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미국 내 미국 암호화폐 채굴 작업과 관련된 전력 수요는 지난 몇 년 동안 매우 빠르게 증가했습니다. 우리의 예비 추정에 따르면 암호화폐 채굴로 인한 연간 전기 사용량은 아마도 미국 전기 소비량의 0.6%에서 2.3%에 해당할 것입니다. 1
이러한 추가 전력 사용은 비용, 신뢰성 및 배출에 미치는 영향을 우려하는 정책 입안자와 전력망 계획자들의 관심을 끌었습니다. 암호화폐 채굴 에너지 사용 추적과 관련된 주요 과제에는 수백만 명의 미국 최종 사용자 고객 사이에서 암호화폐 채굴 활동을 식별하는 어려움과 채굴 자산을 전기 가격이 낮은 지역으로 빠르게 이동할 수 있는 암호화폐 시장의 역동적인 특성이 포함됩니다.
우리는 하향식 및 상향식 접근 방식을 모두 사용하여 미국 암호화폐 채굴 작업의 전기 사용량에 대한 일반적인 추정치를 개발했습니다. 우리의 하향식 접근 방식에는 암호화폐 활동에서 전 세계 및 국가 전력 사용량을 추정하는 지수를 유지 관리하는 캠브리지 대체 금융 센터의 데이터가 포함됩니다. 우리는 또한 개별 암호화폐 채굴 작업 위치와 각 시설에서 사용할 수 있는 전기량과 관련된 데이터를 수집하는 자체 상향식 접근 방식을 개발했습니다.
미국 암호화폐 채굴자의 전기 사용량에 대한 보다 엄격한 추정치를 개발하기 위해 우리는 5 CFR Part 1320, Controlling Paperwork Burdens on the Public에 설정된 OMB(관리예산국) 절차에 따라 긴급 허가를 요청하고 받았습니다.2 2024년 XNUMX월부터 XNUMX월까지 월 단위로 데이터 수집을 시작할 계획입니다.
암호화폐 채굴에 대한 관심
암호화폐 채굴은 약 2019년 전 미국에서 시작되었지만 2021년부터 활동이 급격히 확대되기 시작했습니다. 최근 성장은 주로 XNUMX년 중국이 디지털 화폐 채굴을 단속한 후 중국에서 미국으로 암호화폐 채굴 사업장이 이전한 데 따른 것입니다. 하지만 보고서에 따르면 중국에는 여전히 일부 채굴이 있을 수 있습니다.3 미국에서 암호화폐 채굴이 증가하면서 사업의 에너지 집약적 성격과 그것이 미국 전력 산업에 미치는 영향에 대한 우려가 커졌습니다. EIA에 표현된 우려 사항에는 수요가 가장 많은 기간 동안의 전력망에 대한 부담, 전기 가격 상승 가능성, 에너지 관련 이산화탄소(CO)에 대한 영향 등이 포함됩니다.2) 배출.
예를 들어, 여러 의회 의원이 2022년 XNUMX월 미국 에너지부 장관에게 보낸 서한을 참조하세요.4 2 월 20235 암호화폐 채굴이 전기 및 에너지 관련 CO에 미치는 영향을 더 잘 식별할 수 있는 정보를 확보하려는 의지를 설명했습니다.2 방출. 해당 서한에서 의회 의원들은 암호화폐 채굴자의 배출량 및 에너지 사용에 관한 "의무적 공개 체제" 개발의 필요성을 강조했습니다.
그리드 계획자들은 또한 암호화폐 채굴과 관련된 전력 수요의 급격한 증가에 대해 우려를 표명하기 시작했습니다. 예를 들어, NERC(North American Electric Reliability Corporation)는 최근 장기 신뢰성 평가에서 “암호화폐 채굴과 관련된 작업의 고유한 특성으로 인해 잠재적인 성장은 수요 및 자원 예측뿐만 아니라 시스템 운영.”6 증거로, NERC에 따르면 ERCOT(Electrical Reliability Council of Texas)는 새로운 암호화폐 채굴 용량에 대한 요청이 41기가와트(GW)에 달하며 이에 대한 계획 연구가 9GW 승인되었습니다.
전기 사용 및 암호화폐 채굴
여러 암호화폐, 특히 비트코인은 일의 증거 새로운 암호화폐 출시에 대한 접근 방식입니다. 작업 증명을 통해 암호화폐를 생성하는 것을 채광. 암호화폐 채굴자는 상당한 계산 능력이 필요한 복잡한 암호화 퍼즐을 풀어 블록체인에 거래 블록을 추가합니다. 블록체인은 참가자가 암호화폐 네트워크에서 거래를 추적할 수 있게 해주는 디지털 원장을 나타냅니다. 블록체인에 블록을 추가하는 대가로 채굴자는 거래 수수료와 새로운 암호화폐 코인을 보상받습니다.
모든 암호화폐가 암호화폐를 생성하기 위해 작업 증명을 사용하는 것은 아닙니다. 다른 암호화폐, 특히 이더리움은 다음과 같은 또 다른 프로세스를 사용합니다. 스테이크의 증거. 거래를 검증하고 블록체인에 새 블록을 추가하기 위해 참가자는 블록체인의 기본 토큰 중 일부를 담보로 보유합니다. 이러한 검증인은 거래가 성공적으로 완료되면 보상을 받고, 불법 활동을 시도하면 처벌을 받습니다. 광범위한 계산 노력을 기반으로 하지 않기 때문에 지분 증명 암호화폐는 작업 증명 암호화폐보다 훨씬 적은 컴퓨팅 성능과 전력을 사용합니다. 케임브리지 대체 금융 센터의 데이터에 따르면 이더리움은 비트코인 전력 수요의 0.005%를 차지하는데, 이는 주로 서로 다른 합의 메커니즘으로 인해 발생합니다.
작업 증명 암호화폐 채굴의 투자자는 초당 수조 개의 계산을 수행할 수 있는 특수 하드웨어를 사용합니다. 네트워크 마이닝 암호화폐의 계산 능력은 다음과 같이 측정됩니다. 해시 비율는 초당 암호화 퍼즐을 풀기 위한 추측 또는 시도 횟수를 나타냅니다.
컴퓨팅 성능을 높이기 위해 더 큰 규모의 채굴 장치 네트워크를 구성할 수 있습니다. 네트워크 규모를 평가하는 한 가지 방법은 각 사이트의 채굴 단위 수와 유형입니다. 우리가 확인한 개별 암호화폐 시설은 10,000~20,000개의 채굴 단위를 사용할 수 있지만 가장 큰 시설은 최대 100,000개의 채굴 단위를 운영 중인 것으로 알려져 있습니다. 이러한 네트워크는 모듈형 장치로 구성되어 있기 때문에 운영자는 네트워크로 연결된 채굴 장치의 기후를 보호하고 제어하는 시설을 구축할 수 있는 한 장비를 재배치할 수 있습니다. 채굴 장치는 상대적으로 빠르고 경제적인 운송을 위해 컨테이너에 쌓이는 경우가 많습니다.
암호화폐 채굴 시설의 주요 운영 비용은 전기 비용입니다. 수익성 있는 암호화폐 채굴을 지원하는 데 필요한 계산 노력은 기계를 작동하고 과열을 방지하기 위해 장비를 냉각시키기 위해 많은 양의 전기를 소비합니다. 결과적으로 소유자는 가능한 최저 비용으로 상당한 양의 전력을 확보하기 위해 다양한 대안을 끊임없이 찾고 있습니다.
암호화폐 채굴 시설은 소비량과 전기 요금을 줄여 전기 비용을 관리하기 위해 다양한 전략을 활용해 왔습니다. 테라해시당 줄(J)로 측정되는 계산 효율성은 시간이 지남에 따라 꾸준히 향상되었습니다. 그러나 이러한 향상된 효율성은 블록체인에 새로운 블록을 추가하기 위해 해결해야 하는 암호화 퍼즐의 난이도가 일반적으로 증가함에 따라 반대됩니다. 전기 요금을 최소화하기 위해 일부 암호화폐 채굴자는 여러 가지 전략을 사용하여 시설을 찾았습니다.
- 기존의 활용도가 낮은 발전소 근처 또는 대규모 수력 발전 댐과 같은 저가형 발전기를 운영하는 전력 공급업체
- 발전원에 직접 연결하여 기존 송전 또는 배전 회사에 연결하는 데 드는 비용 방지(예: 펜실베이니아에 위치한 새로운 암호화폐 채굴 작업은 인접한 원자력 발전소에서 직접 전력을 공급받습니다)
- 소각해야 하는 폐메탄이 있는 천연가스정 인근을 포함하여 매우 저렴하거나 고립된 에너지원을 사용할 수 있는 현장
과거에는 이러한 저렴한 전력원에 대한 암호화폐 채굴 접근이 항상 유지될 수 없었기 때문에 시설을 이전해야 했습니다. 또한 운영자들은 풍력 발전소 인근과 같이 더 많은 재생 가능 에너지에 접근할 수 있도록 시설을 이전했습니다.
암호화폐 채굴과 관련된 수요 증가는 전력망 운영에 어려움을 초래할 수 있습니다. 암호화폐 채굴의 갑작스러운 급증으로 인해 전기 가격이 급등하는 초기 문제 이후 도매 및 소매 시장은 새로운 부하를 처리하기 위해 조정할 수 있었습니다. 일부 전력망 운영업체는 전력 수요가 가장 많은 기간 동안 전력 사용량을 줄이도록 대규모 전력 소비자에게 인센티브를 제공하는 프로그램을 마련했습니다. 암호화폐 채굴자들은 수요 대응으로 알려진 이러한 프로그램에 정기적으로 참여하게 되었으며, 이로 인해 운영이 일시적으로 중단되거나 중단되었습니다. 또한, 전력 가격 변동이 심한 지역의 암호화폐 채굴자들은 전력 가격에 대한 운영 수익성의 민감도를 고려하여 도매 전력 시장의 높은 가격 기간에 대응하여 전력 사용량을 줄였습니다.
예를 들어, 텍사스의 전력망 운영업체인 ERCOT는 최대 1,530MW의 대규모 산업 소비자를 참여시켜 수요가 가장 많은 기간 동안 전력 사용을 줄이는 LFL(대형 유연 부하) 프로그램을 만들었습니다. 암호화폐 채굴자는 LFL 프로그램의 주요 참여자이며, 이를 위해서는 공장 소유자에게 향후 500년 동안 예상되는 전력 수요 상태를 알려야 합니다. 예를 들어, 텍사스 록데일의 이전 알루미늄 제련소 부지에 위치한 두 개의 대규모 암호화폐 채굴 시설 운영자는 각각 최대 XNUMXMW의 전기 용량이 필요할 수 있다고 추정합니다.
암호화폐 채굴에서 에너지 사용량을 추정하는 방법
미국의 암호화폐 채굴과 그것이 전력 수요에 미치는 영향에 대한 더 많은 정보를 개발하는 것은 에너지 정책 입안자, 에너지 기획자 및 일반 대중에게 맥락을 제공하는 데 중요합니다. 그러나 암호화폐 채굴자의 전기 사용량을 평가하는 것은 여러 가지 이유로 어렵습니다. 첫째, 암호화폐 채굴은 개별 워크스테이션부터 대규모 데이터 센터에 이르기까지 다양한 규모의 시설에서 수행될 수 있으므로 미국 내 수백만 명의 최종 사용 고객 중에서 해당 시설을 식별하기가 어렵습니다. 둘째, 암호화폐 채굴 시설을 식별하고 추적하는 것은 이러한 운영이 더 저렴한 전기를 찾아 이동하는 경향으로 인해 더욱 어려워집니다. 셋째, 암호화폐 채굴 작업이 식별되면 전력 소비 및 작업에 대한 정보를 이용할 수 없거나 명확하지 않은 경우가 많습니다. 다양한 시설 규모, 운영에 대한 데이터 부족, 시설 위치 및 소유권의 변화로 인해 통계적으로 대표적인 암호화폐 채굴자 샘플 생성이 복잡해졌습니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 더 나은 정보를 개발할 수 있는 가능성을 더욱 완전하게 탐색하기 위해 우리는 최근 OMB에 긴급 개정 요청을 제출했으며 26년 2024월 2024일 승인되었습니다. 우리는 암호화폐 채굴 사용에 대한 더 자세한 정보를 게시할 수 있을 것으로 기대합니다. XNUMX년 중후반에 새로 수집한 데이터를 사용한 미국의 전력 현황입니다.
암호화폐 채굴 전기 사용량을 결정하기 위한 하향식 접근 방식
캠브리지 비트 코인 전력 소비 지수 (CBECI)7, 케임브리지 대체 금융 센터에서 출판,8 일일 및 연간 기준으로 비트코인 및 이더리움에 대한 운영 마이닝의 전력 수요 추정치를 제공합니다. CBECI 추정치를 사용하여 미국의 비트코인 관련 전력 수요를 대략적으로 추정할 수 있습니다.
CBECI에 사용된 방법론은 비트코인을 지급받은 채굴 참가자가 합리적인 경제 주체라는 기본 가정을 바탕으로 일반적인 채굴 단위를 나타내는 실제 하드웨어 바구니를 구축하는 하이브리드 하향식 접근 방식을 기반으로 합니다.9
CBECI 일일 및 연간 추정치에는 이론적 하한 및 상한과 최선의 추측을 사용한 추정 금액이 포함됩니다. 이러한 한계를 포함하는 것은 추정치에 내재된 불확실성을 반영합니다. 암호화폐 채굴자들은 가격 변동과 채굴 장비 가용성에 따라 활동을 늘리거나 줄여 전기 사용량이 빠르게 변할 수 있기 때문에 지수는 24시간마다 업데이트됩니다. 2024년 19.0월 말 CBECI의 비트코인 채굴 전력 수요 추정 범위는 9.1GW, 하한 및 상한은 각각 44.0GW와 80GW로 상당히 넓었습니다. 이러한 평균 전력 수요에 연간 시간을 곱하면 총 연간 전력 수요가 170테라와트시(TWh)(하한), 390TWh(추정치), XNUMXTWh(상한)가 됩니다.
CBECI는 비트코인 채굴과 관련된 전 세계 전력 사용량이 67년 240TWh에서 2023TWh에 달할 것으로 추정하고 있으며, 점 추정치는 120TWh입니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)는 2023년 전 세계 전력 소비량을 27,400TWh로 추정했습니다.10 따라서 CBECI는 2023년 비트코인 채굴을 지원하는 전력이 전 세계 전력 수요의 약 0.2%~0.9%가 될 것으로 추정합니다. 이러한 추정에 따르면 암호화폐 채굴에 사용되는 전 세계 전력 사용량은 각각 그리스와 호주의 총 전력 소비량과 거의 같습니다.11
CBECI는 또한 비트코인 채굴의 지리적 분포를 추적하여 여러 국가의 전기 사용량을 추정할 수 있습니다. CBECI는 미국에서 발생하는 비트코인 채굴의 전 세계 점유율이 3.4년 2020월 37.8%에서 발표된 추정치를 확인할 수 있는 마지막 달인 2022년 XNUMX월 XNUMX%로 증가했다고 추정합니다.12
미국의 글로벌 활동 점유율이 약 38%로 유지된다고 가정할 때, 미국 기반 비트코인 채굴의 전기 사용량은 25TWh에서 91TWh에 이를 것으로 추정됩니다. 이 추정치는 0.6년 미국의 전체 전력 수요(2.3TWh)의 2023~3,900%에 해당합니다.13 암호화폐 채굴을 지원하는 미국 전기 수요 추정치는 300만 가구에서 600만 가구 이상의 연간 수요와 동일합니다.14 범위의 최저치는 특히 유타 및 웨스트 버지니아와 같은 주 전체의 연간 전기 사용량과 동일합니다.15 여기에 제공된 CBECI 기반 추정치는 비트코인만을 기반으로 하며 다른 작업 증명 암호화폐는 포함하지 않습니다.
암호화폐 채굴 전기 사용량을 결정하기 위한 상향식 접근 방식
미국에서 암호화폐 채굴이 전기 사용에 미치는 영향을 추정하는 또 다른 접근 방식은 개별 시설에 대해 우리가 알고 있는 정보를 바탕으로 추정치를 구축하는 것입니다. 이를 위해 우리는 가능한 한 많은 미국 암호화폐 채굴 시설을 식별하기 위해 노력했습니다. 우리는 현재까지 총 137개의 시설을 확인했습니다. 위치 및 용량 데이터가 있는 52개 시설은 그림 1에 나와 있습니다. 이러한 사이트는 21개 주에 위치하고 있으며 대부분 텍사스, 조지아, 뉴욕에 있습니다.
이 목록을 작성하기 위해 우리는 업계 간행물, 회사 재무 보고서, 뉴스 기사, 인터넷 검색 등의 출처를 참고했습니다. 우리는 또한 시설의 전기 사용량에 대한 정보를 요청하는 여러 암호화폐 채굴 회사에 의회 의원이 보낸 편지에 대한 응답을 활용했습니다. 해당 서신은 2022년 2022월에 발행되었으며, 암호화폐 채굴자들의 응답은 대부분 XNUMX년 XNUMX월과 XNUMX월에 접수되었습니다.
우리는 채굴 장비를 운영하는 데 필요한 최대 전력 용량(MW)을 포함하여 확인된 각 시설에 대한 세부 정보를 수집했습니다. 확인된 여러 암호화폐 채굴 시설은 EIA-860에 나열된 발전소와 연결될 수 있습니다. 연간 전기 발전기 보고서. 다른 사람들은 할 수 없었습니다. 확인된 137개 시설 중 101개 시설에서 최대 전력 사용량이 확인되었으며, 이는 10,275MW로 추정됩니다. 이 양은 미국의 연간 평균 전력 수요 약 450,000MW와 비교되며, 이는 2.3%의 점유율을 나타냅니다.
실제로 암호화폐 채굴 시설은 최대 설계 용량보다 낮은 수준으로 운영되는 경우가 많습니다. 암호화폐 채굴 장치는 높은 활용률로 실행되는 경향이 있지만, 정확한 추정치를 제공하기에는 데이터가 부족합니다. 몇몇 광산 시설에서 받은 정보를 기반으로 한 대략적인 추정치인 80% 활용률로 운영한다고 가정하면 이를 지원하는 10,275MW의 용량 중 전기 사용량은 연간 약 70TWh 또는 거의 XNUMXTWh가 될 것입니다. 하향식 추정치 범위의 최고치입니다.
암호화폐 채굴 장소에서 전기 사용에 대한 제한적인 모니터링
우리는 EIA-923을 통해 일부 암호화폐 채굴 활동을 몇몇 시설에 연결하기 위해 언론 기사와 회사 보고서를 사용했습니다. 발전소 운영 보고서. EIA-923 조사에 포함된 데이터는 미국 내 거의 모든 발전소의 발전량을 보여줍니다.
우리는 암호화폐 채굴이 발생한 몬태나, 뉴욕, 펜실베니아에 있는 2021개의 소규모 미국 발전소 그룹에서 전기 사용량을 추적할 수 있었습니다. 이들 XNUMX개 발전 시설의 복합 발전량은 암호화폐 채굴업체가 사업을 시작한 XNUMX년부터 급격히 증가했습니다. 다시 한 번, 채굴 작업에 전력을 공급하는 데 사용되는 공장 자체 내에서 직접 사용되는 전기의 양이 공장 생산량의 더 큰 비율로 증가했습니다. 암호화폐 채굴 장비를 설치하기 전에는 XNUMX개 공장의 생산량이 훨씬 낮았습니다. 이전에는 이러한 발전소의 활용도가 낮았기 때문에 낮은 요금으로 전용 전력을 공급받을 수 있다는 전망으로 인해 암호화폐 채굴자들이 이러한 시설로 모여들었습니다.
다음 단계
미국에서 암호화폐 채굴 활동이 역동적이고 빠르게 성장하는 것을 고려하여, 우리는 계획 결정을 더 잘 알리고 대중에게 교육하는 데 필요한 암호화폐 채굴 활동과 관련된 전력 소비를 체계적으로 평가하는 데 초점을 맞춘 필수 조사를 실시할 것입니다. 암호화폐 채굴이 에너지 시스템에 미치는 영향을 확인하기 위한 기타 정부 및 업계의 노력은 일반적으로 공식 데이터 수집의 포괄적이고 표준화되고 시의적절하며 일관된 특성이 부족한 연구 형태를 취해 왔습니다. 긴급 정리 중에 수집된 데이터는 앞으로 나아갈 접근 방식을 알리는 중요한 통찰력을 제공합니다.
또한, 새로운 정보와 데이터가 제공됨에 따라 미국 내 암호화폐 활동과 관련된 전력 소비량 추정치를 계속해서 개선할 계획입니다. 긴급 정리 중에 수집된 데이터 외에도 우리는 계속해서 CBECI 추정치를 추적하고 식별된 시설 목록을 개선하며 제3자가 작성한 추정치를 검토할 것입니다.
주요 기여자: Mark Morey, Glenn McGrath 및 Hiroaki Minato. 의례 미국 EIA.
1 EIA, 전력 연간 2022, 표 2.2, 10페이지
2 EIA의 통관 패키지는 여기에서 확인할 수 있습니다. https://www.reginfo.gov/public/do/PRAViewICR?ref_nbr=202401-1905-002
3 Sigalos, MacKenzie, CNBC, 사람들이 비트코인을 만들기 위해 모든 위험을 무릅쓰고 있는 중국의 지하 암호화폐 채굴 작업 내부, 19년 2021월 XNUMX일(https://www.cnbc.com/2021/12/18/chinas-underground-bitcoin-miners-.html)
4 Elizabeth Warren 상원의원, Sheldon Whitehouse 상원의원, Edward J. Markey 상원의원, Jared Huffman 하원의원, Rashida Tlaib 하원의원, Jeffrey A. Merkley 상원의원이 미국 환경보호국(EPA) 청장 Michael Regan과 에너지부 장관 Jennifer Granholm에게 보낸 서한, 15년 2022월 XNUMX일, https://www.warren.senate.gov/imo/media/doc/2022.07.15%20Letter%20to%20EPA%20and%20DOE%20Re%20Cryptomining%20Environmental%20Impacts.pdf
5 Elizabeth Warren 상원의원, Sheldon Whitehouse 상원의원, Edward J. Markey 상원의원, Jeffrey A. Merkley 상원의원, Jared Huffman 하원의원, Rashida Tlaib 하원의원, Katie Porter 하원의원, Richard J. Durbin 상원의원이 미국 환경보호국(EPA) 청장 Michael Regan과 장관에게 보낸 편지 of Energy Jennifer Granholm, 6년 2023월 XNUMX일, https://www.warren.senate.gov/imo/media/doc/2023.02.06%20Follow-Up%20Letter%20to%20EPA%20and%20DOE%20Re%20Cryptomining%20Environmental%20Impacts2.pdf
6 https://www.nerc.com/pa/RAPA/ra/Reliability%20Assessments%20DL/NERC_LTRA_2023.pdf
8 백악관, 미국 암호화폐 자산의 기후 및 에너지 영향, 2022년 5월, XNUMX페이지
9 캠브리지 대체 금융 센터: 캠브리지 비트코인 전기 소비 지수, 방법론
10 국제에너지기구(International Energy Agency), 전력 시장 보고서, 2022년, 2023페이지에서 가져온 119년 추정치; 국제에너지기구(International Energy Agency, International Energy Agency)의 전기 2023(Electricity 2.2)에서 가져온 연간 성장률을 2024로 가정하여 8년으로 업데이트되었습니다. XNUMX
11 EIA, 국제에너지통계
12 https://ccaf.io/cbeci/api/v1.2.0/download/mining_countries
13 EIA, 월간 전력, 2024년 2023월(2023년 XNUMX월~XNUMX월 데이터); EIA 시간별 그리드 모니터(XNUMX년 XNUMX월 데이터)
14 EIA는 가구당 연간 전기 소비량을 10,791kWh로 추정합니다. EIA, 미국 가정에서는 얼마나 많은 전기를 사용합니까? 20년 2022월 XNUMX일
15 EIA, 월간 전력, 2023년 5.4월, 표 135b, XNUMX페이지
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- 출처: https://cleantechnica.com/2024/02/02/tracking-electricity-consumption-from-u-s-cryptocurrency-mining-operations/
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