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Electricity

Like electricity through a body
Your father he’s a rich man
And he’s got many questions
He always wakes up with you in his head
He always wakes up with you in his head
And did you ever ask him how he feels?

Electricity

“Lotus” Album

Elisa, February 2004

Pochi giorni fa Elon Musk, fondatore di Tesla, ha riportato alla ribalta uno dei temi più controversi legati al Bitcoin: il consumo energetico ed il suo impatto ambientale, un argomento che, oltre ad essere estremamente attuale, polarizza fortemente i punti di vista.
Cerchiamo dunque di scomporre questo tema nelle sue componenti fondamentali.

Dove avviene il mining di Bitcoin?

Dalla Mining Map dell’Università di Cambridge si evince come l’attività di mining sia concentrata prevalentemente in Cina (65% del totale), seguita dagli Stati Uniti (7%) e dalla Russia (7%). Con riferimento alla Cina, le regioni divenute mining hub sono caratterizzate da bassa densità abitativa e forte sovrapproduzione di energia, di diversi tipi. Sulla base delle fonti energetiche utilizzate, si possiamo raggruppare in due categorie: Xinjiang e la Mongolia Interna (in quest’ultima il mining di Bitcoin è stato recentemente reso illegale ed alcune facilities sono state chiuse), dove la rete elettrica è prevalentemente alimentata a carbone ma dove l’utilizzo di rinnovabili è comunque importante (35% eolico, 30% solare), e le province di Sichuan e Yunnan, dove è prevalente l’uso di energia idroelettrica e dove i miners si spostano durante la stagione delle piogge.

Quanta energia consuma?

Il mondo genera 160.000 Terawatt per hour di energia all’anno. Di questo importo, circa il 30%, non è consumato. Il Bitcoin consuma circa 114 Terawatt per Hour all’anno – equivalente a circa 0.25% dell’energia mondiale non consumata. Di seguito il totale scomposto per categorie di consumo, da Galaxy Digital.

Come consuma energia il Bitcoin?

I mainstream media, tra cui Bloomberg e New York Times, analizzando il fenomeno, hanno puntato il dito contro gli elevati “costi energetici per transazione” di Bitcoin, affermando che questi ultimi sono 10.000 volte più elevati, ad esempio, di quelli legati ad una singola transazione effettuata dal processore di pagamenti Visa; ipotizzano inoltre che il numero di transazioni continui a crescere esponenzialmente nel tempo.
Tuttavia, come nota Nic Carter, partner presso Castle Island Ventures (fondo VC con focus su public blockchains), vi sono due assumptions incorrette nel ragionamento sopra: in primis l’80%-90% del consumo energetico di Bitcoin non è legato al numero di transazioni bensì all’emissione di nuove monete (coin issuance), mentre la quantità di energia necessaria per validare le transazioni è invece minima.
Ricordiamo anche che la politica monetaria della criptovaluta prevede che il processo di emissione di nuovi Bitcoin sia finito: l’88.7% del totale è già stato minato, ed ogni 4 anni il tasso di emissione di nuovi Bitcoin è dimezzato (halving), per cui la componente di “ricompensa” dei miners dovuta all’issuance è strutturalmente in diminuzione così come il consumo di energia ad esso associato.
Inoltre, la seconda assumption incorretta è stimare che il numero di transazioni possa crescere esponenzialmente prendendo come proxy la crescita di altre tecnologie. Il Bitcoin è un settlement e non un payment network, per cui il cap massimo di transazioni rimarrà sotto il milione al giorno (attualmente il numero stimato si attesta tra le 300-500k transazioni).

Quanta CO2 emette Bitcoin?

Calcolare il consumo energetico di Bitcoin è relativamente facile, in quanto quest’ultimo dipende dall’hashrate (potenza di calcolo totale utilizzata per estrarre la moneta). Questo deriva direttamente dall’estrema trasparenza che caratterizza il mondo decentralizzato delle blockchain. Risulta invece più arduo stabilire con certezza quanta anidride carbonica è emessa nel processo. Secondo un report di Coinshares del 2019 il 73% circa del consumo di energia di Bitcoin proviene da rinnovabili, principalmente a causa dell’abbondante presenza di energia idroelettrica in primari mining hubs locati nel Sud Est della Cina e in Scandinavia. Un rapporto più recente del Settembre 2020 dell’Università di Cambridge stima invece che la percentuale di rinnovabili utilizzate nel processo si attesti al 39% circa.

Per contestualizzare, pur utilizzando la stima più conservativa, il mix energetico di Bitcoin sarebbe comunque più environment friendly (quasi il doppio) di quello legato alla generazione di elettricità del 2020 negli US, dove l’uso di rinnovabili si attesta al 20% (si veda il grafico qui a lato, fonte US Energy Information Administration).

A titolo esemplificativo riportiamo, di seguito, il mix di fonti energetiche utilizzate per alimentare le varie industrie negli Stati Uniti.

L’industria dei trasporti risulta essere efficiente solo al 24% (energy services) mentre il restante 76% viene sprecato (rejected energy). Il focus collettivo viene giustamente messo sull’efficientare il consumo energetico del settore dei trasporti e non sul cercare di limitare il settore stesso. Infatti è innegabile che il Bitcoin, come qualunque altra industria che aggiunge valore alla società, consumi risorse. Sarà compito della crypto community affrontare le problematiche legate al mix energetico ed al loro impatto sull’ambiente, proporre alternative efficienti ed incentivare i miners a ridurre ulteriormente il carbon footprint delle proprie operations.
Proprio in questa direzione si è mosso di recente Michael Saylor, CEO della business intelligence firm Microstrategy quotata al Nasdaq e forte promotore di Bitcoin, organizzando un incontro tra le principali mining firms del Nord America ed Elon Musk. Lo scopo del meeting è stato quello di porre le basi per la formazione di un “Bitcoin Mining Council” per promuovere maggiore trasparenza nel settore relativamente al mix energetico utilizzato ed accelerare lo shift in direzione ESG a livello globale.

Una visione alternativa: il Bitcoin come promotore di clean energy

Da un punto di vista prettamente industriale i miners di Bitcoin si stanno focalizzando sempre di più sull’utilizzo di stranded energy (letteralmente “energia incagliata”), che si distingue in:

  • On-grid energy: si riferisce alla situazione in cui sussistono sbilanciamenti tra la domanda e l’offerta di energia, soprattutto nel caso dell’energia prodotta con le rinnovabili, e si tende a compensare i momentanei periodi di overproduction bruciando l’energia in attività che, molte volte, non sono produttive.
  • Off-grid energy: energia prodotta in luoghi dove non è disponibile una rete di distribuzione.


Il mismatch dovuto alla on-grid energy è la principale ragione per la quale moltissime “miniere” di Bitcoin sono situate in alcune regioni della Cina che sono scarsamente popolate e dove sussiste un’enorme sbilanciamento tra l’energia prodotta e quella richiesta. In queste regioni, inoltre, le reti di distribuzione sono particolarmente obsolete e faticano a re-dirigere l’energia elettrica verso i centri abitati più popolosi. In un simile contesto, una “miniera” di Bitcoin attaccata ad una centrale elettrica serve ad efficientare il consumo energetico e in certi casi a ridurne lo spreco. In ogni caso non vi è competizione tra gli utilizzatori finali: quando la domanda e l’offerta sono bilanciate, l’energia va a chi è disposto a pagarla di più (tipicamente le industri pesanti come le acciaierie), quando c’è sovracapacità viene invece convogliata verso chi può garantire un consumo costante e affidabile (i miners).

Partendo da queste considerazioni, ci si potrebbe spingere ad argomentare che il Bitcoin mining permetterebbe perfino di accelerare la transizione verso le energie rinnovabili. L’energia eolica e solare, infatti, portano con loro un grave svantaggio: non offrono energia in modo costante durante 24 ore. Basti ad esempio pensare al solare: il picco di produzione è nelle ore centrali della giornata, mentre il picco di consumo energetico è alla sera. Attualmente le super-batterie riescono in parte a risolvere il problema dello stoccaggio energetico delle rinnovabili. I Bitcoin miners potrebbero diventare i “buyer of last resort” per wind e solar farms. Se ci pensate sono un formidabile complemento al processo di generazione e stoccaggio: i miners possono accendere e spegnere le macchine a loro piacimento (contrariamente alle acciaierie), utilizzano un flusso costante di energia (il loro consumo è prevedibile al 100%) e possono essere virtualmente posizionate in qualsiasi parte del globo (dall’Islanda all’Arabia Saudita).

La competizione spingerà poi i miners verso le forme di energia più a basso costo. Già oggi il “Levelized Cost of Energy” o LCOE (una misura del costo netto medio della generazione di elettricità per un impianto nel corso del suo ciclo di vita) per molte rinnovabili sta scendendo al di sotto del livello di costo dei principali combustibili fossili (tabella qui a lato).

I problemi più comuni delle fonti di energia rinnovabili (supply energetica intermittente, congestione della rete, efficacia dello storage) potrebbero essere risolti introducendo nell’equazione un buyer di energy molto particolare: il Bitcoin miner.

Il consumo di energia del Bitcoin è economicamente e socialmente accettabile?

Anche in questo caso è doverosa una premessa. Il Bitcoin è una tecnologia relativamente nuova che non va a sostituire semplicemente un sistema esistente. Il Bitcoin è simultaneamente un settlement layer interamente decentralizzato, store of value e un mezzo di scambio. Non possiamo certamente negare che il Bitcoin network consumi un quantitativo sostanziale di energia, ma un aspetto rilevante è che la struttura del suo network lo rende robusto e sicuro. Questo porta con sé dei costi energetici che devono essere controbilanciati dai vantaggi economici e sociali che esso comporta.

Il Bitcoin network rappresenta un’alternativa a molti servizi del sistema bancario tradizionale, come ad esempio traffico pagamenti, detenzione dei risparmi e settlement. La parte del sistema bancario che si sovrappone agli utilizzi del Bitcoin ha quattro aree principali dove consuma energia: banking data centers, la rete di filiali, gli ATM e i data center legati alle carte di credito. Galaxy Digital stima che sommando queste componenti si arriva 263.72 TWh/Anno di energia consumata. Il sistema Bancario tradizionale consuma quindi 2.3 volte più energia di quanto lo faccia il Bitcoin (263.72 contro 113.89 TWh per anno).

Il Bitcoin viene anche considerato come una riserva di valore paragonabile all’oro. Partendo dal “The World Gold Council’s report titled Gold and Climate Change” del 2018, si possono produrre delle stime in merito al consumo energetico legato all’estrazione dell’oro. L’industria mineraria per tradizione non ha mai dato molta trasparenza, quindi le stime che forniremo sono basate sull’assunzione che l’industria dell’oro sia allineata, in termini di “carbon intensity”, alle altre industrie. Concretamente l’industria aurifera produce 100’408’508 tonnellate/anno di CO2. In media il moltiplicatore per tradurre il CO2 in energia consumata per l’industria pesante è di 0.92 lb CO2/kWh. Facendo la conversione in TWh/Anno otteniamo un valore di 240.61 TWh/Anno.

Per comodità riportiamo il grafico che riassume il consumo annuo stimato per l’oro, per una parte del sistema bancario e per il Bitcoin.

Ne vale la pena? Il valore sociale ed economico del Bitcoin supera i suoi costi energetici?

Abbiamo appena evidenziato come altre industrie che assolvono gli stessi scopi hanno consumi energetici altrettanto rilevanti. Per completare l’analisi andrebbero poi sommate le cosiddette esternalità positive, ovvero tutti i benefici immateriali che il Bitcoin network in particolare e le criptovalute in generale – portano con sé. Tra queste possiamo citarne tre molto rilevanti:

  • riserva di valore immune alla repressione monetaria o governativa: molti pensano che questo aspetto sia utile solamente agli abitanti di paesi autocratici o totalitari dove lo stato controlla integralmente il sistema economico. Nella realtà lo shock sia economico che sociale a seguito del Covid-19 ha portato un impatto enorme anche all’interno delle democrazie più sviluppate ed evolute. Le libertà individuali sono state messe in discussione, il divario tra ricchi e poveri è incrementato ulteriormente e gli stati hanno continuato ad espandere in modo incontrollato il loro debito. Alcuni di voi ricordano sicuramente quanto subito dalla popolazione greca dopo la crisi del debito nel 2011. La repressione monetaria o limitazioni della libertà economica possono avvenire anche all’interno di uno stato di diritto. Che valore si può assegnare alla protezione dei sudati risparmi?
  • difesa dalle politiche economiche che generano iperinflazione: anche in questo caso associamo l’iperinflazione tendenzialmente ai paesi emergenti con forti problemi di governance (come il Venezuela o la Nigeria). Spesso dimentichiamo che la sua principale causa non è dovuta alla governance, ma ad un aumento persistente della quantità di moneta (si veda il nostro ultimo scritto “Vertigo”, in cui mostriamo come il dollaro americano venga svalutato ogni anno del 15% dalla crisi di Lehman in avanti), eccessivo rispetto alla crescita del PIL. Dall’antichità ai giorni più recenti, la principale soluzione adottata per difendersi da questo fenomeno è quello di utilizzare per i pagamenti, monete che non siano inflazionate;
  • network di pagamenti e credito decentralizzato universalmente accessibile: si pensi ad esempio all’Africa o all’India dove centinaia di milioni di persone sono escluse da qualsiasi tipo di servizio bancario o finanziario. Numerosi studi hanno dimostrato che l’accesso al credito e al microcredito ha un valore enorme in termini di sviluppo economico e di conseguenza anche sociale, promuovendo la riduzione della povertà.

Il Bitcoin network costa, in termini energetici, circa lo 0.25% di tutta l’energia non consumata al mondo. Ad ognuno di valutare se i costi superano i benefici sulla base della propria sensibilità ambientale e naturalmente politica.


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