ビットコインは、将来、豊富なクリーンエネルギーを実現するためになぜそれほど重要なのでしょうか?

「人類文明に反し、忌まわしい」ビットコインは、地球のエネルギー構造にどのような影響を与えるのでしょうか？これについてはさらに研究する価値があり、包括的に検討されるべきである。

決済会社スクエアの取り組みであるビットコイン・クリーン・エネルギー・イニシアチブは今年、注目に値する視点を提示する短い研究論文を発表した。ビットコインのマイニングは、再生可能エネルギーの生産と貯蔵と組み合わせると、エネルギー転換を加速するのに特に適しているという。

この研究作業を補完するために、有名な投資会社であるARK Investも、ビットコインマイニングがこれらの再生可能エネルギーの生産+貯蔵システムをさらに強化し、グリッドベースロードのエネルギーシェアを高め、将来人類全体に豊富なクリーンエネルギーをもたらす方法を示すオープンソースモデルも提供しています。

この問題について、より長期的な視点から考えた方が良いでしょう。

研究の主な結果

ビットコインマイニングは、クリーンエネルギーの生産と貯蔵を補完する技術として、再生可能エネルギーへの世界的なエネルギー移行を加速する機会となります。
太陽光発電と風力発電は現在、世界で最も安価なエネルギー源ですが、その間欠性と送電網の混雑により導入が制限されています。
柔軟なグリッド負荷オプションとしてのビットコインマイナーは、間欠性やグリッドの混雑の問題の多くを解決し、グリッドがより多くの再生可能エネルギーを導入できるようにするのに役立つ可能性があります。
ビットコインネットワークは、太陽光発電と風力発電の導入を促進し、これらの発電技術によってそれぞれのコスト曲線がさらに低下し、限界費用ゼロのエネルギー生産に近づく可能性があります。

このレポートを通じて、ビットコインネットワークが、ユニークなエネルギー購入者として、社会がより多くの太陽光発電と風力発電の能力を最大限に活用できるようにする上でどのような役割を果たすことができるかを説明したいと思います。この発電能力を展開し、このエネルギーを貯蔵することは、よりクリーンで回復力のあるグリッドへの社会の移行を促進することを目的としています。私たちは、今日のエネルギー資産の所有者が将来、不可欠なビットコインマイナーになる可能性があると考えています。

ビットコインマイナーはユニークなエネルギー購入者である

ビットコインマイナーは、非常に柔軟で簡単に調整できる中断可能な負荷（中断可能な負荷とは、ビットコインマイニングなど、簡単にオンまたはオフにできる電気の最終用途）を提供し、世界的な流動性を持つ暗号通貨で支払われ、地理的な場所に完全に依存せず、インターネット接続のみを必要とするため、ユニークなエネルギー購入者です。

これらの特性を組み合わせることで、世界中のどこでもいつでも需要をオン/オフできる最も安定したエネルギー購入者という、並外れた資産が生まれます。

参考文献:

《特別レポート：エネルギーに裏打ちされたお金》

https://research.satoshienergy.com/special-report-energy-backed-money/

再生可能エネルギーは現在最も安価なエネルギー源である

過去 10 年間で、太陽光と風力の均等化エネルギー原価 (LCOE、発電所の建設と運営にかかるライフサイクル全体のコストを発電量で割った値で、キロワット時あたりのセントで表されます) は、それぞれ 90% と 71% 低下しました。補助金なしの太陽光と風力のコストは現在、それぞれ1キロワット時あたり3～4セントと2～5セントである。個別のアイテムによっては、さらに安いものもあります。

参考文献:

エネルギーの均等化コストとストレージの均等化コスト – 2020

https://www.lazard.com/perspective/lcoe2020?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=newsletter_axiosgenerate&stream=top

比較すると、石炭や天然ガスなどの化石燃料の平均均等化エネルギーコストは、1キロワット時あたり約5〜7セントです。これは、太陽光発電と風力発電がすでに石炭や天然ガスよりも安価であることを意味します。太陽光と風力も地熱発電や水力発電とコスト的に同等になったばかりで、コストは1キロワット時あたり約3～5セントと安価だが地理的に制限がある。

参考文献:

米国エネルギー情報局

https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation.pdf

確かに、水力や地熱などの電気が非常に安い場所は常に存在しますが、全体的には太陽光と風力は現在最も安価で拡張性の高い電源です。さらに、時間の経過とともに、さらに手頃な価格になり続けると考えています。これは特に太陽光（半導体技術）に当てはまると私たちは考えています。太陽光発電の価格は、総設置容量が倍増するごとに20～40%下がり続けるでしょう。

参考文献:

太陽光発電の未来は驚くほど安い（2020年）

https://rameznaam.com/2020/05/14/solars-future-is-insanely-cheap-2020/

さまざまな発電方法のLCOE、キロワット時あたりの価格

一時的な需給不一致と電力系統の混雑

しかし、太陽光発電と風力発電は、天然ガスや原子力発電などのより高価なベースロード電源と比較すると、間欠性という大きな欠陥を抱えています。 (間欠性とは、エネルギー生産が一定ではないことを意味します。たとえば、太陽光発電所は太陽が輝いているときだけ電気を生成します。) これにより、エネルギー業界で「ダックカーブ」と呼ばれる現象が発生しました。

参考文献:

太陽光発電とビットコインの融合

https://versionone.vc/the-solar-bitcoin-convergence/

NREL ダックカーブ、純負荷 (MWh)

基本的に、日中は強い日光が当たりますが、夜は日光が当たりません。風は予測しにくく、夜間に強く吹く傾向があります。したがって、エネルギー供給は豊富であるか、まったく存在しないかのどちらかです。しかし、需要がピークを迎えるのは、人々が帰宅して電化製品の電源を入れる午後遅くや夕方で、太陽光も風力も十分には利用できないときです。最終結果は、両方の電力供給源が平均して毎日数時間社会の需要を超え、需要が急増したときには需要をはるかに下回ることになる。

季節の変わり目にも同じ課題が生じます。夏は日照量が増え、冬は風が強くなります。

これらの欠点は、グリッドの混雑（グリッドの送電線が特定の瞬間に電気を運ぶ最大容量に達すること）によってさらに増幅されます。これは高速道路の混雑と同様に頻繁に発生します。これは、太陽光発電や風力発電プロジェクトが、日光や風は十分にあるものの、近くの負荷や送電容量（つまり、電気の最終ユーザー）が不十分な田舎に建設されることが多いためです。

参考文献:

《送電混雑と制約：市場の障害か、それともチャンスか？》

https://www.nrg.com/insights/energy-education/transmission-congestion---constraints.html#:~:text=Grid%20congestion%20occurs%20due%20to,limits%20designed%20to%20ensure%20reliability.&text=The%20business%20instead%20must%20buy,side%20of%20the%20grid%20constraint.

こうした困難の結果、現在、米国の 3 つの送電網キューには、200 GW を超える太陽光および風力発電容量が保留されています。これは、完全に開発され、資金も調達されているものの、送電網が対応できない太陽光および風力発電プロジェクトです。

参考文献:

《バークレー研究所の新しいデータツールは、相互接続キュー内の提案されたプロジェクトを追跡します》

https://emp.lbl.gov/news/new-data-tool-berkeley-lab-tracks-proposed

特にリチウムイオン電池のコスト曲線が下がり続けていることから、送電網の送電容量とエネルギー貯蔵を増やすことは、これらの問題に対処する上で重要になります。しかし、現時点では、公共サービスのエンタープライズレベルのバッテリーは、広く導入するにはまだ高価すぎます。コストがさらに 80% 低下したとしても、耐用年数と、エネルギーを消散させずに蓄えることができる時間には依然として物理的な制限があります (消散とは、蓄えられたエネルギーの一部が熱として失われるプロセスであり、「熱損失」とも呼ばれます)。しかし、夜間のピーク需要を満たすために安価な昼間の太陽エネルギーを蓄えるための最も重要な技術となる可能性があります。

ビットコインマイニングは電力生産＋貯蔵の理想的な補完である

一方、ビットコインマイナーは再生可能エネルギーとストレージを補完する理想的な技術です。

発電とストレージおよびマイナーを組み合わせることの全体的な価値提案は、発電とストレージを別々に構築するよりも優れています。上で述べたように、どれだけの電力を放散せずにコスト効率よく蓄えられるかには、常に物理的な限界があります。

マイナーと再生可能エネルギーの生産および貯蔵を組み合わせることで、次のことが可能になると考えています。

プロジェクト投資家と開発者の収益を向上させ、より多くの太陽光発電および風力発電プロジェクトを収益性の高いものにします。
長期にわたる送電網相互接続の調査が完了しなくても、ビットコイン採掘者が送電網に売る前にそのエネルギーを利用できるため、太陽光発電や風力発電のプロジェクトを建設することは可能だ。
需要の急増を伴う極度の暑さや寒さ（2021 年初頭のテキサス州での大規模な停電など）など、ますます頻繁に発生するブラックスワンイベントに対応するために、すぐに利用できる「余剰」エネルギーをグリッドに提供します。

電気自動車の普及やあらゆる機器の電動化により社会の電力需要が増加し続けると、この「余剰」エネルギーが非常に役立つようになることに注意してください。ある意味、鉱山労働者の飽くなき食欲は、上記のアヒルの曲線の「腹」を食べることを可能にしているのです。

これらの利点を考慮すると、公共サービス企業ストレージの開発者がビットコインマイナーと協力し、現在のバッテリー製品を強化するのは理にかなっていると考えられます。

長期的な影響

ビットコインマイニングが最も安定したエネルギー購入者になれば、2つの大きな影響が出ると私たちは考えています。

まず、電力需要が低い期間に供給される太陽光と風力発電の量が劇的に増加します。前述のように、現在、米国のわずか 3 つの電力市場だけで、200 GW を超える太陽光および風力発電の延期容量が送電網上に待機しています。参考までに、これは現在の太陽光発電と風力発電の設置容量のおよそ 2 倍です。

社会がより多くの太陽光発電や風力発電を導入し始めると、均等化エネルギー原価がコスト曲線をさらに下回り、将来的には太陽光発電や風力発電がさらに手頃な価格になるはずだと私たちは考えています。

均等化エネルギー原価が下がれば、水の淡水化、環境からの二酸化炭素除去、グリーン水素の製造など、太陽光発電の収益性の高い新たな用途が生まれる可能性がある。この分野の専門家の中には、新たな電力を生産するための限界費用は実際にはゼロに近づくだろうと予測する者もいる。

2 つ目の大きな潜在的影響は、ビットコイン採掘産業の大規模な変革とグリーン移行である可能性があります。

現在、世界のビットコイン採掘能力はわずか10～20GWと推定されています（https://cbeci.org/）。前述のように、米国の送電網だけでも 200 GW の太陽光発電および風力発電プロジェクトが遅延しており、送電網待ち行列に待機しています (送電網待ち行列とは、送電網に電力を供給するために承認を待っているプロジェクトを指します)。このうちのわずか20%でも、マイナーに40GWの新たな採掘能力がもたらされ、現在の世界のビットコイン採掘市場をはるかに上回る規模となる。

これらの新しい採掘能力プロジェクトの多くは、「メーターの後ろ」になる可能性が高いことに注意してください（メーターの後ろとは、電力がグリッドから伝送されることなく、生産された場所で直接消費されることを意味します）。電気を使用し、無駄になるはずだった太陽光や風力エネルギーを最大限に活用します。もちろん、他の利益が出る期間中は系統電力を使用する可能性もあるため、初日から完全にグリーンになるわけではありません。しかし、太陽光発電と風力発電が安価になり、ベースロード電力のシェアを拡大すれば、最終的には再生可能エネルギー主体のコンピューティングパワーへと急速に移行し続けることになるでしょう。

私たちは、このように大規模で地理的に多様な新しいコンピューティングパワーを展開することで、ビットコインネットワークのセキュリティが強化されるという副次的な効果ももたらし、すべての人にとって健全な通貨としてのビットコインの地位をさらに強固にする可能性があると考えています。

ビットコインのマイニングがなければ、断続的なエネルギー源である太陽エネルギーは、電力網の電力の 40% しか供給できません。電力会社は大規模な投資をする必要があるため、電気料金はそれに応じて上昇するでしょう。ビットコイン採掘産業が太陽エネルギーシステムに統合されれば、電力会社であれ独立系企業であれ、エネルギー供給者は電気料金とビットコイン価格の裁定取引が可能になり、潜在的に「余剰」太陽エネルギーを販売して、収益性を低下させることなく電力網のほぼすべての電力需要を満たすことができるようになる。

ビットコインマイニングは、太陽光発電システムへの投資を奨励し、電気料金を同じに保ったまま、送電網で生産される電力の割合を増やすことができます。

上記のグラフは、ビットコインマイニングが太陽エネルギーシステムの導入にどのような影響を与えるかを示しています。電気料金が一定であると仮定すると、上のグラフは太陽エネルギーが送電網に供給できる電力の割合を示しています。 Y 軸は太陽エネルギーによって生成された電力、X 軸はバッテリー容量です。各円のサイズは、ビットコインのマイニング操作の規模に比例します。

各地点において、太陽光発電システムは電力網の需要の異なる割合を供給します。ビットコインのマイニングが拡大するにつれて、太陽光発電システムが追加され、電力網に供給されるエネルギーの割合が増加します。ビットコインの採掘能力を増強すれば、エネルギー供給業者はエネルギーを無駄にすることなく太陽光発電を「過剰に構築」できるようになるかもしれない。たとえば、グラフの左下隅では、ビットコインのマイニングがなければ、再生可能エネルギーは電力網の需要の 40% しか満たすことができません。グラフの右上隅では、太陽光、バッテリー、ビットコインマイニングの組み合わせにより、電力網の需要の 99% を満たすことができます。

私たちのモデルは、ビットコインマイニングを太陽光発電システムに統合することで、断続的な電力資源をベースロード容量を持つ発電所に変換できることを示しています。これは、ビットコインマイニングを電力開発者のツールボックスに追加することで、再生可能および間欠的なエネルギー源の全体的な対象市場が拡大するはずであることを示唆しています。

他の条件が同じであれば、ビットコインのマイニングにより、再生可能エネルギーによって低コストであらゆる場所に大量の電力を供給できるようになる可能性があります。副次的な影響として、再生可能エネルギー源の拡大に伴うコストの低下が加速し、再生可能エネルギー源の経済的競争力が高まる可能性があります。

今後の展開

上記のビジョンをどのように実現するかについては、まだ検討すべき重要な問題がいくつかあります。私たちは少なくとも 3 つの興味深いビジネスチャンスがあると考えています。

エネルギー管理ソフトウェアとサービス

貯蔵と採掘に重点を置くエネルギー管理企業は、新たに生成された電気を使用するか、貯蔵するか、採掘するかという最適な利用方法をリアルタイムで決定するソフトウェアを構築できる可能性があります。また、プロジェクトのパフォーマンスを監視するための重要な資産管理ツールと分析も提供できます。

エネルギー/鉱業市場

プロジェクト開発者、マイナー、投資家を結びつけるホスティング市場が出現する可能性があります。重要な課題は、既存の鉱山労働者に対する現在の信用基準要件に対処することです。

ASICマイニングマシン製造

予想される需要の急増に対応するために、新たなチップファウンドリーが建設される可能性がある。サムスンとTSMCが最近発表した北米の新工場建設計画は、この分野で先導的な役割を果たしている。将来的には、中断可能なエネルギー源での使用に最適化された採掘設備の耐久性を高めるために、ハードウェアとファームウェアの継続的な改善も行われるでしょう。

行動を起こす

ビットコインとエネルギー市場は統合されつつあり、現在のエネルギー資産所有者は将来ビットコインのマイナーになる可能性があると考えています。公益事業会社の幹部、持続可能なインフラ投資ファンド、グリッド規模のストレージ開発者は、ビットコインマイニングとクリーンエネルギー生産の間の新たな相乗効果に大規模な投資を展開するための戦略的ロードマップを調整することで、この未来を加速させるのに有利な立場にあります。

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