Raffreddamento ad immersione interna: i pro ei contro della pratica in rapida crescita di Bitcoin Mining

Il raffreddamento ad immersione è emerso come una tecnica in rapida evoluzione per aumentare l'efficienza del mining rig bitcoin, con molti vantaggi, svantaggi e dettagli da considerare.

Conferenza mineraria di Scott, ospitato a Round Rock, in Texas, il 7 e l'8 febbraio, ha presentato un panel intitolato "Immersion" con cinque relatori: David Branscum (direttore dello sviluppo aziendale presso Raffreddamento ad immersione Midas), Justin Podhola (fondatore e CEO di Elite Mining Inc.), Scot Johnson (CEO di Pala digitale), Jonathan Yuan (proprietario di Coin riscaldata LLC) e Gary Testa (presidente e amministratore delegato di Fluidi ingegnerizzati); ed è stato moderato da Tone Vays (ospite di Conferenza inconfessabile e avido Bitcoiner).

I relatori hanno concordato universalmente sul fatto che il raffreddamento a immersione è il futuro del mining di Bitcoin, e di seguito è riportato un riepilogo di detto pannello con una leggera introduzione al mining per chi non lo sapesse.

Bitcoin Mining a colpo d'occhio

Il mining sulla rete Bitcoin è il processo sia di aggiunta di transazioni al registro aperto, noto come blockchain, sia di proteggere la cronologia di tali transazioni in modo tale che la modifica di quel registro da parte di qualsiasi entità sia computazionalmente, energeticamente e finanziariamente impraticabile.

Il mining di bitcoin viene eseguito principalmente con un ASIC (circuito integrato specifico per l'applicazione), colloquialmente noto come "mining rig" per un singolo sistema informatico, che cerca di risolvere un problema computazionalmente difficile che la rete accetterà. I minatori di bitcoin competono tra loro per estrarre il blocco successivo nella blockchain e il protocollo premia il sussidio di blocco al minatore di successo, attualmente 6.25 bitcoin (questo concetto è ampliato nella sezione "Informazioni aggiuntive" di seguito), così come qualsiasi rete commissioni di transazione incluse in quel blocco.

Il processo di calcolo di un hash SHA-256 che deve essere accettato dalla rete, i problemi computazionalmente difficili che i minatori stanno tentando di risolvere, richiede intenzionalmente molte risorse.

Sebbene questo processo funzioni per limitare il numero di blocchi trovati ogni giorno, costringe anche i miner a "dimostrare" che il loro lavoro di calcolo è stato svolto in modo equo e corretto secondo le regole del protocollo prima che i blocchi vengano aggiunti al libro mastro, noto nel complesso come prova di lavoro. I minatori che proteggono la rete Bitcoin utilizzando ASIC attraverso prove di lavoro consentono la diffusione equa e casuale di nuove monete in modo decentralizzato, a differenza di altri metodi di protezione del protocollo come la prova di partecipazione, che funzionano specificamente per premiare i membri più ricchi della rete. Nel protocollo di Bitcoin, le balene, grandi detentori di bitcoin, non ricevono ricompense né servono a proteggere la rete semplicemente in virtù del loro accumulo di bitcoin.

Sebbene questa spiegazione del mining di Bitcoin sia gravemente ridotta, il concetto di base è delineato e possiamo iniziare a esaminare i sistemi di mining raffreddati ad aria e ad immersione.

Nota: i termini "ASIC" e "mining rig" sono usati in modo intercambiabile di seguito. I relatori hanno discusso solo dell'installazione e dei vantaggi del raffreddamento a immersione "monofase".

Raffreddamento aria contro immersione per i minatori di Bitcoin

In generale, le piattaforme di mining sono progettate con ventole ad alta velocità che forzano il flusso d'aria attraverso i componenti interni dell'ASIC per raffreddare attivamente gli hashboard, i chip del computer che eseguono l'hashing giorno e notte per risolvere il suddetto problema computazionalmente difficile.

Il calcolo dell'energia spesa per hash può essere reso più efficiente e ridurre i costi operativi complessivi per il minatore se l'installazione può eliminare efficacemente il calore generato dagli hashboard. L'obiettivo generale nel raffreddamento delle piattaforme minerarie è quello di fornire il massimo raffreddamento con il minor costo possibile. Il mining di Bitcoin "raffreddato ad aria" è il metodo tradizionale e semplice per gestire il riscaldamento e il raffreddamento delle proprie piattaforme minerarie con ventole di ventilazione e aria atmosferica ordinaria.

Il mining di Bitcoin "raffreddato a immersione" funziona anche per gestire il riscaldamento e il raffreddamento delle piattaforme minerarie, ma con pompe di circolazione e liquidi speciali progettati per funzionare con l'elettronica al posto dell'aria.

Di seguito sono riportati esempi illustrativi di sistemi raffreddati ad aria e ad immersione:

L'immersione è la pratica di immergere completamente, o immergere, l'impianto di perforazione minerario in un liquido termicamente conduttivo con maggiori proprietà isolanti rispetto all'aria ordinaria. Forse all'inizio controintuitivo, immergere il tuo impianto di mining elettronico energizzato in un liquido appositamente progettato consente una maggiore rimozione del calore dai chip del computer sempre caldi e roventi.

L'ASIC può eseguire l'hashing in modo più efficiente se viene fornita una temperatura costante e ottimale e continuare a estrarre bitcoin più a lungo con l'aiuto di liquidi appositamente progettati per la rimozione del calore. Immagina di aver bisogno di rinfrescarti dopo aver fatto jogging: sarebbe più veloce ed efficace immergerti in una fresca pozza d'acqua piuttosto che stare all'aperto perché l'aria ti raffreddi gradualmente.

Lo stesso processo di pensiero può essere applicato ai chip dei computer ASIC che devono raffreddarsi. Il liquido ha una maggiore capacità di trasferimento del calore rispetto all'aria, rendendolo un mezzo di raffreddamento ideale. I minatori si occupano principalmente di ottenere una portata ottimale dell'aria o del liquido dielettrico sugli hashboard. Il mezzo di raffreddamento viaggia sul dissipatore di calore dissipatori di calore sui singoli chip e trasferisce l'energia termica dalla superficie più calda (dissipatore di calore del chip) alla sostanza più fredda (l'aria o il liquido), mantenendo così le temperature necessarie per sostenere il corretto funzionamento del chip. I liquidi sono molto più efficaci nel convogliare il calore lontano dalla fonte di calore rispetto all'aria sulla scala di 1,200 volte o prestazioni maggiori.

Come con qualsiasi elettronica nel tempo, l'ASIC alla fine soccombe alla sua costante costrizione di hashing e fallisce, opportunamente indicato come "tasso di morte" o "tasso di fallimento" delle piattaforme minerarie. I sintomi di temperature di funzionamento elevate e prolungate che provocano danni permanenti ai trucioli includono fuga termica tramite maggiori correnti di dispersione, maggiore errore di quantizzazione velocità a causa della diminuzione del rapporto segnale-rumore, in modo irreversibile surriscaldamento dei transistor e aggiuntivo perdita di controllo del transistor. Diminuire il tasso di mortalità dei propri impianti attraverso l'ottimizzazione del riscaldamento e del raffreddamento comporterà a sua volta ulteriori profitti. È qui che il raffreddamento per immersione può aiutare a ridurre il tasso di mortalità per capitalizzare sulla longevità dell'impianto minerario e restituire i risparmi al budget del minatore.

Il nome del gioco di mining è effettivamente ridimensionare le operazioni con costi aggiuntivi minimi, in modo tale che l'abilità di ridimensionare un'operazione di mining di Bitcoin sia una forma d'arte, espressa attraverso spese spietate.

I vantaggi del raffreddamento ad immersione

Come accennato, il raffreddamento per immersione può ridurre il tasso di mortalità dei propri impianti minerari. Il raffreddamento ad immersione consente anche un più facile overclocking dell'ASIC, una pratica che comporta l'aumento dei terahash al secondo (TH/s) del mining rig, ma allo stesso modo aumenterà il consumo di energia e la generazione di calore.

Senza un mezzo per mitigare adeguatamente il carico termico aggiuntivo, l'ASIC potrebbe diventare inaffidabile o fallire del tutto. Ad esempio, un ASIC preconfigurato specificato per 100 TH/s a 3,000 watt potrebbe essere overcloccato a 140 TH/s ma a 5,000 watt, il che significa che il tuo hash rate totale per ASIC è aumentato, ma anche la tua energia consumata per terahash al secondo è aumentata. La messa a punto del meccanismo di overclock può portare a un'efficienza energetica di hashing ottimale.

Aumentando la potenza di hashing per ASIC sacrificando allo stesso tempo un dispendio energetico aggiuntivo, è possibile risparmiare denaro riducendo l'ingombro totale dell'impianto di mining. Ad esempio, 1 megawatt di potenza può servire 333 impianti minerari raffreddati ad aria a 3,000 watt preconfigurati ciascuno mentre, attraverso l'overclocking raffreddato a immersione, quel 1 megawatt di potenza può servire 200 o 250 impianti minerari a 4,000 o 5 watt ciascuno, generando risparmi sui costi richiedendo un minor numero di piattaforme minerarie per megawatt. Inoltre, la riduzione della quantità di minatori riduce anche i requisiti di dimensione della struttura e riduce il fabbisogno di personale in loco. L'aumento della potenza di hashing offre maggiori opportunità di guadagnare più bitcoin e quindi continuare le operazioni di ridimensionamento.

Un altro vantaggio dell'estrazione con raffreddamento a immersione è l'eliminazione dell'accumulo di particolato d'aria sui chip minerari, che degrada le prestazioni dell'impianto di perforazione minerario nel tempo se non viene pulito regolarmente. Man mano che il particolato si accumula sulla superficie del chip, il chip è sempre più incapace di irradiare calore in modo efficiente e sostenere il funzionamento. Questi particolati d'aria vengono generalmente filtrati in una certa misura nei sistemi raffreddati ad aria, ma non filtrati completamente. I filtri dell'aria possono eliminare il particolato solo fino a una certa dimensione in base alla classificazione del filtro e valori nominali del filtro più elevati inducono maggiori cadute di pressione attraverso detti filtri, potenzialmente privando l'ASIC del flusso d'aria necessario per un funzionamento corretto senza anche aumentare i motori della ventola di aspirazione o di scarico e di conseguenza, i costi elettrici per i maggiori motori. L'estrazione con raffreddamento ad immersione è un processo semichiuso che mantiene gli ASIC belli, puliti e generalmente più sicuri, mentre l'estrazione con raffreddamento ad aria prende tutto ciò che risiede nell'aria e lo fa passare attraverso l'ASIC, come particolato di polvere, polline e residui di smog.

Un ulteriore vantaggio dell'eliminazione dell'accumulo di particolato attraverso il raffreddamento a immersione può essere l'apertura di un negozio in ambienti geografici con aria atmosferica di bassa qualità che altrimenti deteriorerebbe i chip del computer più rapidamente del normale in una configurazione con raffreddamento ad aria. Luoghi con climi estremi ma fonti di energia promettenti sono resi potenzialmente praticabili con l'implementazione di attività minerarie con raffreddamento a immersione, dove le attività minerarie con raffreddamento ad aria possono essere irragionevoli a causa delle cattive condizioni atmosferiche. Il raffreddamento a immersione può continuare a spingere i confini dell'estrazione mineraria in regioni remote che in precedenza sarebbero state sfavorevoli per i sistemi raffreddati ad aria.

Un aspetto a volte trascurato nel mining è il puro rumore generato da un singolo ASIC, tipicamente compreso tra 70 e 80 decibel (dB), o simile al suono di un aspirapolvere... 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana, tutto tutto l'anno. Le piattaforme minerarie raffreddate ad aria possono essere racchiuse con materiale fonoassorbente per ridurre il rumore di circa 10-20 dB, se fatto bene. Tuttavia, il raffreddamento a immersione elimina praticamente l'insopportabile rumore di funzionamento degli ASIC a un rumore di fondo non rilevabile. Questo può essere un vantaggio particolarmente utile se l'estrazione mineraria a casa con coinquilini o un altro significativo e la propagazione del rumore è motivo di preoccupazione.

Inoltre, il raffreddamento ad immersione è un approccio più ecologico all'estrazione di Bitcoin poiché il rifiuto del calore dagli ASIC può essere totalmente ripreso e riutilizzato per riscaldare il tuo acqua domestica, piscina e riscaldamento radiante a pavimento come alcuni esempi. Un certo numero di aziende sfrutta già questo rifiuto di calore attraverso la forma di complemento ai sistemi di riscaldamento primario, come Estrazione saggia, miniera ed Energia Ming (l'autore non può verificare la qualità o la validità delle aziende e dei prodotti citati).

Anche se non è certamente necessario integrare l'estrazione di Bitcoin con questi sistemi extracurriculari, il calore sprecato dalle piattaforme minerarie può effettivamente essere sfruttato per ridurre le spese spese per i sistemi di riscaldamento domestico e si potrebbe anche guadagnare un po' di soldi sull'energia spesa per la casa. riscaldamento.

Sebbene non sia stato discusso esplicitamente in seno al panel, l'implementazione del raffreddamento a immersione implica una riduzione dei rifiuti elettronici a causa di una ridotta percentuale di guasti alle piattaforme minerarie. Basato su un generale preoccupazione infondata, la riduzione al minimo dei rifiuti elettronici è direttamente correlata a maggiori risparmi per il minatore. Come accennato in precedenza, tagliare i costi e annullare le spese non necessarie è fondamentale per ridimensionare le operazioni e aumentare i profitti. La preoccupazione che le discariche della terra trabocchino con i rifiuti elettronici delle piattaforme minerarie sarebbe in diretta violazione degli obiettivi che quegli stessi minatori cercano di raggiungere: spremere e allungare fino all'ultimo satoshi speso per mantenere l'operatività delle operazioni.

Per ricapitolare, il raffreddamento a immersione elimina l'accumulo di particolato d'aria corrosivo e, se correttamente overcloccato, può persino prolungare la vita operativa dell'impianto di perforazione minerario oltre a pompare terahash extra al secondo, risparmiando efficacemente sulla quantità di impianti necessari per ottenere un tasso di hash equivalente di impianti minerari raffreddati ad aria. Se lo si desidera, lo spreco di calore potrebbe anche essere riutilizzato per restituire risparmi aggiuntivi alle tasche dei minatori sotto forma di bollette ridotte.

Naturalmente, ci sono anche "svantaggi" nel lavorare con il raffreddamento a immersione che devono essere considerati a fondo prima di decidere quale sistema di raffreddamento è il migliore per la propria configurazione.

Svantaggi del raffreddamento ad immersione

Sebbene non siano stati discussi a fondo dai relatori, forse anche ignorati, ci sono degli svantaggi nel raffreddamento a immersione che possono intimidire o semplicemente frustrare i nuovi miner che cercano di entrare nel settore.

Storicamente, il costo dell'installazione di piattaforme minerarie ad immersione era economicamente proibitivo, ma è diventato più redditizio rispetto a cinque o sei anni fa. Tuttavia, il capitale iniziale richiesto rappresenta una sfida per coloro che cercano di immergersi nell'estrazione a immersione. L'altra prospettiva, tuttavia, è che componenti come il fluido dielettrico possono essere costosi ma possono essere visti come una forma di "assicurazione" per garantire che l'impianto minerario funzioni alla massima aspettativa di vita potenziale.

La modifica dell'hardware per il raffreddamento a immersione richiede la comprensione sia del liquido utilizzato che delle piattaforme minerarie utilizzate, poiché alcuni liquidi potrebbero funzionare meglio con alcune piattaforme rispetto ad altri liquidi e viceversa. In pratica, il design dipenderà dall'applicazione. È inoltre prudente assicurarsi non solo che il liquido sia compatibile con l'hardware proposto, ma anche che il firmware che esegue quell'hardware sia adatto. Senza prima ricercare la compatibilità del liquido, del firmware e dell'hardware, l'ASIC potrebbe non funzionare una volta immerso. Sebbene non sia tecnicamente uno svantaggio, questa fase di ricerca e sviluppo può scoraggiare i minatori che vogliono semplicemente collegare la piattaforma mineraria e farla finita.

Il dimensionamento, la selezione e la progettazione dei componenti del sistema raffreddato a immersione come le tubazioni, i serbatoi e le pompe richiedono ulteriori ricerche e tempi di configurazione. Il mezzo di raffreddamento deve essere fatto ricircolare tra il serbatoio e lo scambiatore di calore a una velocità precisa, altrimenti l'impianto minerario potrebbe surriscaldarsi. Se il flusso del liquido è troppo lento, il calore non verrà rimosso adeguatamente dai dissipatori di calore del chip e se il flusso del liquido è troppo veloce, lo scambio di calore da chip a liquido non avverrà in modo appropriato e l'ASIC si surriscalda. Per non parlare del fatto che se il serbatoio, la pompa e il sistema di tubazioni interconnesse non sono sigillati a tenuta d'aria, il costoso liquido dielettrico perderà e potenzialmente annullerà i guadagni di efficienza dell'hashing.

Allo stesso modo, le configurazioni raffreddate ad aria richiedono una previdenza ingegneristica nel dimensionamento, nella selezione e nella progettazione di sistemi di ventilazione e di eventuali custodie per la riduzione del suono, ma il raffreddamento a immersione è relativamente più complesso nella sua esecuzione per il minatore Bitcoin alle prime armi.

Ad un certo punto, sarà necessario riparare, mantenere o semplicemente spostare l'ASIC. A causa delle caratteristiche oleose del fluido non conduttivo utilizzato nelle applicazioni di raffreddamento a immersione, sarebbe necessario pulire la sostanza dall'attrezzatura prima della manutenzione, un passaggio piuttosto disordinato in generale che viene evitato con le piattaforme minerarie raffreddate ad aria. Questo è forse più simile a uno scenario "scegli il tuo veleno" tra la pulizia dell'olio fastidioso nelle configurazioni di raffreddamento a immersione o la pulizia del particolato corrosivo e fine nelle configurazioni di raffreddamento ad aria.

Pensieri di chiusura

In sintesi, le piattaforme minerarie raffreddate ad aria sono facili e veloci da avviare, ma presentano dei compromessi che devono essere rivisti da chiunque stia seriamente cercando di entrare nel settore minerario. I relatori hanno fortemente incoraggiato chiunque sia in grado di supportare i consigli per l'installazione dell'impianto minerario a provare l'attività mineraria domestica. Se non estrai per scalare, prova a minare per una conoscenza più approfondita e pratica della rete Bitcoin dietro le quinte mentre impila non-KYC bitcoin ad un premio.

Il mining di Bitcoin raffreddato ad aria potrebbe non essere sufficiente per i computer in continua evoluzione e che richiedono energia, hanno ipotizzato alcuni relatori. Il design del chip sempre più avanzato potrebbe in definitiva richiedere il raffreddamento a immersione se l'aria non è in grado di gestire in modo fattibile il carico di calore del rig. Poiché i singoli impianti di mining Bitcoin e intere operazioni di mining continuano a spingere i limiti dell'efficienza dell'hashing, il raffreddamento per immersione può diventare il metodo più significativo per i miner per aumentare i loro tassi di hash totali e ridurre le spese complessive. Inoltre, con l'aumento dei costi dell'hardware, la proposta di valore del raffreddamento a immersione diventa più interessante massimizzando la durata della piattaforma mineraria, che essenzialmente rimarrebbe vera per sempre.

Se ti stai dilettando nel mining di Bitcoin, quindi unisciti a eventi rilevanti, gruppi di chat e locale Meetup sono strumenti vitali per apprendere suggerimenti e trucchi del settore. Roma non è stata costruita in un giorno e praticamente tutti i minatori di Bitcoin su larga scala oggi sono partiti da zero. La socializzazione e il networking con altri minatori possono anche formare potenziali partner commerciali, come il proprietario terriero con elettricità a basso costo ma privo di capitale, o il minatore esperto con impianti pronti che necessitano di elettricità e infrastrutture fisiche a basso costo, o il venture capitalist con il settore finanziario know-how ma mancanza di orientamento tecnico. Questi incontri riguardano il trovare lo yin nel tuo yang, il pezzo mancante del tuo puzzle di mining di Bitcoin.

Un'ultima nota per i nuovi minatori incerti sull'estrazione di Bitcoin come professione praticabile: il CEO di Whinstone Chad Everett Harris ha dato alcuni consigli positivi ai minatori incuriositi dall'iniziare la propria attività mineraria mentre ha accolto il nostro gruppo di tour presso l'impianto minerario di Whinstone a Rockdale. Chiunque può farlo.

Whinstone si è formato da una discussione a Chipotle su alcuni burritos solo quattro anni fa, secondo Harris, dove lui e altri tre (Jason Les, Ashton Harris e David Schatz) hanno concentrato tutta la loro attenzione sull'estrazione di Bitcoin, nonostante nessuno di loro avesse precedenti esperienze con operazioni minerarie su larga scala. È stato un viaggio e un processo di apprendimento: Harris attribuisce il loro successo all'intrecciare le loro vaste operazioni con la comunità locale, all'abbraccio della popolazione e al coinvolgimento nel miglioramento del tenore di vita sia dei propri dipendenti che della comunità di Rockdale.

Informazioni aggiuntive

La ricompensa del blocco è attualmente di 6.25 bitcoin e sarà ridotta del 50% ogni 210,000 blocchi. Ogni blocco viene aggiunto al libro mastro in media ogni 10 minuti, il che equivale a circa quattro anni per la riduzione della ricompensa del blocco. Questo è il famigerato limite di fornitura controllato di 21,000,000 di bitcoin che limita il numero totale di bitcoin mai circolare. Si stima che entro l'anno 2140 tutti i bitcoin saranno estratti e la ricompensa del blocco consisterà solo in commissioni di transazione che, in teoria, saranno sufficienti per pagare i minatori per il loro lavoro nella messa in sicurezza della rete.

Questo è un post degli ospiti di Okada. Le opinioni espresse sono interamente proprie e non riflettono necessariamente quelle di BTC, Inc. o Bitcoin Magazine.

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• Fonte: https://bitcoinmagazine.com/business/guide-to-immersion-cooling-bitcoin-mining