроэнергии для продажи в другие страны. Батареи дороги, требуют много ресурсов для строительства и теряют от 10-25 процентов электроэнергии на тепло во время зарядки. Потери эффективности при транспортировке электроэнергии оцениваются примерно в 8-15 процентов.

Что такое чипы ASIC?

ASIC расшифровывается как специализированная интегральная схема. Это компьютерные микросхемы, предназначенные для максимально эффективного выполнения одной функции. Микросхемы SHA256 являются возможным дополнительным решением, помогающим сократить сокращение VRE.

Чипы ASA SHA256 потребляют электроэнергию и производят хэши SHA256, которые используются для защиты сети Биткоин и оплачиваются сетью в Биткоине за выполненную работу. Одна ASIC Bitmain S9 потребляет 1,375 кВт-ч электроэнергии с коэффициентом полезного действия ~ 0,1 Дж / Гигаш. В 2017 году стоимость одного чипа S9 ASIC составляла 2000 долларов.

Эти чипы и сеть Биткоин предназначены для преобразования самой дешевой электроэнергии, доступной напрямую, в деньги, что делает их фантастическим кандидатом для сокращения VRE. Сеть Биткоин будет оплачивать все сокращенное электричество, которое может получить.

Математическое время

В этом разделе будет предпринята попытка вычислить нижнее значение, которое могло бы быть получено из урезанной солнечной / ветровой энергии в Китае в 2017 году с использованием чипов ASIC для защиты сети Биткоин.

Предположения / Входы:

  1. Каждая капля сокращенного электричества вместо этого сжигается с помощью ASIC, что означает, что каждый VRE имеет ASIC, установленные поблизости. ASIC используются спорадически только для сокращаемой энергии
  2. Сгенерированный BTC немедленно конвертируется в доллары США. Увеличение BTC в 2017 году дало бы более высокую стоимость в долларах.
  3. 1-процентная плата идет операторам пула майнинга BTC. Эти операторы покупают хэш-мощность у ASIC и выполняют административную работу за 1 процентную плату. Они выплачиваются пропорционально работе, проделанной ASIC.
  4. Закупочная цена ASIC в 2017 году составила 2000 долларов за 14 тераш / с (TH / S).
  5. Средний хэшрейт BTC в 2017 году составил 8,4927 Exahash / секунду (1,6657 в начале года, 14,3257 в конце).
  6. Средняя цена BTC в 2017 году составила 2660 долларов. Эта цена игнорирует огромный скачок цен с октября 2017 года по декабрь 2017 года, который привел бы к повышению средней цены примерно до 10 000 долларов США за BTC. Мы также игнорируем прибыль от комиссий за транзакции.
  7. Стоимость электроэнергии равна 0, потому что она была бы сокращена, и мы предполагаем, что у энергетических компаний есть свои собственные ASIC. Они продают электроэнергию напрямую в сеть BTC.

Если бы мы смогли сжечь все 11TWh сокращенного солнечного электричества в Китае, мы могли бы выполнить следующие шаги, чтобы увидеть стоимость USD, которую мы могли бы получить. Помните, что приведенные выше консервативные предположения используются в попытке недооценивать прибыль.

Во-первых, давайте посчитаем прибыльность одного чипа ASIC, работающего в течение часа. Выпуск BTC в секунду в 2017 году составил 12,5 / 600, или 0,021 BTC / секунду.

Это дает нам прибыль в час, которую может принести 1 микросхема ASIC, игнорируя инвестиционные затраты и наши входные данные, которые достигают примерно 0,32 долл. США / час. Далее, давайте посмотрим, сколько часов нам нужно для работы ASIC, чтобы сжечь все электричество. Мы используем 1,375 кВт-ч на ASIC.

Наконец, мы можем включить часы ASIC и прибыль в час для ASIC в приведенное ниже уравнение, чтобы вычислить общую прибыль, вычтя стоимость покупки ASIC и использования их в течение всего года. Мы не сожгли бы все часы ASIC сразу.

При инвестициях в чипсеты ASIC в январе 2017 года в 1,8 млрд. Долл. США прибыль от сокращенной солнечной энергии в Китае за год составила бы около 778 171 945 долл. США. Прибыль от 41,8 ТВт-ч сокращенной ветроэнергетики при инвестициях в ASIC в размере 6,9 млрд. Долларов была бы где-то на уровне 2,96 млрд. Долларов. Для справки, Китай планирует потратить 360 миллиардов долларов на возобновляемые источники энергии к 2020 году.

Инвестирование 5 миллиардов долларов в микросхемы ASIC, безусловно, привело бы к увеличению общего хэшрейта и снижению прибыльности, но я попытался объяснить это, используя чрезмерно консервативные оценки для других параметров и предполагая, что ASIC использовались спорадически, когда вместо того, чтобы работать, была сокращенная энергия их постоянно.

Принятие этой формулы и ее применение к сегодняшнему хэшрейту сети (45,67 Exahash) и цене BTC (3 436,89 долл. США) при покупке и использовании ASIC 2017 года (14 TH / S) по сегодняшней цене 300 долл. США за S9 ASIC дает расчетную прибыль в размере 351 851 722 долл. США из 11 ТВтч. сокращенной солнечной электроэнергии и предполагаемой прибыли в размере 1,34 млрд. долл. США из 41,8 ТВт-ч сокращенной энергии ветра.

Заключение

Расчет прошлых значений того, что производители VRE мог бы сделать если бы они интегрировали микросхемы ASIC, по своей сути неточны, но выводы выглядят следующим образом.

Представляется целесообразным интегрировать микросхемы ASIC с источниками VRE во время развертывания — например, встроив их в установки с солнечными батареями — чтобы помочь разгрузить избыточную энергию, а не сократить ее. Начните с прогнозирования максимальной сокращаемой электроэнергии на VRE в киловатт-часах в данный момент времени и работайте в обратном направлении, чтобы выяснить, сколько ASIC следует включить, используя формулу выше. В то время как хэшрейт биткоинов увеличился, а цена снизилась в 2018 году, цена чипа 14 TH / S ASIC существенно упала примерно до 300-400 долларов, а цена высокопроизводительных чипов ASIC, которые получают 28 TH / S, составляет около 1000 долларов. Есть существенная сумма денег, которая будет сделана с помощью ASIC, работающих на VRE, вместо того, чтобы ограничивать энергию.

Тем не менее, существуют серьезные регуляторные и бюрократические барьеры для установки ASIC. По крайней мере, в США почти все производители VRE имеют соглашения с энергосистемой, чтобы она платила производителям за сокращенную электроэнергию, но это усугубляет проблему и делает общее производство энергии еще менее эффективным и более дорогим для потребителей. Кроме того, надежность ASIC и затраты на приобретение такого большого количества из них могут быть затруднены, поскольку технология продолжает развиваться, и поставщики конкурируют, чтобы достичь технологического предела производства чипов (в настоящее время около 7 нм).

Благодаря правильно интегрированным микросхемам ASIC VRE станут еще более эффективными и конкурентоспособными по сравнению с загрязняющими источниками энергии, что увеличит темпы, с помощью которых мы перейдем от глобального производства энергии к более чистым методам, еще больше снизим цену на энергию для потребителей и еще больше уменьшим выбросы CO2.

Фил Гейгер является независимым экономистом биткоин, менеджером проектов и разработчиком бизнеса, вошедшим в список авторов биткоинов Medium. Его цель — стать толчком для того, чтобы люди впервые попробовали Биткоин, обучая экономике, описывающей его рост.