L'essor du minage de bitcoins aux États-Unis suscite des préoccupations quant à ses implications énergétiques. Selon l'Agence d'information sur l'énergie (EIA), plus de 2 % de la production d'électricité américaine est actuellement dédiée au minage de cryptomonnaies, équivalant à l'ajout d'un État supplémentaire au réseau électrique. Suite à la répression en Chine, de nombreuses opérations minières se sont relocalisées aux États-Unis, représentant près de 38 % du minage mondial de bitcoins en 2022.Certains crypto-actifs, dont le bitcoin et l'éther, présentent une empreinte carbone significative, estimée à une consommation d'énergie annuelle comparable à celle de pays de taille moyenne tels que l'Espagne, les Pays-Bas ou l'Autriche. Étant donné que l'extraction et l'expansion de ces crypto-actifs reposent entièrement sur l'approvisionnement énergétique, leur évaluation demeure particulièrement sensible aux politiques climatiques des différentes juridictions. L'augmentation de l'exposition financière à ces crypto-actifs accroît ainsi le risque de transition pour le système financier, compte tenu de la vulnérabilité de ces actifs aux évolutions des politiques climatiques.
Estimation de la consommation d'électricité annualisée du bitcoin et de l'éther au niveau mondial, comparée à celle de certains pays
Le paysage de l'exploitation minière du bitcoin est très dynamique. Au cours des dernières années, la Chine a été, de loin, la plus grande nation minière de bitcoins. Néanmoins, sa part a chuté de 73 % en 2020 à 21 % en 2022. Cela peut être attribué aux différentes interdictions et actions gouvernementales contre l'exploitation du bitcoin. Certains médias suggèrent que la Chine a transféré une partie de sa charge vers des pays tels que le Kazakhstan et les États-Unis afin de réduire son empreinte carbone et de surmonter les défis liés à la traque de la fraude et des activités financières illégales. Cela a entraîné une augmentation des parts des États-Unis et du Kazakhstan de 34 % et 10 % respectivement sur la base des valeurs déclarées par le CBECI en 2023.
La réduction des intérêts de la Chine dans l'exploitation du bitcoin a entraîné une modification de la composition de l'approvisionnement énergétique du réseau d'exploitation du bitcoin. En 2020, 53 % de l'approvisionnement énergétique du réseau du bitcoin mondial provenait du charbon. Ce chiffre a été ramené à 46 % en 2022, ce qui est associé à une réduction de 34 % de l'empreinte carbone, de 32 % de l'empreinte eau et de 25 % de l'empreinte terre du réseau minier mondial du bitcoin en un an.
La consommation d'électricité pour l'exploitation du bitcoin en Russie représente 37 % et 17 % de la consommation d'électricité pour l'exploitation du bitcoin aux États-Unis et en Chine, respectivement. La Malaisie, le Canada, l'Iran, l'Allemagne, l'Irlande et Singapour sont les six autres membres de la liste des principaux mineurs de BTC dans le monde.
L'EIA a identifié 137 installations de minage, révélant que si ces opérations fonctionnaient à pleine capacité, elles consommeraient 2,3 % de la demande moyenne d'électricité aux États-Unis. Ces installations se trouvent principalement au Texas et dans une région s'étendant de l'ouest de l'État de New York jusqu'au sud de la Géorgie. Certaines entreprises se sont installées près de centrales électriques sous-utilisées, contribuant à leur augmentation de production. L'EIA souligne que ces centrales, probablement à combustibles fossiles, pourraient être candidates à la retraite sans la demande des mineurs de bitcoins, aggravant les problèmes liés aux combustibles fossiles.
Par ailleurs, les mineurs de bitcoins adoptent des stratégies pour maintenir les coûts d'électricité bas, telles que l'installation près de centrales nucléaires ou de gisements de gaz naturel. Certains participent à des programmes de réponse à la demande, acceptant de mettre leurs opérations hors service en cas de pic de demande électrique, en échange de compensation. Ces activités, bien que lucratives, entravent les efforts des États-Unis pour atteindre la neutralité carbone. L'EIA prévoit des analyses mensuelles en 2024 pour mieux comprendre les implications de cette ponction sur le réseau électrique américain.
Électricité et cryptomonnaies : l'équation complexe de la consommation énergétique
La demande d'électricité associée aux opérations de minage de cryptomonnaies aux États-Unis a augmenté très rapidement au cours des dernières années. Selon les estimations de l’EIA, la consommation annuelle d'électricité liée à l'extraction de cryptomonnaies représente probablement entre 0,6 % et 2,3 % de la consommation d'électricité aux États-Unis.
Cette consommation supplémentaire d'électricité a attiré l'attention des décideurs politiques et des planificateurs de réseaux, préoccupés par ses effets sur les coûts, la fiabilité et les émissions. Les principaux défis associés au suivi de la consommation d'énergie du minage de cryptomonnaies comprennent la difficulté d'identifier l'activité de minage de cryptomonnaies parmi des millions de clients américains et la nature dynamique du marché des cryptomonnaies, où les actifs miniers peuvent être rapidement déplacés vers des zones où les prix de l'électricité sont moins élevés.
L’EIA a développé des estimations générales de la consommation d'électricité par les opérations de minage de cryptomonnaies aux États-Unis en utilisant à la fois des approches descendantes et ascendantes. L’approche descendante s'appuie sur les données du Cambridge Centre for Alternative Finance, qui gère un indice estimant la consommation d'électricité mondiale et nationale des activités liées aux cryptomonnaies. Elle a également développé sa propre approche ascendante, qui consiste à collecter des données relatives à l'emplacement des opérations individuelles de minage de cryptomonnaies et à la quantité d'électricité que chaque installation déclare utiliser.
Intérêt pour le minage de cryptomonnaies
Bien que l'extraction de cryptomonnaies ait commencé aux États-Unis il y a une dizaine d'années, l'activité a commencé à se développer rapidement en 2019. La croissance récente est en grande partie due aux opérations d'extraction de cryptomonnaies qui se sont déplacées de la Chine vers les États-Unis après que ce pays a interdit l'extraction de devises numériques en 2021, bien que des rapports indiquent qu'il pourrait encore y avoir de l'extraction en Chine. Avec l'augmentation de l'extraction de cryptomonnaies aux États-Unis, les préoccupations ont augmenté concernant la nature énergivore de l'activité et ses effets sur l'industrie américaine de l'énergie électrique.
Les inquiétudes exprimées à l'EIA comprennent les tensions sur le réseau électrique pendant les périodes de forte demande, la possibilité d'une augmentation des prix de l'électricité, ainsi que les effets sur les émissions de dioxyde de carbone (CO2) liées à l'énergie. Par exemple, plusieurs membres du Congrès ont écrit au secrétaire américain à l'énergie en novembre 20224 et en février 2023 pour lui faire part de leur souhait d'obtenir des informations permettant de mieux cerner les effets du minage de cryptomonnaies sur l'électricité et les émissions de CO2 liées à l'énergie. Dans ces lettres, les membres du Congrès soulignent la nécessité de mettre en place un « régime de divulgation obligatoire » concernant les émissions et l'utilisation de l'énergie par les mineurs de cryptomonnaies.
Les planificateurs de réseaux ont également commencé à s'inquiéter de la croissance rapide de la demande d'électricité associée au minage de cryptomonnaies. Par exemple, la North American Electric Reliability Corporation (NERC) indique dans sa dernière évaluation de la fiabilité à long terme qu' « en raison des caractéristiques uniques des opérations associées au minage de crypto-monnaies, la croissance potentielle peut avoir un effet significatif sur les projections de la demande et des ressources ainsi que sur les opérations du système ». Pour preuve, l'Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) a 41 gigawatts (GW) de demandes de nouvelles capacités de minage de cryptomonnaies, pour lesquelles 9 GW d'études de planification ont été approuvées, selon la NERC.
Consommation d'électricité et extraction de cryptomonnaies
Plusieurs crypto-monnaies, notamment le bitcoin, utilisent la méthode de la preuve de travail pour mettre en circulation de nouvelles crypto-monnaies. La création de crypto-monnaie par le biais d'une preuve de travail est connue sous le nom de minage. Les mineurs de crypto-monnaie ajoutent des blocs de transactions à une blockchain en résolvant des énigmes cryptographiques complexes qui nécessitent une puissance de calcul importante. La chaîne de blocs représente un registre numérique qui permet aux participants de suivre les transactions sur le réseau de cryptomonnaies. En échange de l'ajout de blocs à la blockchain, les mineurs sont récompensés par des frais de transaction et de nouvelles pièces de cryptomonnaie.
Toutes les cryptomonnaies n'utilisent pas la preuve de travail pour générer de la cryptomonnaie. D'autres cryptomonnaies, notamment Ethereum, utilisent un autre processus connu sous le nom de "proof of stake" (preuve d'enjeu). Pour valider les transactions et ajouter de nouveaux blocs à la blockchain, les participants mettent en jeu une partie des jetons natifs de la blockchain en guise de garantie. Ces validateurs sont récompensés si la transaction est effectuée avec succès ou pénalisés s'ils tentent d'effectuer une activité illégitime. Parce qu'elles ne reposent pas sur un effort de calcul important, les cryptomonnaies à preuve d'enjeu utilisent beaucoup moins de puissance de calcul, et donc moins d'électricité, que les crypto-monnaies à preuve de travail. Selon les données du Cambridge Centre for Alternative Finance, Ethereum représente 0,005 % de la demande d'électricité de Bitcoin, en grande partie à cause de son mécanisme de consensus différent.
Les investisseurs dans le minage de cryptomonnaies à preuve de travail utilisent du matériel spécialisé capable d'effectuer des milliers de milliards de calculs par seconde. La puissance de calcul d'un réseau de minage de cryptomonnaies est mesurée par le taux de hachage, qui représente le nombre de suppositions ou de tentatives de résolution de l'énigme cryptographique par seconde.
Production annuelle d'électricité dans cinq centrales électriques sélectionnées ayant des activités de crypto-mining (2015 - 2022)
De plus grands réseaux d'unités minières peuvent être configurés pour augmenter la puissance de calcul. Le nombre et le type d'unités de minage sur chaque site sont un moyen d'évaluer la taille d'un réseau. Les installations de crypto-monnaie que nous avons identifiées peuvent employer de 10 000 à 20 000 unités de minage, bien que les plus grandes installations soient connues pour avoir jusqu'à 100 000 unités de minage en fonctionnement. Comme ces réseaux sont constitués d'unités modulaires, les opérateurs peuvent déplacer leur équipement à condition de construire des installations qui protègent et contrôlent le climat des unités minières en réseau. Les unités minières sont souvent empilées dans des conteneurs pour un transport relativement rapide et économique.
Le principal coût d'exploitation d'une installation d'extraction de cryptomonnaies est la dépense d'électricité. L'effort de calcul nécessaire pour assurer la rentabilité du minage de cryptomonnaies consomme de grandes quantités d'électricité pour faire fonctionner les machines et pour refroidir l'équipement afin d'éviter la surchauffe. Par conséquent, les propriétaires sont constamment à la recherche d'alternatives pour acquérir des quantités substantielles d'électricité au coût le plus bas possible.
Les installations d'extraction de cryptomonnaies ont eu recours à diverses stratégies pour gérer leurs coûts d'électricité en réduisant leur consommation et le prix payé pour l'électricité. L'efficacité informatique, mesurée en joules par térahash, s'est constamment améliorée au fil du temps. Toutefois, cette amélioration de l'efficacité est contrecarrée par la difficulté croissante des énigmes cryptographiques qui doivent être résolues pour ajouter de nouveaux blocs à la blockchain. Pour minimiser le prix de l'électricité, certains mineurs de cryptomonnaies ont localisé leurs installations en utilisant plusieurs stratégies différentes :
- Près de centrales électriques existantes et sous-utilisées ou de fournisseurs d'énergie électrique qui exploitent des générateurs à faible coût tels que de grands barrages hydroélectriques ;
- Avec une connexion directe à une source de production d'énergie, évitant les coûts associés à la connexion à une société de transmission ou de distribution d'électricité (par exemple, une nouvelle opération de minage de cryptomonnaies située en Pennsylvanie reçoit son énergie électrique directement d'une centrale nucléaire adjacente) ;
- Sur des sites qui peuvent utiliser des sources d'énergie très peu coûteuses ou non exploitées, notamment à proximité de puits de gaz naturel contenant du méthane résiduel qui devrait autrement être brûlé à la torche.
Dans le passé, l'accès à ces sources d'électricité à faible coût n'a pas toujours pu être maintenu, ce qui a poussé les installations à déménager. Les opérateurs ont également déplacé leurs installations pour avoir accès à une plus grande part d'énergie renouvelable, par exemple à proximité d'un parc éolien. L'augmentation de la demande liée à l'extraction de cryptomonnaies peut poser des problèmes de fonctionnement des réseaux électriques. Après quelques problèmes initiaux où les prix de l'électricité ont grimpé en raison d'une augmentation soudaine du minage de cryptomonnaies, les marchés de gros et de détail ont été en mesure de procéder à des ajustements pour gérer la nouvelle charge.
Certains exploitants de réseaux ont mis en place des programmes incitant les gros consommateurs d'électricité à réduire leur consommation pendant les périodes de pointe. Les mineurs de crypto-monnaies sont devenus des participants réguliers à ces programmes, connus sous le nom de « demand-response », ce qui a entraîné la réduction ou l'arrêt temporaire des opérations. En outre, les mineurs de crypto-monnaies situés dans des zones où les prix de l'électricité fluctuent ont réduit leur consommation d'électricité en réponse aux périodes de prix élevés sur les marchés de gros de l'électricité, étant donné la sensibilité de leur rentabilité opérationnelle aux prix de l'électricité.
Par exemple, au Texas, l'opérateur de réseau ERCOT a créé son programme Large Flexible Load (LFL), qui a mobilisé jusqu'à 1 530 mégawatts (MW) de grands consommateurs industriels pour réduire leur consommation pendant les périodes de pointe de la demande. Les mineurs de cryptomonnaies sont les principaux participants au programme LFL, qui exige également que les propriétaires d'usines informent l'État de la demande d'électricité prévue sur une période de cinq ans. Par exemple, les exploitants de deux grandes installations de minage de crypto-monnaies, situées sur le site d'une ancienne fonderie d'aluminium à Rockdale, au Texas, estiment que chacune d'entre elles peut nécessiter jusqu'à 500 MW de capacité électrique.
Source : EIA
Et vous ?
Quel est votre avis sur le sujet ? Comment les investisseurs, conscients de l'impact environnemental des crypto-actifs, devraient ajuster leurs stratégies pour minimiser les risques liés à la transition énergétique ?Voir aussi :
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Envoyé par calvaire
