エネルギー消費者としてのビットコインマイナーに贖罪の道はあるか？

デジタル通貨のダイナミックな領域において、分散型および暗号化された性質を持つビットコインは、金融の景観を革命しただけでなく、その環境フットプリントに関する熱狂的な議論を引き起こしました。このガイドは、ビットコインマイナーと彼らの増大するエネルギー消費の複雑な関係を深く掘り下げ、私々のグローバルエネルギーマトリックスに投げかける多面的な影響を解き明かすことを目的としています。

トランザクションの検証と新コインの作成にとって重要なプロセスであるビットコインマイニングは、ネットワークを保護しブロックチェーンを維持するために、計算的に強力なマシンを展開することを必要とします。この計算能力は、ビットコインネットワークの整合性とセキュリティを維持するために不可欠ですが、多大なコスト、すなわち電気エネルギーへの渇望を伴います。

現在、ビットコインネットワークは国全体よりも多くのエネルギーを消費しているため、巨大なエネルギー消費者としてのマイナーの役割が注目の的となり、環境活動家、政策立案者、業界関係者の間で議論を巻き起こしています。続く議論は、ビットコインマイニングのエネルギー集約的な運用の経済的、環境的、規制上の影響を探る多様な視点を包含しています。

この探求を開始するにあたり、私たちはビットコインマイニングのメカニズムを分解し、そのエネルギー消費パターンを精査し、グローバルなエネルギー節約と環境保護の文脈におけるビットコインマイニングの持続可能性について考察します。

ビットコインとそのマイニングとは何か？

ビットコインは、広大なコンピュータネットワーク全体にわたってトランザクションを厳密に記録する分散型台帳であるブロックチェーンネットワーク上で完全に動作します。トランザクションのバンドルを含む各ブロックは、マイナーによる厳格な検証と検証を経てから、ブロックチェーンに追加されます。一度ブロックがブロックチェーンに追加されると、包まれたトランザクションを変更することは不可能なタスクとなり、記録されたデータの不変性が保証されます。

ビットコインのような暗号通貨は、ブロックチェーン技術の象徴である分散型台帳技術を活用し、記録の不変性を保証し、それによってトランザクションの透明性を高めます。ビットコインブロックチェーンは、データを一意の文字列に変換し、ネットワーク全体での情報のセキュリティと整合性を確保する高度な暗号化アルゴリズムSHA-256を採用しています。

ビットコインマイニングは、洗練された計算的な取り組みであり、ビットコインネットワーク上のトランザクションを検証するもので、マイナーと呼ばれる個人によって実行されます。有限の天然資源を採掘する例に倣い、採掘可能なビットコインの上限は2,100万枚に設定されており、複雑な暗号化されたハッシュパズルを解いてトランザクションブロックを検証するために電気エネルギーの投資が必要です。 

マイナーは、これらのパズルを最初に解くために競い合い、勝者はビットコインブロックチェーン上のトランザクション台帳を更新し、新しく鋳造されたビットコインを報酬として得る特権を得ます。計算能力は、マイナーが行える試行回数を決定し、成功してマイニングする可能性に影響を与えます。ビットコインマイニングの主な目的には、新コインの流通への導入、トランザクションの検証、偽造および二重支払いの防止、分散型トランザクション台帳の維持が含まれます。

なぜ暗号通貨のマイニングはエネルギーを使用するのか？

暗号通貨マイニングの大幅なエネルギー消費は、ブロックチェーンネットワークのセキュリティと分散化を確保するための妥協です。それでも、持続可能なエネルギーの採用と効率的なマイニングアルゴリズムにより、プロセスにおけるエネルギー効率と持続可能性の向上に向けた進歩がなされています。

暗号通貨マイニングは、トランザクションを検証し、新しいブロックをブロックチェーンに追加するためにコンピュータが複雑な数学的計算を実行する必要性により、エネルギー集約的です。この計算需要は主にCPUとGPUから来ており、マイニングラックからの熱を管理するための冷却システムと相まって、高いエネルギー使用量につながります。

暗号通貨マイニングの初期段階では、プルーフ・オブ・ワークなどのコンセンサスアルゴリズムを通じてブロックチェーンネットワーク上のトランザクションを検証します。これには、ASICなどの専用ソフトウェアとハードウェアを使用して、加速された速度で計算を行うためにマイナーが複雑な数学的パズルを解くことが必要です。最初にパズルを解いたマイナーは、次のブロックをブロックチェーンに追加し、指定された量のビットコイン（BTC）を報酬として得ます。

マイナーは、最初のパズル解決者になる可能性を高めることを目指し、最大限の計算能力を利用するインセンティブを持っています。マイナーの流入と競争の激化により、エネルギー需要が増大し、電気消費量が急増します。一部の分析では、ビットコインネットワークの総エネルギー消費量は小国のそれに匹敵する可能性があると示唆されています。

化石燃料に依存する大半の暗号通貨マイニングは二酸化炭素などの温室効果ガスを排出するため、その環境への影響は深刻な懸念事項です。さらに、地域によってはマイニングの電気料金が非常に高くなり、採算性を損なう場合があります。

ビットコインはなぜこれほど多くのエネルギーを消費するのか？

一見すると、ビットコインは膨大な電力消費を必要としないように見えます。単にポイント、クリック、またはスマートフォンのタップだけで暗号通貨の売買が可能であり、これは何十年も前から利用されているデジタル取引方法です。しかし、ビットコインの分散型アーキテクチャが炭素排出量を大幅に増大させています。

ビットコインは、取引を検証するためにコンピュータが次第に複雑化する数学的問題を解くことを義務付けています。このプルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサス・メカニズムは、一般的に認識されているよりもはるかに多くのエネルギーを消費します。

EYのグローバル・ブロックチェーン・リーダーであるポール・ブロディ氏は次のように説明しています。「ビットコンテキストでは、多数の競合他社が、取引を迅速にパッケージ化し、小さな数学的問題を解決するために競争しています。」方程式を最も速く解いたマイナーは、取引を検証するだけでなく、小さな報酬としてビットコインを受け取ります。

ビットコインの初期段階では、このプロセスは一国の消費量に相当する電力を消費していませんでした。しかし、暗号通貨の技術は、より多くの人々が問題を解くために競い合うにつれて、数学的パズルの難易度を本質的に上昇させます。このダイナミクスは、ビットコインの人気が高まるにつれてさらに激化します。

多数のマイナーが電力を使用して報酬を競い合っています。何十万台ものコンピュータが同じ問題を解こうと試みているにもかかわらず、最終的にビットコインの報酬を獲得できるのは1台だけです。

ブロディ氏は、「すべての機械の99.99%が、レースに勝てなかったため結果を破棄するという点で、これは非効率です。」と指摘しています。この方法は公平で安全な結果をもたらしますが、大量の炭素排出も生み出します。ブロディ氏は、ビットコインの創設者がその巨大な成功、そしてそれに伴う莫大な電力消費を想定していたとは考えていません。

さらに、このプロセスは時間がかかり、新しいブロックをマイニングするために必要な10分以上を要します。

対照的に、Visaが仲介する他のデジタル取引は、より迅速でエネルギー効率的です。例えば、Visaは1秒あたり約1,700件の取引（TPS）を処理できますが、ビットコインは4 TPSしか処理できません。

2022年5月にCambridge Digital Assets Program（CDAP）から発表されたレポートによると、暗号通貨マイニングにおいて米国は世界最大のビットコインマイニング市場を支配しており、ブロックチェーン計算を含むグローバルハッシュレートのほぼ38%を占めています。

北京が国内でのビットコインマイニングの排除に努めているにもかかわらず、CDAPはまた、中国が世界市場の20%以上を占める2番目のビットコインマイニングハブであることを発見しました。

その他の注目すべきビットコインマイニングハブには、世界シェア13%のカザフスタン、6%以上のカナダ、ほぼ5%のロシアが含まれ、残りは世界中に分散しています。

ビットコインマイナーは再生可能エネルギー資源を使用してマイニングを行っているのか？

現在、ビットコインマイニングの大部分は再生可能でないエネルギー源に依存していますが、マイナーの間で運用に再生可能エネルギーを利用する傾向が高まっています。マイニング活動の電力源としてより費用対効果の高いオプションとなるにつれて、マイナーが再生可能エネルギーを採用する可能性は高まると予想されます。

前述の通り、ビットコインマイニングは、マイナーが強力なコンピュータを使用して複雑な数学的問題を解くことで取引を検証し、ブロックチェーンに追加するエネルギー集約型のプロセスです。当初、ビットコインマイニングの大部分は、世界最大の石炭ベースの電力生産国である中国に集中しており、BTCマイニングにおける再生可能でないエネルギーの大量使用につながっていました。

国別にビットコインマイニングを比較すると、中国でのマイニング禁止措置以降、米国が首位を占めています。しかし、特にケベックやアイスランドのように再生可能エネルギー資源が豊富な地域では、水力発電などの再生可能エネルギー源の利用に向けて顕著なシフトが見られます。

さらに、再生可能エネルギー源のコスト低下に伴い、マイニング企業は運用の電力源としてそれらをますます採用しています。多くの企業が、マイニング活動を持続可能に支えるために、太陽光や風力発電所などの独自の再生可能エネルギープロジェクトにも投資しています。

地方地域における利点 

再生可能エネルギー源は、停電への耐性が高いため、ビットコインマイニング運用に対してより安定した電力供給を提供します。さらに、ビットコインマイニングに持続可能なエネルギーを採用することで、地方地域での雇用創出と経済発展を促進できます。

ビットコインに関連して、エッジデバイスなどの代替計算リソースを利用するグリッドレスコンピューティングは、アフリカにおけるBTCマイニングのための再生可能エネルギー資源の利用を促進できます。グリッドレスコンピューティングは、大陸の多くの地域でしばしば信頼性が低い、あるいは存在しない集中型電気グリッドに対する代替手段を提供します。これにより、マイナーは太陽光や風力などの地域で生産された再生可能エネルギー源を利用し、孤立した場所や電力網のない場所で運用を行うことができます。

アフリカの多くの地方地域における電気インフラの欠如は、従来のマイニング運用を開始・維持する上で課題となります。一方、グリッドレスコンピューティングにより、マイナーはソーラーパネルや風力タービンなどのポータブルで分散型の再生可能エネルギー源でマイニング機器に電力を供給でき、遠隔地での運用設置と地域の豊富な再生可能エネルギー資源の活用が可能になります。

さらに、グリッドレスコンピューティングは、雇用と収入源を生み出すことで近隣地域に経済的利益をもたらすコミュニティベースのマイニング運用の出現を促進できます。持続可能なエネルギー慣行に関する教育とトレーニングを提供することで、これらのコミュニティ志向のマイニング企業は、再生可能エネルギー源の採用を促進することもできます。

マイナーのエネルギー購入者としての役割 

ビットコインマイナーは、運用を燃料で満たすために、従来のエネルギー源と再生可能エネルギー源の混合から電力を購入するか、独自の再生可能エネルギー設備を設立・運用し、顕著なエネルギー消費者として位置づけられます。

マイナーは通常、BTCマイニングを促進するために、電力会社や独立系発電事業者などを含むエネルギーサプライヤーから電力を取得します。マイニング装置の動力として使用されるこの電力は、石炭や天然ガスなどの従来の源と、太陽光や風力などの再生可能エネルギー源の両方から供給される可能性があります。

ビットコインマイナーがエネルギー購入者となる具体例として、カナダの電力会社であるHydro-Quebecが挙げられます。同社は、低電気料金を利用し、BTCマイニングのために余剰の水力発電を利用するために、マイナーが州内に運用を設立することを積極的に誘致しています。

特定のシナリオでは、マイナーはエネルギーサプライヤーと長期契約を結び、安定した信頼性の高い電力源を提供することもあります。これは、エネルギー需要に対して戦略的に計画し予算を割り当てることができる大規模マイナーにとって特に有益です。

ビットコインマイナーは、太陽光や風力発電所などの再生可能エネルギー施設を設立・管理することでエネルギー消費者となることもでき、これによりマイニング活動のためのエネルギー供給を確保するだけでなく、持続可能なエネルギー源への移行を支援します。

例えば、ビットコインマイナーであるGenesis Miningは、アイスランドで地熱と水力エネルギーを利用した運用を設立し、アイスランドの豊富な再生可能エネルギー資源を活用して環境フットプリントを軽減しています。また、世界最大のビットコインマイニング施設の1つであるKnCMinerは、スウェーデンの同社所有の土地に開発された風力発電所によって動力が供給されています。

マイナーは、廃棄される可能性のある余剰エネルギーを利用するために、既存の再生可能エネルギー施設（水力ダムや地熱発電所など）の隣に運用を戦略的に配置することもあります。例として、米国ニューヨーク州北部のGreenidge Generationが挙げられます。同社は地元の発電所からの余剰天然ガスを使用してマイニング運用の電力を生成し、エネルギー需要に対応するために7メガワットの太陽光発電所も建設しています。

ビットコインのエネルギー問題に対して何ができるのか？

ビットコインの膨大なエネルギー消費の問題に対処するために、Visaのネットワークのような集中型システムに戻す必要はありません。結局のところ、ビットコインの中核的な約束は、カードネットワークとその金融への支配的な制御のような仲介者を排除することです。代わりに、ビットコインの支持者たちはいくつかの代替手段を持っています。

• 再生可能エネルギーの採用：中国がビットコインマイニングの根絶措置を実施し、活動が同国内で地下に押し込められた際、ビットコインマイニングにおける再生可能エネルギーの使用は減少しました。2020年にはほぼ42%だった再生可能エネルギーのシェアは、中国の取り締まり後、2021年8月には25%に低下しました。多くのスタートアップが、ビットコインにより環境に優しいエネルギーを導入することで、ビットコインの炭素フットプリントを軽減する方法を探っています。例えば、LiquidStackはマイニングラックの冷却をより効率的に行うことを目指し、ジェネシス・マイニングはクリーンエネルギー源のみを専用に利用しています。しかし、これらの炭素削減の取り組みにもかかわらず、専門家はビットコインの炭素排出量が急増しており、現在はギリシャと同等の水準にあると示しています。
• プルーフ・オブ・ステークシステムへの移行：プルーフ・オブ・ワークとは異なり、プルーフ・オブ・ステークは複雑なパズルを解くための必死の競争を必要とせず、より少ないリソースで済みます。簡単に言えば、プルーフ・オブ・ステークでは、ネットワーク参加者がトランザクションを検証するチャンスを得るために少量の暗号通貨を預ける必要があります。時価総額で2番目に大きな暗号通貨であるイーサリアムは、イーサリアム2.0においてプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行を進めており、イーサリアムベースのトークンおよびブロックチェーンのエネルギー消費量を推定で99.95%削減すると期待されています。
• プリマイニングの実装：一部の暗号通貨は、無駄なコンピューティングを回避するためにプリマイニングを導入しました。プリマイニングは、法定通貨や株式に似ており、中央当局が特定の量のアイテムを作成し、それを戦略的に経済中に放出します。これらのシステムでは、トランザクションは依然として分散型バリデーターネットワークによって検証されますが、関与する者は、通貨システム自体が常にバリデーターに報酬を提供しないため、バリデーターを補償するために少量のトランザクション手数料を支払う必要がある場合があります。
• 炭素クレジットまたは手数料の組み込み：炭素クレジットは、企業が特定の量の炭素排出を行うことを政府が認めた許認可を表し、企業間で取引可能であり、排出量の削減をインセンティブとし、過剰排出を罰します。暗号通貨マイニング企業にとって、これは他の企業から炭素クレジットを購入して排出量を相殺するか、グリーンエネルギーへの移行によってクレジットの販売で利益を得ることを意味する可能性があります。
• ブロックチェーンの環境的未来：環境への影響にもかかわらず、電気料金もビットコインマイニングの収益性に影響を与えます。デジタルコインをより効率的に生成することで、マイナーは収益性を高めるだけでなく、ブロックチェーンが主流になる可能性も高めます。ブロックチェーン技術をさまざまな経済側面に統合することで、多くの企業の炭素フットプリントを削減できる可能性があります。例えば、スマートコントラクトにより、企業が複雑な支払いおよびビジネスプロセスシステムを自動化でき、通勤する従業員の数や関連する輸送に伴う炭素排出量を削減できる可能性があります。

ブロックチェーン技術の完全な可能性のあるグリーンアプリケーションが数年間不明なままである一方で、企業が炭素排出量を記録するのを支援したり、ブロックチェーン駆動の炭素クレジットを使用してカーボンニュートラルな未来へ移行したりするなど、重大な問題に対処するために使用することについての議論がすでにあります。

結論

暗号通貨の分散型フレームワークの不可欠な構成要素であるビットコインマイニングは、世界のエネルギー消費と環境の持続可能性に対して複雑な影響の織りなすものを広げてきました。一方、ビットコインマイニングによって引き起こされる電力需要は、再生可能エネルギー源の開発と採用を加速する独自の機会を提供します。コスト効果の高い電力を常に追求するマイナーは、競争力のあるレートで活用できる太陽光や風力などの再生可能エネルギー源に傾倒することが多く、その結果、ビットコインマイニングはより多くの再生可能エネルギープラントの設立を推進する触媒として機能する可能性があります。

さらに、ビットコインマイニングは、廃棄される可能性のある余剰エネルギーを利用することで、エネルギーシステムの効率を向上させることができます。例えば、時に余剰エネルギーを生成する水力ダムの隣にマイニング運用を設立することで、マイナーはこの追加エネルギーを効果的に利用し、既存のエネルギー資源の使用を最適化できます。

一方、ビットコインマイニングの潜在的なエネルギーインフラおよび環境への悪影響の暗い影が大きく立ち込めています。マイニングに必要な膨大なエネルギー消費は、その集中的な処理能力の要件により、電力需要を増大させ、エネルギーコストを押し上げる可能性があります。マイナーが電力生成のために主に化石燃料に依存する場合、結果として生じる炭素排出量の急増は気候変動を著しく悪化させる可能性があります。特にビットコインの価格変動性と、それによるセクターにおける気候行動への阻害を考えると、暗号通貨、特にビットコインの悪名高いエネルギー貪欲さは、気候進歩を妨げる可能性があります。

避けられない規制の監視に直面して、Crypto Climate Accord（CCA）のようなイニシアチブは、これらの環境課題に対処するためのコミュニティ主導の傾斜を示しています。しかし、参加する組織にとって、これらの約束が修辞を超えて具体的な行動として具現化されることが不可欠です。CCA会計ガイダンスやCrypto Climate Impact Accounting Frameworkなど、排出量測定のためのガイドラインの実装は、業界参加者が気候影響を理解し、その後軽減することを可能にするための重要な第一歩を表しています。格言は真実です：効果的な管理は正確な測定に依存します。

その間、ビットコインのよりエネルギー集約的でないコンセンサス・メカニズムの開発と実装が待たれる中、既存のマイニング運用が追加の再生可能エネルギーによって動力供給されることが不可欠です。RE Emissions Scoreのようなツールは、マイナーに、2035年までに米国の電力グリッドの脱炭素化に必要不可欠な、契約された電力が再生可能かつ追加のものであることを確認する手段を提供します。

暗号通貨との直接的な関与の幕が下ろされるにつれて、Rocky Mountain Institute（RMI）はグリッドの脱炭素化と世界のエネルギーシステムの変革に向けた取り組みを継続します。ビットコインマイニングと環境の持続可能性を調和させるための旅路は間違いなく複雑であり、再生可能エネルギー開発の機会を活用することと、エネルギーインフラおよび環境への潜在的な悪影響を軽減することの間の繊細なバランスを必要とします。