Ekologiczne kopanie kryptowalut. Odzyskiwanie ciepła

Odzyskiwanie ciepła jest technologią nisko-emisyjną, która dotyczy wielu sektorów gospodarki. Ciepło o niskiej temperaturze wydalane przez górników może być wykorzystane do ogrzewania domów i budynków oraz w niektórych procesach produkcyjnych (np. w produkcji żywności i napojów lub w produkcji masy celulozowej i papieru). Podstawowym wyzwaniem jest znalezienie efektywnych sposobów wychwytywania i przekazywania ciepła wraz z rozsądnymi ekonomicznie przypadkami zastosowania.

Kopanie kryptowalut jest branżą energochłonną. Odpowiednio, górnicy wydzielają duże ilości ciepła jako produkt uboczny procesu haszowania, który konwencjonalnie był odprowadzany do atmosfery. Ponowne wykorzystanie ciepła odpadowego przynosi korzyści dla środowiska – kompensuje zużycie energii i związaną z tym emisję dwutlenku węgla. Jeszcze większe korzyści dla środowiska mogą wystąpić, gdy czysta energia elektryczna zasilająca górników wyprze ciepło wytwarzane z paliw kopalnych.

Odzyskiwanie ciepła jest atrakcyjnym przypadkiem w procesie kopania bitcoinów, ponieważ można je wdrożyć zarówno w scentralizowanych, jak i zdecentralizowanych zastosowaniach górniczych. Zakrojona na szeroką skalę instalacja wydobywcza połączona z dużym obciążeniem cieplnym, takim jak fabryka, szklarnia lub system ciepłowniczy, może przynieść korzyści ekonomiczne w taki sam sposób, w jaki mniejsze rozproszone kopalnie mogą zapewnić ogrzewanie pomieszczeń i wody do celów mieszkalnych i komercyjnych.

Zużycie energii stanowi największy koszt operacyjny dla działań wydobywczych – średnio 79 proc. wydatków operacyjnych. To sprawia, że wydobycie bitcoinów jest jedną z najbardziej wrażliwych na ceny energii branż na świecie.

Duże kopalnie istnieją w USA, Kanadzie, Islandii, Chinach, Rosji, Kazachstanie i Gruzji, a o ich lokalizacji w dużej mierze decydują niskie ceny energii elektrycznej. Kilku szczególnie innowacyjnych górników znalazło jednak sposób na dzielenie się rachunkami za prąd z innymi, pozornie niepowiązanymi firmami.

Kopalnia kryptowalut należąca do Braiins we współpracy z Magdaleną Gronowską, bitcoinerką z 10-letnim doświadczeniem na rynku energii i węgla, przeanalizowała 5 projektów wydobywczych, które pomagają zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych poprzez ponowne wykorzystanie ciepła wytwarzanego przez ich układy ASIC. Projekty te są ważnymi kamieniami milowymi dla ustalenia wykonalności i ekonomii zielonego wydobywania bitcoinów.

Kanada – MintGreen

Górnictwo Bitcoin dosłownie gotuje ocean w innowacyjnym programie odzysku ciepła na wyspie Vancouver w Kanadzie. Mimo to  jest to dalekie od katastrofy ekologicznej potępianej przez krytyków Bitcoina – to następna generacja zielonej technologii wydobywczej.

Kluczem do zrównoważonego modelu wydobywczego MintGreen jest to, że energia jest wykorzystywana dwukrotnie – najpierw do kopania bitcoina, a następnie do zapewnienia zero-emisyjnego ogrzewania przemysłowego. Systemy te przez cały rok generują stałe i przewidywalne obciążenia cieplne, które są sprzedawane za pośrednictwem umów na odbiór ciepła.

Partnerstwo handlowe MintGreen z Vancouver Island Sea Salt wykorzystuje system wydobywania cieczy metodą zanurzeniową do ogrzewania dużych zbiorników ewaporacyjnych w celu produkcji soli płatkowej. Ich drugi zakład w Shelter Point Distillery wykorzystuje ciepło z kopania w procesie zacierania do produkcji whisky.

Szwecja – Genesis Mining Greenhouses

Ten pilotażowy projekt nadaje nowe znaczenie "zielonemu" kopaniu kryptowalut. Genesis Mining nawiązało współpracę z kilkoma publicznymi i prywatnymi organizacjami w Szwecji, aby opracować kontenery wydobywcze ze specjalistycznymi systemami przepływu powietrza kierującymi ciepło odpadowe do pobliskiej szklarni, w której uprawia się owoce i warzywa. Naukowcy przewidują, że jeśli kontener górniczy Genesis o mocy 600 kW może podnieść temperaturę w szklarni o zaledwie 20 stopni, w klimacie subarktycznym wielkość szklarni może się potroić.

Choć projekt ten jest jeszcze w początkowej fazie rozwoju, Genesis planuje w przyszłości rozszerzyć go na inne zakłady wydobywcze na całym świecie, z których większość jest zasilana energią odnawialną. Ten przypadek użycia może być powielany przez innych górników w różnych uprawach rolnych – od owoców i warzyw, po akwakulturę oraz hodowlę owadów i alg.

Holandia – GreenMine Container

W Europie badane są liczne projekty symbiozy przemysłowej między górnikami a szklarniami. W Holandii szklarniowa farma pomidorów jest ulokowana w tym samym miejscu razem z kontenerem górniczym chłodzonym cieczą. GreenMine Container wydobywa kryptowaluty i odprowadza ciepło do sąsiedniej szklarni. Ciepło z wydobywania jest skutecznie usuwane za pomocą niekorozyjnego oleju, przekazywane przez wymiennik ciepła i przekształcane w gorącą wodę, która ogrzewa szklarnię.

Kluczową cechą, na którą należy zwrócić uwagę, jest fakt, że tego typu rozwiązanie jest niezwykle skalowalne. Kontenery są prefabrykowane w standardowy sposób i mogą być łatwo transportowane i instalowane obok szklarni, budynków komercyjnych lub innych obiektów wymagających ciepła niskotemperaturowego.

W miarę upowszechniania się działalności wydobywczej na skalę przedsiębiorstwa, mniejsi operatorzy górniczy znajdują się w niekorzystnej sytuacji konkurencyjnej, ponieważ nie mogą wykorzystać efektu skali. Modułowe i mobilne kontenery górnicze umożliwiają mniejszym operatorom skuteczniejsze konkurowanie z dużymi graczami, poprawiając ich opłacalność ekonomiczną poprzez współpracę z odbiornikami ciepła.

Zrównoważone kopanie kryptowalut a produkcja żywności

Budowanie zdolności wydobywczych na całym świecie ma szersze implikacje niż tylko zwiększenie krajowych zdolności produkcyjnych. Górnictwo może udoskonalić ekonomikę odnawialnych źródeł energii i innej infrastruktury energetycznej tam, gdzie obecnie jest to niewykonalne, np. w społecznościach odłączonych od sieci lub w przypadku zdanych na własne siły zasobów energetycznych, ale również poprawić ekonomikę produkcji żywności.

Ponowne wykorzystanie ciepła odpadowego do produkcji żywności może przynieść szersze korzyści społeczne – może pomóc w rozwiązaniu kwestii krajowego braku bezpieczeństwa żywnościowego. Problem jest nieproporcjonalnie większy w regionach północnych, takich jak Kanada i Alaska, gdzie większość owoców i warzyw pochodzi z importu, co skutkuje niższą wartością odżywczą i szybszym psuciem się żywności.

Współpraca górników z producentami jedzenia może poprawić ekonomikę dostarczania świeżej żywności przez cały rok. Oprócz wielkoskalowych działań szklarniowych, kontenerowe uprawy hydroponiczne (technika uprawy roślin w roztworze wody i składników odżywczych bez gleby) są dobrze przystosowane do bardziej oddalonych lub rozproszonych kontenerowych farm górniczych, ponieważ systemy te są modułowe, mobilne i można je układać jeden na drugim.

Francja – Sato od WiseMining

WiseMining opracował bojler Bitcoin, w którym płyty ASIC są usuwane z ich typowego metalowego pudełka i umieszczane bezpośrednio w niestandardowym pojemniku pod kotłem wodnym.

Pomysł na bojler wykorzystujący układy ASIC do produkcji ciepła istnieje od wielu lat i w teorii jest dość prosty, ale jak dotąd okazał się trudny do zrealizowania w praktyce. Dodanie sprzętu górniczego i dodatkowych komponentów do systemu kotła zwiększa koszty początkowe w porównaniu z tradycyjnym podgrzewaczem wody, a także potencjalnie zwiększa złożoność jego obsługi i konserwacji.

Na podstawie prototypu WiseMining, pokazanego na filmie, można uznać, że istnieje potencjał, aby to zastosowanie było opłacalne. Niezależnie od tego, dla niektórych bitcoinerów, możliwość ogrzewania domu koparkami może być warta dodatkowych kosztów, nawet jeśli przychody z wydobycia nie pokryją w pełni początkowej inwestycji kapitałowej.

Stany Zjednoczone – SPA-256 Hot Tub

Najzabawniejszym przypadkiem odzysku ciepła jest SPA-256 autorstwa Jessego Peltana, który umieścił swoje układy ASIC w zbiorniku kąpieli olejowej. Ciepło pochłaniane przez płyn jest przekazywane do wymiennika ciepła typu ciecz-ciecz, który może być wykorzystany do ogrzewania spa.

Polska

Polska firma Green Heat stworzyła system chłodzenia koparki kryptowalut z odzyskiem ciepła do wykorzystania hybrydowego w domowym obiegu ciepła. Koparka zanurzona jest w specjalnym zbiorniku wyposażonym w dedykowaną płytę główną na 8 kart graficznych. W praktyce oferuje całkowite wyciszenie dzięki zanurzeniu w specjalnym oleju, a do obiegu ciepła oddaje ponad 90% mocy pobieranej energii elektrycznej w postaci ciepła.

Taka koparka kryptowalut może pracować z kartami o łącznej mocy od 1.2 do 1.6kW i wspomaga pracę pieca gazowego ograniczając jego zużycie gazu na generowanie ciepła. Zestaw może też wstępnie podgrzewać wodę przed bojlerem, a zbiorniki można łączyć równolegle jeżeli potrzeba więcej mocy lub chcemy zainstalować w domu więcej koparek.

Ciekawym aspektem tej konstrukcji jest brak osobnego wymiennika ciepła. Tę rolę spełnia wężownica przez którą przepływa woda do ogrzania. Wężownica w tym rozwiązaniu jest również zanurzona w oleju i odbiera ciepło z układu.

Chłodzenie zanurzeniowe oferuje kilka kluczowych korzyści:

• Układy ASIC pracują wydajniej niż w przypadku chłodzenia powietrzem, ponieważ nie ma potrzeby uruchamiania wentylatorów do wydmuchiwania gorącego powietrza,
• Ryzyko przegrzania jest znacznie niższe, więc układy ASIC można bezpieczniej przetaktować, w celu zwiększenia hashrate,
• Chłodzenie zanurzeniowe może potencjalnie wydłużyć żywotność krzemowych chipów hashujących, ponieważ chłodzi je bardziej efektywnie,
• Podczas gdy układy ASIC są zazwyczaj bardzo głośne, po zanurzeniu są praktycznie niesłyszalne.
• Płyn chłodzący ma znacznie większą gęstość cieplną (>1000x) niż powietrze, co oznacza, że może bezpiecznie wchłonąć dużo więcej ciepła z układów ASIC i przekazać je bardziej efektywnie przez wymiennik ciepła.

Następna generacja zielonego górnictwa

Innowacyjne przypadki ponownego wykorzystania ciepła są tylko jednym z wielu sposobów na zmniejszenie wpływu Bitcoina na środowisko. Szczególnie ekscytujące jest to, że te zastosowania leżą w interesie ekonomicznym górników, ponieważ przekształcają to, co w przeciwnym razie byłoby produktem odpadowym w coś użytecznego. Mowa oczywiście o cieple.

W miarę dalszego rozwoju i optymalizacji branży górniczej oczekuje się, że innowacyjne zastosowania odzysku ciepła, staną się coraz bardziej powszechne. Ustalanie cen uprawnień do emisji dwutlenku węgla oraz uzupełniające działania polityczne wspierające inicjatywy w zakresie odzysku ciepła i ciepłownictwa będą dodatkowo zachęcać górników do podejmowania działań w zakresie czystych technologii. Wiele krajów zapewnia znaczne środki finansowe z sektora publicznego na nisko emisyjne lub energooszczędne urządzenia w produkcji bądź sektorze rolniczym.

Już teraz można spodziewać się przyszłej fazy projektów pilotażowych w sektorze wydobycia bitcoinów, badających w pełni zintegrowane systemy, w których ciepło i dwutlenek węgla oraz inne emisje do powietrza ze spalania paliwa będą odzyskiwane w celu produkcji żywności, leków lub biomasy na biopaliwa, tak jak jest to obecnie pilotowane w przemyśle energetycznym.