12 4月 2021 · 0 min read

ビットコインマイニングの環境負荷に迫る

欧州の大手デジタル資産運用会社「CoinShares」のリサーチ部門責任者、クリストファー・ベンディクセン氏。
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出典: Adobe/Photocreo Bednarek

  • ビットコイン(BTC)FedWireのような決済システムであり、Visaのような決済アグリゲーターではない
  • 中央当局に依存せず、エネルギーを利用してその機能を実現している
  • 世界のエネルギー生産は化石燃料に依存し続けている
  • しかし、暗号通貨のマイニングはモバイルでグローバルに展開されており、常に最も安い電力を求めており、その多くは座礁した自然エネルギーです
  • ビットコインのマイニングは、現在も将来も、無駄を省き、断続的な再生可能エネルギーに基づく電力システムの負荷分散に大きな役割を果たしています

我々は公式に、市場サイクルの中で最も好きな時期に戻ってきた。新しいジャーナリストたちは、ビットコインが何度死滅したと宣言されてもまだ死なないことに明らかに腹を立てており、自分たちが最も嫌いで最も混乱しているテクノロジーを取材することを余儀なくされています。

そして、彼らはその発見にとても動揺しています。

しかし、人生では、多くのことが最初に見たものとは違う。これもその1つです。実際には、見た目と違うだけではありません。正反対なのです。

この不思議な状況について、本稿の残りの部分で説明したいと思います。それはちょっとした旅ですが、楽しくて面白いもので、本当の意味での「ハッ!」とする瞬間があるかもしれません。真相を究明するのはそれほど難しいことではありませんが、いわば野生の状態で観察するのはやや稀な知識と文脈の統合が必要になります。これらの必要なものを一つの作品に集めてみようと思います。計画はこうです。

はじめに、文脈上の基盤を確立する必要があります。なぜなら、ビットコインとは何か、何ではないかが明確でないと、その後の分析全体が混乱してしまう可能性があるからです。これは、発射台に置かれたロケットを見て、高層ビルと勘違いするようなものです。醜いし、役に立たないし、ひどい見当違いだと思うでしょう。そのように考えると、愚かなことのように思えます。しかし、それが宇宙に飛び立つためのものだと知った途端、すべてが理解できるようになる。

次に、ビットコインの決済システムにおける電気の役割を理解する必要があります。電気にはコストがかかりますが、ビットコインはこのコストの見返りとして何を提供しているのかを理解する必要があります。実際に電気代を支払っているのは誰なのか、そしてなぜそうしたいと思っているのか。これは重要な質問です。

また、無駄という概念は主観的なものであることも考慮する必要があります。私自身は、カーダシアン一家の生活を追いかけたり放送したりすることに社会が向けているエネルギーは全くの無駄だと思っていますが、他の人はそうは思わないでしょうし、彼らの選択は私には関係ありません。私たちは、人々が自由に選択できる社会を選択しましたが、それには正当な理由があります。

そして、再生可能な未来を脅かすものとしてのビットコインの概念が、実際には物事を正確に逆さまにしていることをお見せします。ビットコインの採掘は、脱炭素の未来を阻むどころか、そのようなシステムの構成要素として貴重な役割を果たすことができるのです。経済性を損なうことなく、電力網における断続的な再生可能エネルギーの割合を増やすための素晴らしい機会となるのです。

最後に、二酸化炭素排出量の削減は良いアイデアですが、エネルギー消費量の削減はそうではないという主張をします。エネルギー消費は、私たちが繁栄し、カルダシェフ・スケールを上昇させるための鍵です。エネルギー消費を減らすのではなく、より多くのエネルギーを消費することが私たちの利益になります。

もうお気づきかもしれませんが、この問題には、一般的なニュース記事では考えられないほどの深さがあります。そして、その深さを全体像に当てはめてみると、見方が大きく変わるかもしれません。では、早速見ていきましょう。

ビットコインは決済システムであり、ペイメントアグリゲーターではない

最初に言っておくとビットコイン[1]とは何であり、何ではないのか?

ビットコインは、FedWireのような決済システムであり、Visaのような決済アグリゲーターではありません。ビットコインがVisaやMasterCardPayPalと比較されているのをよく目にしますが、これはビットコインの全体的な電気代をトランザクションで割って、何かと比較するという数学的な非道さの主な原因となっています。決済トランザクションあたりのエネルギー使用量は、ビットコインのエネルギー使用量を判断する上では無意味な指標です。

1日のFedWireの80万件ほどの取引が、1日のドル(USD)取引の総量の良い指標ではないのと同様に、ビットコインの1日の32万5千件[2]ほどの取引は、1日のビットコイン(BTC/XBT)取引の総量の良い指標ではありません。ほとんどのビットコイン取引は目に見えません。取引所の決済集約システムやLightningネットワーク、さらにはPayPalやSquare、MasterCardといった実際の集約業者の中で行われています。これらの取引は、定期的にビットコインのブロックチェーン上に決済され、目に見える取引となります。

このようなソリューションは、ネットワークレイヤリングと呼ばれています。これは、カジュアルな小売取引をより重い決済取引から分離するために試行錯誤されたアプローチであり、不換紙幣や決済システムでは既に行われている方法です。このようなシステムでは、FedWire(またはBitcoin)のようなベースレイヤーは決済取引の最終的な仲裁者としてのみ機能し、それ以外のすべてのもの、つまりすべての取引の大部分は、まったく別のシステムであることが多い上位の決済アグリゲーションレイヤーで行われます。

つまり、ビットコインはVisaやMasterCard、Paypalの競合相手ではないのです。ビットコインは、アグリゲーターが活用できる独立した通貨システムなのです。

ビットコインの電力消費量を1日の決済トランザクション数で提示するのは本末転倒だ。

客観的な時間の源としての電気

しかし、なぜこのような電力が必要なのでしょうか。

ご存知のように、ビットコインは約10分ごとに新しい取引を台帳に追加します。取引記録に追加されるこれらのバッチはブロックと呼ばれ、ビットコインの全取引履歴を含む永遠に続くチェーンを形成します。この取引履歴をネットワーク全体で共有することで、非中央集権的な通貨システムが成り立ちます。これがないと、どの取引がどのような順番で行われたかを決める中央機関が必要になります。

電気が登場するのは、ブロック追加のプロセスです。それは、新しいブロックとその前のブロックとの間に一定の時間が経過したことを、システム自体から独立した客観的な指標に基づいて、誰もが自分で検証できる方法で証明することです。面白いことに、ビットコインの生みの親は、ブロックチェーンという言葉を一度も使っていません。彼はこれをタイムチェーンと呼んでいました。

この分散型合意のモデルは、コンピュータサイエンスの分野では非常に画期的なものであり、ビットコインの生みの親にちなんで名付けられました。ナカモト・コンセンサス」と呼ばれ、それを実現するための技術は「プルーフ・オブ・ワーク」と呼ばれています。このプロセスでは、電気が実際の作業を行い、その証明として、反復的な推測でしか見つけられなかった稀なハッシュ関数の出力を提示することで、作業の入力を証明します。

高校の物理を覚えている人にとって、仕事は時間に依存する概念です。仕事が行われていれば、時間が経過しているはずである。この基本的な関係を利用して、Proof-of-Workはビットコインネットワークが非中央集権的な時計に協力することを可能にしています。

最後のブロックから十分な時間が経過し、入力された作業によって証明される限り、新しいブロックをチェーンに追加することができる(ビットコインのルールに違反しない限り)。ネットワーク参加者全員が、最も多くの作業を蓄積したチェーンを正しい合意されたチェーンとみなすことは、ビットコインの基本的なコンセンサスルールである。


これだけでも画期的なことですが、それだけではありません:

電気代が偽造を防ぐ

Proof-of-Workを分散型時計として使用することで、優れた副次的効果も生まれます。それは、偽造や記録の改ざんが非常にコストのかかるものになるということです。不正な履歴を書くことは、真実の履歴を書くのと同じくらいコストがかかるため、不正なタイムチェーンを作成するためには、悪意のあるアクターが、誠実なネットワーク全体を合わせた以上のエネルギーをその作業に費やさなければなりません。

このような背景から、ビットコインの全体的な電力使用量を別の方法で考えると、次のようになります。ビットコインはノルウェーと同じくらいの電力を使っている」という言葉がありますが、これは実際には、厄介な陰謀を企てるノルウェー人が集まってビットコインの取引記録をいじろうと思ったら、国全体の電力を集めたとしても、それをやり遂げる可能性はまったくないということです[3]。

しかし、グローバルで、自由に利用でき、政治的に独立した通貨システムにとって、国単位の攻撃者に対抗できる能力は、驚くべき、明らかに必要な機能であり、修正が必要なバグではありません。

考えさせられますが。

電気を使うと、今まで使えなかった貨幣性が使える

そして、これがこの議論の核心です。ビットコインのエネルギー使用をめぐる「議論」全体は、許可された、しばしば完全に武器化された政府貨幣に代わる、自発的で自由に利用できる政治的に独立した貨幣システムの必要性を認識しているかどうかに根本的に依存しています。

もしその答えが「ノー」であれば、ビットコインの消費量が年間1ギガワット時であろうと100万ギガワット時であろうと、ビットコインが完全な無駄以外の何物でもないことを納得させるには、どんな議論も十分ではないでしょう。しかし、そのような場合には、何も心配する必要はありません。もしビットコインが何の役にも立たず、バブルであるならば、きっと誰もその電気代を払おうとはせず、その消費量を伴ってビットコインは死んでしまうでしょう。問題は解決したでしょう?

一方、答えが「イエス」であれば、話は全く違ってきます。なぜなら、ビットコインは電力消費の見返りとして、政治に依存した貨幣や物理的な商品貨幣では再現できない、一連のユニークな貨幣特性をユーザーに提供しているからです。

これはユーザーが支払っているものであり、彼らは皆、そのコストに見合う価値があると考えている。

考慮ください:

  1. ビットコインはパーミッションレスなので、どんなに政治的な力を持っていても、誰もその使用を止めることができません。
  2. ビットコインは証明できるほど希少で、新しいコインは市場価格かそれに近い価格でしか作成できません。つまり、どの大学に進学したとしても、誰もあなたの保有するお金を膨らませることはできません。
  3. いったんビットコインを保有すると、誰かがそのコインを使うのを阻止する唯一の方法は、それを阻止するという唯一の目的のために、システム全体の合計よりも多くの電力を購入することです(無駄な話ですが...)。つまり、ビットコインのユーザーは、全世界の誰とでも文字通り自由に取引ができるのです。
  4. 誰もが200ドルのコンピュータでシステムの全取引履歴を監査することができ、通貨取引を行う際に政府や機関、その他一切の人を信用する必要がなくなります。

このようなシステムの実用性は非常に高く、そのサービスの世界市場は巨大であり、その運営に必要なエネルギーは、これらの特性を実現するための必要なコストであることは、この時点で明らかであろう。

価値と無駄

次に、無駄について少しお話します。このセクションの全体的なポイントは、すでに前のセクションで明らかになっているはずですが、わかりやすくするために、無駄も価値と同様に主観的なものであることを明記します。

ある人はマスカラに価値を見出し、ある人はジャンクフードに価値を見出し、ある人はカーダシアンを見ることに価値を見出し、またある人は休日にエキゾチックな場所に飛ぶことに価値を見出し、またある人はスタジアムに行ってスパンデックスを着た大人の男が戦うふりをするのを見ることに価値を見出します。私はたまたまこれらのグループの1つに属していますが、世界は広いので、私があなたの人生に何をすべきかを決めることはできません。

しかし、これらのことにはエネルギーが必要です。では、無駄か価値かの基準をクリアするのはどれでしょうか?無駄であるという理由で道徳的に非難されるべきものは何でしょうか?

私たちの社会では、エネルギー使用の道徳的正当性について、同じような吟味をしているところはありません。個人消費においても、商品やサービスの生産においても。世界の多くのエネルギー利用は、ビットコインに比べて明らかに「必要性」や「道徳的正当性」が低いにもかかわらず、このようになっています。これにはちゃんとした理由があります。

前提を必要な帰結に持っていこうとする。もしこれが二酸化炭素排出量を削減するためのアプローチであるならば、具体的にどこで線引きをするのでしょうか?誰が決めるのか?そして、言いようのない消費の罪で街に引きずり出され、壁に張り付けられることになるのはいつのことだろう?

実際のところ、[どんな製品やサービス]に対して義憤を感じ、それを道徳的に攻撃されるべき消費者主義の悪だと考える人たちは、世界的なデフレ下での貨幣が、心ないクレジット駆動の消費者主義に与える影響と、その環境への有害な影響について、じっくりと考えてみるべきかもしれません。

考えさせられます...

結局のところ、ビットコインを無駄だと言う人は、ビットコインの提供する特性に関連するマイニングの機能を理解していないか、ビットコインの有用性を全く認めていないか、何らかの価値を認めてはいるが、コストを正当化するには不十分だと考えているかのいずれかである必要があります。後者の2つは、他の人が自分とは異なる価値観を持っている可能性を完全に否定しているか、自分の価値判断が他の人よりも重要であると考えていることになります。

このような立場に反論することはできません。それらは、まず修正しなければならない理解力の欠如に基づいているか、個人の自由と解放に関する根本的な意見の相違に基づいているかのどちらかです。前者は、ビットコインに関するプロトコルレベルの知識が国民の間で増え続けることで徐々に解決していくでしょうが、後者はもっと深い問題であり、他人の自由を抑圧したり、自発的な選択を疎外したりすることを主張する前に、各個人が考慮する責任があります。

一方で、なぜこのような感情的な問題が起きているのかは、非常に理解しやすいものです。

外部性

ここが問題になりやすいところです。炭素汚染が深刻な問題であることは誰もが認めるところであり、人類が地球の範囲内で生命を維持する能力に大きなダメージを与えることを恐れて、多くの人が心配しています。透明性の高いシステムであるため、ビットコインを表面的に見て、その消費電力を計算し、それが大きいことを認識した上で、環境への影響を恐れることは比較的容易です。

しかし、このようなアプローチの問題点は、ダーティーな電力生産と不可知論的な電力消費を混同し、同時に必然的にあらゆる効用を無視してしまうことにあります。このアプローチを採用している人たちからは、ビットコインはCO2を排出することで、とんでもない量の外部性を生み出していると言われています。それはイエスでもありノーでもあります。

イエス」とは、ビットコインが使用している電力は、世界中のすべてのものに電力を供給しているのと同じであり、その生産は残念ながら、負の外部性を生み出す化石燃料に支配されているということです。

しかし、ビットコインのマイニングは、他の産業とは異なり、非常に競争が激しく、さらに重要なことに移動も多いため、世界の不要な(つまり最も安い)エネルギー源に集まる傾向があります。これらのエネルギー源は、主に水力発電などの利用されていない再生可能エネルギーで構成されています。また、再生可能エネルギーの使用は決して排他的なものではありませんが、それでも世界の家庭、商業、工業の平均値の2倍から4倍の範囲内に収まっています。つまり、ビットコインがオランダと同じ量の電力を使用しても、二酸化炭素排出量は半分から4分の1になるということです。

もう一つ重要なことは、ビットコインは電気自動車のように環境に優しいということです。ビットコインには排ガスを必要とするものは何もありません。ビットコインは、あなたが与えた電気を何でも利用します。世界がグリーンになれば、ビットコインもグリーンになります。

批判者が事実上行っていることは、炭素汚染問題にビットコインの衣装を着せ、冒涜的な言葉を叫び、棒で叩いているのである。これは、排出量を削減するための効果的な戦略ではなく、まったく役に立たないスケープゴートです。電気技術以前の時代に戻るか、生活水準を下げるかしない限り、その目的を達成できる唯一の戦略は、より多くの再生可能エネルギーを構築することです。

ビットコインを炭素汚染問題の典型として非難するのではなく、私たちはここに注目すべきです。なぜならば、ビットコインの採掘は、実際に炭素を最小化する未来の重要な構成要素となりうるからです。この機会を逃すのは非常にもったいないことなのです。

ビットコイン+自然エネルギー=真実

太陽光発電や風力発電など、断続的な自然エネルギーが多く導入されている送電網が抱える問題をよく知っている人は、生産量の過不足の両方に悩まされていることを痛感していることでしょう。

過剰生産と化石燃料による発電の必要性は、地球上のほぼすべての場所で標準的な状況となっているため、誰もが理解していることです。このような地域では、再生可能エネルギーによる発電と電力消費のスケジュールが異なる場合に、化石燃料による発電所の待機能力が必要となります。これは理想的ではなく、電力コストの上昇につながります。

しかし、一般的にあまり理解されていないのが、自然エネルギーの過剰生産の問題です。

風や雲がいつ現れるかを決めることはできないので、風力や太陽光の発電パターンと電力使用量を一致させることはできません。つまり、主に、あるいは少なくとも大幅に自然エネルギーに頼ろうとするならば、断続的な自然エネルギーの最低レベルの生産量がピーク時の需要量以上になるような容量を構築する必要があるのです。つまり、ほとんどの場合、必要以上の電力を生産していることになります。このようなシステムは、電力の買い手を見つけられなければ、経済的に成り立ちません。

今や業界で最も知られていないことですが、ビットコインの採掘は、再生可能エネルギーを多用する送電網を最適化する素晴らしい機会を提供します。

モバイル性と柔軟性に優れたマイニング機は、需要応答システムとして機能します。マイニング機は、再生可能資源のすぐ近くに設置することができ(季節に合わせて移動することも可能)、送電網を過度に強化する必要がありません。また、非採掘市場が必要とする量よりも多くのエネルギーが生産された場合(つまり価格が低い場合)、余剰エネルギーを動的に消費します。これにより、無駄になっていたエネルギーを即座にマネタイズすることができ、全体の電力コストを下げることができます。いわば、蓄電池のようなものだ。

逆に、マイニングしていない市場のニーズに比べて発電量が少ない(価格が高い)場合は、マイニング機を停止して、他の需要者(一般的にはより多くの料金を支払ってくれる)に電力を供給することができる。これにより、生産が逼迫したときや需要が異常に高まったときに、重要なインフラの信頼性が確保される。

テキサス州のERCOT電力市場では、すでに鉱山会社がこの任務を遂行しており、さらに多くの鉱山会社が計画段階にある。最近のテキサス州の送電網の緊張は、ピーク時の電力生産能力が高ければ緩和されていたのではないかと思われますが、これは大きな需要応答能力があれば、より経済的に実現可能な目標です。

同じようなことが、地球の反対側にある中国でも起きています。中国は過去20年間で、世界最大の水力発電容量を築いてきました。その多くは、広大なチベット高原からの河川流出や、季節的に大量の雨が降る南西部の山岳地帯、四川省や雲南省に集中しています。
 

中国を世界有数のアルミニウム製錬所にすることを目的とした国の補助金によって、この建設は大きく促進されました。この目標は達成されたが、それ以上に、中国のいくつかの地方では水力発電の容量が大幅にオーバーしていた。水力発電の抑制は、ダムの流量が乾季の数倍にもなる雨季に特に顕著である。

鉱山会社はこの状況を利用して、雨季に合わせて鉱山事業全体をこれらの州に出入りさせています。雨季の間、鉱山会社は過剰生産をしているダムから無駄なエネルギーを奪い、ビットコインを確保しながらダムの経済性を高めます。乾季になって電気料金が上昇すると、鉱山業者は事業を取り戻し、料金の安い他の省に移動させる(乾季には、中国は国が石炭発電所に補助金を出す政策をとっているため、石炭発電所が最も安い選択肢となることが多い)。

一方、採掘機は油田からの排出物を積極的に削減している

ビットコインは、インターネットに接続されていれば世界中どこでも採掘できるため、魅力的な産業分野が生まれています。石油会社は、ビットコインを採掘することで、不要になったドライガスを現場で収益化できることに気づきました。これにより、フレアリングはもちろん、驚くべきことにメタンを直接大気中に放出することもなくなり、有害な排出物の削減とエネルギー価格の低下を実現しています。

乾燥天然ガス(メタン)は、温室効果ガスとしてCO2の約40倍の威力を持っています。つまり、メタンが直接大気中に放出されるのではなく、燃焼されてCO2になることで、温室効果に大きなマイナスの影響を与えることになるのです。

ここで重要なのは、メタンを燃焼させても、風の影響を受けて燃焼効率が悪くなることがあるということです。風が強いと、メタンの半分以上が直接大気中に逃げてしまいますが、エンジンという制御された環境でガスを燃焼させると、メタンはほとんど放出されません。

国際的な大手石油・ガス企業は、この機会に目覚めつつあります。また、最近では、ロシアのガスプロム・ネフト社が、ビットコインの採掘によってガスを直接収益化することで、フレアの発生を抑制することを発表しました

エネルギー消費量を減らすのではなく、増やすことが人類の利益になる

人類が発展していく過程では、どの段階においても、それまでの段階よりも多くのエネルギーを技術的な改善に費やす必要がありました。エネルギーを消費して有用な仕事に振り向けることは、現代文明の根幹です。確かに、馬は自動車よりもはるかに少ないエネルギーしか使いませんが、まともな人なら、排出量を減らすために自動車の技術を捨てろとは言わないでしょう。自動車は私たちの生活水準を大幅に向上させ、人間の時間を他の有用な仕事に使えるようにしてくれます。解決策としては、ビットコインのように可能な限り多くの自動車を電気自動車にして、環境に優しい世代にすることが当然必要です。

文明としての問題は、消費するエネルギーの量ではありません。たくさんのエネルギーを消費することは良いことであり、我々を技術的進歩のカルダシェフ・スケールのさらに上に引き上げてくれます。私たちの問題は、エネルギーを生産する方法にあります。このことは、経済的な考え方をする人にとっては、明白なことでしょう。

ビットコインがエネルギーを浪費していると非難するのは、主観的な価値判断に過ぎず、基本的人権経済的自由政治的自由民主主義を求めて継続的に闘っている何百万人もの人々の顔に向かって、ビットコインを金銭的な命の綱として使っているという意見が表明されることに、私は大いに興味を持つべきです。

ここで私たちが言いたいのは、この話題には最初に考えていたよりも多くのことがあるということです。しかし、この業界が実際にどのように機能しているのかをもう少し詳しく調べてみると、信じられないような機会が現れ、ビットコインが決して気候変動の罪人ではないことが明らかになります。

ビットコインが必要とするエネルギーの大きさに比べて、ビットコインが利用する発電所の排出量は比較的少なく、世界の標準的な排出量の半分から4分の1程度です。その一方で、採掘によって世界のメタン排出量が削減されているという事実は、反対派には忘れられがちです。

持続可能性の問題を解決したいのであれば、再生可能エネルギーへの投資を増やすべきであり、再生可能エネルギーを利用して問題を解決する人々を非難するべきではありません。ビットコインマイニングは、再生可能なグリッドアーキテクチャにおける最大の未解決問題のひとつを解決することで、この変革において重要な役割を果たす可能性を秘めています。私たちがもう少し時間と労力をかけて、この問題を深く分析しない限り、一刻を争う素晴らしい機会を逃すことになります。

それはとてももったいないことです。
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[1] これは、プロトコル、ネットワーク、および通貨システムである大文字のBitcoinです。小文字のビットコイン(BTC/XBT)とは混同しないでください。
[2] ビットコインの取引には複数の出力があるため、取引総額は決済取引総額の完全な尺度ではありません。例えば、銀行や金融機関は、1つのビットコイン取引を使って、何百人、何千人もの顧客に支払うことができます。
[3] これは、マイナーの誠実なネットワーク全体よりも多くのハードウェアを手に入れるのに苦労することを考慮していないため、かなりの追加コストがかかります。
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