Sinds Tesla bitcoin niet langer als betaalmiddel accepteert, woedt het debat over de klimaatimpact van de populaire cryptomunt weer volop. Experts Computerwetenschappen Belén Bermejo González en Carlos Juiz Garcia vergelijken de ecologische voetafdruk van bitcoin en die van traditionele banksystemen. Een analyse.
De aankondiging van de controversiële techmagnaat Elon Musk dat Tesla bitcoin dan toch niet als betaalmiddel zal accepteren, heeft het debat over cryptomunten en hun energieverbruik heropend.</
Musk wijst op de klimaatimpact van de digitale munt. Zijn beweringen gaan rechtstreeks in tegen het geloof dat bitcoin een ecologisch betaalmiddel is, aangezien het volledig digitaal is. In tegenstelling tot papiergeld hoeven er geen bomen geveld te worden om het te maken, en er moeten geen metalen ontgonnen worden. Er hoeven ook geen transacties worden verricht in bankkantoren.
Hoe werkt bitcoin?
Bitcoin is een gedecentraliseerde valuta. Dat betekent dat het niet wordt uitgegeven en beheerd door officiële instellingen, zoals regeringen of centrale banken. Er zijn ook geen tussenpersonen nodig voor de uitgifte of afwikkeling van valuta's, noch voor de validering van transacties. Daardoor is het een munt met lage betalingstarieven. Dat is de voornaamste aantrekkingskracht van bitcoin.
In andere woorden: we kunnen bitcoin definiëren als een elektronische virtuele munt, zonder fysieke manifestatie zoals munten of biljetten. De cryptomunt bestaat bij gratie van het ecosysteem van bitcoin. Dat wordt gevormd door een netwerk van gebruikers die met elkaar communiceren via een internetprotocol.
Een gecodeerde softwaretoepassing stelt gebruikers in staat om bitcoins op te slaan en over te schrijven om goederen te kopen en te verkopen, of om ze om te wisselen voor andere valuta. Ook de uitgifte van bitcoins vindt plaats op het internet, via een proces dat “mining” heet. Die term verwijst naar de processen waarmee de grondstoffen voor munten verkregen werden in lang vervlogen tijden.
Vanwege de enorme herwaardering van cryptovaluta zijn er verschillende parallelle economische, financiële en zelfs ethische debatten ontstaan. Maar een van de grootste problemen met bitcoin blijft dat het te veel stroom verbruikt. Het was onder meer persagentschap Reuters dat Elon Musk hypocrisie verweet omdat hij duurzame energie verdedigde, maar wel inzette op bitcoins.
Bitcoins minen
Het minen of delven van bitcoins is gebaseerd op een intensief validatieproces, dat enorm veel rekenkracht vereist. De encryptie en de cryptografische functies van het proces, die veiligheid, privacy en anonimiteit garanderen, vereisen intensieve computertaken.
Bitcoin-transacties tussen gebruikers verlopen via het netwerk en worden geregistreerd dankzij blockchain-technologie. Hierbij wordt een kopie (volledig of gedeeltelijk) van deze bewegingsgeschiedenis opgeslagen in elk knooppunt (of block) van het netwerk.
Zelfs als we de rekenkracht die nodig is om bitcoin-transacties te maken buiten beschouwing laten - terwijl die allesbehalve verwaarloosbaar is - vereist het minen specifieke hardware dat grote hoeveelheden elektrische stroom verbruikt.
Afhankelijk van de methodologie en berekeningen van verschillende auteurs, variëren de schattingen van het totale stroomverbruik. Zo lijkt de schatting van het totale stroomverbruik volgens een studie van Adam Back, een van de vaders van bitcoin, redelijk conservatief. Hij klokt af op 4,3 gigawatt. Aangezien andere schattingen ook energieverlies tijdens het minen opnemen in de berekening, kan het werkelijke stroomverbruik van bitcoin hoger zijn. Digiconomist bijvoorbeeld, kwam begin 2020 uit op 7,9 gigawatt.
Als we die cijfers gaan vertalen in een tastbare realiteit, drijft de ecologische analyse de voorstanders van cryptomunten in het nauw. Volgens cijfers van het Centrum voor Alternatieve Energie van de Universiteit van Cambridge verbruikt Bitcoin in een jaar tijd meer energie dan Argentinië of Nederland. Als bitcoin een land was, zou het tot de top 30 van grootste energieverslindende landen ter wereld behoren.
Energie-efficiëntie van miningapparaten
De hardware om bitcoins te delven is al aan zijn vierde generatie toe. Aanvankelijk gebruikten miners gewone computerservers, waarbij de berekeningen gemaakt werden door de CPU (central processing units). Die eerste generatie had relatief weinig computerkracht, en verbruikte dus ook minder stroom.
Eind 2010 stak de tweede generatie de kop op, toen miners GPU’s (graphics processing units) begonnen te gebruiken. GPU's zijn ontworpen om berekeningen uit te voeren met een grotere parallelliteit (op basis van grafische technologieën), die efficiënt kunnen worden gebruikt voor het minen van bitcoins.
Nauwelijks een jaar later arriveerde de derde generatie, toen miners overschakelden op FPGA-apparaten (Field Programmable Logic Gate Arrays). Die apparaten konden aangepast worden voor hun specifieke rekentaken, waardoor de rekenkracht en efficiëntie toenamen.
De vierde generatie verscheen begin 2013 met de introductie van Application Specific Dedicated Integrated Circuits (ASIC's), die zijn geoptimaliseerd om cryptografische berekeningen zo efficiënt mogelijk uit te voeren.
Het zijn echter niet de machines die zorgen baren, maar het gebruik dat ervan wordt gemaakt.
Bitcoin en klimaatverandering
Het is duidelijk dat bijna elk internetgebruik tegenwoordig (een e-mail sturen, scrollen door sociale netwerken, geld sturen via uw bank... ) bijdraagt aan de uitstoot van CO2 in de atmosfeer. Bitcoin verergert dat probleem.
Het Centrum voor Alternatieve Energie van de Universiteit van Cambridge gebruikt de zogenaamde Bitcoin Electricity Consumption Index (BECI) om uw energieverbruik te berekenen. Op het moment van schrijven staat de BECI op 150 TWh. De maximum- en minimumschattingen lopen sterk uiteen en bedragen momenteel respectievelijk 516 TWh en 47 TWh.
Volgens een Cambridge-rapport van september 2020 is bijna 40 procent van de energie gebruikt voor het minen van cryptomunten hernieuwbaar. Dat is een goed percentage vergeleken met andere stroomverbruikers, al lijkt het niet genoeg als we de echte ecologische voetafdruk van bitcoin berekenen.
Als we de schatting van de Cambridge-studie gebruiken, komt meer dan 90 TWh van niet-hernieuwbare energie. Volgens de EPA is het elektriciteitsverbruik uit niet-hernieuwbare energie daarom ongeveer gelijk aan het jaarlijkse verbruik van 10 miljoen huishoudens. De jaarlijkse CO2-uitstoot van bitcoin is momenteel gelijk aan 7 miljard smartphones die worden opgeladen, één per inwoner van de planeet.
Voorstanders van bitcoin verstoppen zich achter het energieverbruik van traditioneel bankieren. Dat omvat niet alleen de technologieën en transacties, maar ook geldtransport en kantoren, enz.
De ceo van het bedrijf Securitize stelt dat het traditionele banksysteem, inclusief bankautomaten, ongeveer 100 TWh per jaar verbruikt. Dat is nog steeds een derde minder dan het verbruik van bitcoin. Een andere paradox is dat het traditionele banksysteem kantoren sluit, werknemers ontslaat en tegelijkertijd investeert in elektronisch bankieren.
Het is niet al goud wat blinkt (ook bitcoin niet)
Als bitcoin effectief mainstream zou worden, zou de energievraag voor transacties de lucht in schieten, dat geven alle projecties aan. Het idee dat het energieverbruik van bitcoin zal toenemen naarmate de munt stijgt in waarde, is niet louter een aanname. Dat blijkt ook uit de cijfers.
Aangezien het energieverbruik van bitcoin toeneemt naarmate de prijs stijgt, kan worden aangenomen dat het probleem zou verdwijnen als de prijs van bitcoin zou dalen, omdat de financiële prikkel om bitcoin te minen dan zou worden verminderd.
Alle energieschattingen en onderliggende veronderstellingen zijn echter onderhevig aan onzekerheid. Het is een uitdaging om het gebruikte type van computers, de bron van elektrische stroom en de werking van miningapparaten te bestuderen, aangezien bitcoin-miners in het geheim opereren.
Miners kunnen bijvoorbeeld hun deuren sluiten en tijdelijk de voorkeur geven aan bepaalde apparaten, als reactie op schommelingen in elektriciteitsprijzen en de geldmarkt. Wanneer de elektriciteitskosten hoger zijn dan de inkomsten uit het minen, zoals tijdens de covid-19-pandemie, vallen ze voor vergelijkbare praktijken van de traditionele financiële markten... maar dat is een ander verhaal.
Belén Bermejo González en Carlos Juiz Garcia behaalden een doctoraat in de Computerwetenschappen aan de Universiteit van de Balearen. Hun onderzoek is gericht op het verbeteren van de balans tussen energieverbruik en prestaties van gevirtualiseerde servers.
Deze analyse is oorspronkelijk verschenen bij IPS-partner The Conversation.
