Blockchain, minage et consommation énergétique : quelles solutions pour quelles problématiques ?

 

 

Suite aux divers épisodes récents concernant la baisse du Bitcoin et des crypto-monnaies dans leur ensemble, le sujet a été abordé par les acteurs institutionnels, dont le Sénat. Cet intérêt croissant a soulevé beaucoup de questions et a relancé le débat public, ce qui a eu pour effet de faire resurgir des critiques déjà connues.

Une des remarques souvent émise est la consommation énergétique de la blockchain et du minage. A l’heure où l’environnement est une cause d’intérêt général, ces questionnements sont nécessaires. Ils permettent de répondre à des problématiques afin d’assurer la pérennité de la technologie blockchain. Ces problèmes ne sont cependant pas sans solution et nous pourrions espérer un avenir radieux.

Les problèmes rencontrés

La consommation énergétique de la blockchain est souvent pointée du doigt. Avec l’engouement qu’a connu le Bitcoin, les transactions se sont multipliées et le nombre de mineurs également. Ce phénomène a induit une hausse du volume d’électricité consommée :

Figure 1 : La consommation énergétique du Bitcoin entre mars 2017 et février 2018 (source : digiconomist.com)

 

La consommation énergétique

Il apparaît donc évident que la consommation énergétique de la blockchain devient un enjeu majeur sur lequel il est nécessaire de se pencher. Si les mineurs de bitcoin étaient regroupés en un pays, sa consommation énergétique de 50TWh la placerait à la 48ème place, juste au dessus de l’Algérie et en dessous de la Grèce.

Voici quelques autres chiffres afin de mettre la consommation énergétique de la blockchain et du minage en perspective (source) :

  • Une transaction consommerait 737KWh, soit un peu plus que la consommation par mois d’un système de chauffage de piscine avec moteur utilisé tous les jours.
  • 50TWh équivalent à la consommation énergétique de 4,7 millions de foyers américains.
  • L’empreinte écologique de l’ensemble du mécanisme représenterait 24818 kilotonnes de CO2 émis dans l’atmosphère par an.

Le prix actuel du KWh en France, en tarif réglementé EDF pour un particulier étant de 0,14830 cts, une consommation de 50TWh, soit 50 milliards de KWh coûterait 7,4 milliards de dollars. Bien évidemment, le chiffre n’est pas significatif. Il élude tout un tas d’autres variables et les 50TWh ne concernent pas uniquement le minage. Cependant, il permet de mettre en perspective des chiffres qui peuvent parfois nous paraître abstraits.

Le Proof of Work : quel problème ?

L’explication d’une telle consommation énergétique résiderait selon certains dans l’algorithme du Bitcoin : le POW ou Proof of Work. Un mineur de Bitcoin alloue sa puissance de calcul via son ordinateur afin de réaliser des calculs complexes. Le temps, la consommation énergétique et l’utilisation de la machine coûtant de l’argent pour le mineur, ce dernier se voit crédité d’un montant de Bitcoin pour sa participation.

Wikipédia expliquant certainement le concept mieux que moi :

 

« Dans les crypto-monnaies utilisant la méthode de validation par preuve de travail (ndlr : POW) pour ajouter un bloc supplémentaire à la chaîne de blocs, chaque mineur du réseau doit réaliser des calculs coûteux en temps et en énergie afin de chiffrer l’ensemble des transactions d’un bloc ainsi que les transactions chiffrées de la chaîne de bloc précédente. »

 

C’est ici que réside le concept de difficulté grandissante du réseau et la rémunération amoindrie au fil du temps. Plus la chaîne de blocs est longue, plus il y a de blocs à vérifier et de transactions à chiffrer. Ainsi, le minage est plus long et en définitive de plus en plus coûteux et gourmand.

Figure 2 : La difficulté du Bitcoin depuis 2009 (abscisses : années / ordonnées : difficulté)

 

Cependant, malgré ces chiffres qui peuvent paraître alarmants, il est évident que le minage est lucratif. Pour 2,5 milliards de dollars dépensés, la valeur estimée des revenus s’élève à 9,5 milliards de dollars. On enregistre ainsi un gain de 7 milliards de dollars en un an.

 

Les solutions proposées

Après une brève recherche Google pour introduire cette partie, j’ai trouvé une citation de Charles Kettering qui semble plutôt bien coller à la situation :

 

« Les problèmes sont le prix du progrès. »

 

Les problèmes rencontrés par le Bitcoin, tant dans son minage que dans ses transactions, ne sont pas sans solutions et cela permet un certain progrès dans le monde de la blockchain.

 

Passer par des solutions alternatives

En premier lieu, nous avons souvent tendance à définir les altcoins par leur rapidité en comparaison avec le Bitcoin. Voici donc un comparatif :

Figure 3 : Comparaison du nombre de transactions par seconde pour différentes crypto-monnaies

 

Il reste important de préciser que le nombre de transactions seules ne valent pas grand chose car il faut surtout prendre en compte la taille du bloc dans la blockchain, qui est de 1MB en moyenne à pleine capacité pour le BTC. Un bloc de 1MB contient aux alentours de 2000 transactions en moyenne. En comparaison, le BCH contient quant à lui un bloc de 8MB, soit 8 fois plus de transactions qu’un bloc sur la chaîne Bitcoin ceteris paribus.

Ainsi, passer par des monnaies alternatives comme le Ripple ou l’Ethereum semble être une solution déjà rentrée dans les mœurs afin de pallier les coûts de transaction grandissants de la blockchain Bitcoin et ses problèmes de scalabilité.

 

Le Lightning Network

Le lightning network (abrévié LN) apporte également une solution. Pour faire simple, le LN est une technologie partiellement implanté sur la blockchain. Celui-ci fonctionnerait comme une surcouche de la blockchain pour faire passer les transactions “au dessus” de cette dernière à l’aide de contrats intelligents sans avoir à se soucier des frais parfois exorbitants et du temps d’attente parfois long.

Un post sur reddit explique d’ailleurs assez bien le processus :

 

Imaginons que tu crées une sorte de portefeuille commun avec ton ami. Tu déposes 100$ dessus en prévision de transactions futures. Ainsi, les 100$ vous appartiennent. Imaginons également que ton ami fasse la même chose avec un ami que nous appellerons Charlie pour la clarté de l’exemple.
Tu détiens 100$, ton ami détiens 100$ et Charlie 0$.

Maintenant, disons que tu veuilles envoyer 20$ à Charlie. Tu pourrais très bien passer par la blockchain et dire à tout le monde “Salut, je viens d’envoyer une transaction sur la blockchain de 20$ à Charlie” en attendant qu’un mineur vienne récupérer les 20$ pour les envoyer à Charlie à l’aide de confirmations. 

Ou alors, et c’est là qu’intervient le LN, tu dis à l’ami que Charlie et toi avez en commun : “Tu sais les 100$ de notre portefeuille commun ? Disons que je détiens désormais 80$ et toi 20$. Est-ce que tu peux passer ces 20$ à Charlie ?”.

L’ami en commun accepte et dit à Charlie : “Tu sais, ces 100$ dans notre portefeuille commun ? Disons que je détiens 80$ et toi 20$. 

En résumé : tu détiens 80$, ton ami en détiens 100$ et Charlie en détiens 20$. La somme finale n’a pas changé (200$ en tout dans les portefeuilles communs) et Charlie a désormais 20$ que tu lui as envoyé.

Enfin, imaginons que le processus s’étend à tous les utilisateurs de la blockchain dotée de la surcouche du LN. La transaction va ainsi aller de portefeuilles communs en portefeuilles communs jusqu’à trouver le bon portefeuille commun de la personne à qui tu souhaites envoyer de l’argent, et ce à la vitesse de l’éclair !

 

En ne passant plus par la blockchain mais par la surcouche LN (qui est donc un procédé dit “off-chain”, en dehors de la blockchain), les transactions se feraient bien plus rapidement et à des coûts amoindris. Cependant, le LN risque de créer une sacrée compétition pour les mineurs, car le mining servirait de moins en moins à confirmer les transactions.

Cependant, il peut en découler un avantage : la baisse de la difficulté. Les mineurs pourront finalement toujours miner pour leur compte propre plutôt que dans une vision de “rendre service à la blockchain” en validant les transactions de celles-ci. Avec une baisse de la difficulté, cela devient plus rentable d’allouer de la puissance pour miner.

Enfin, je terminerais ce point sur le LN par ceci : il peut être critiqué pour sa “centralisation malgré lui“. Il est possible que les portefeuilles communs utilisés dans l’exemple voient leur montant s’amasser et ainsi créer des nœuds de réseau gigantesques. Ces derniers, centralisant les fonds, entrouvrent la possibilité d’une régulation de ceux-ci plus simple et d’un contrôle plus strict.

 

Comparaison blockchain/système VISA

Un article de novembre dernier, sur le site Hackernoon estimait, après de nombreux calculs détaillés, que l’infrastructure et tout ce qui gravitait autour du système de paiement VISA consommait aux alentours 100TWh par an, soit deux fois plus que la blockchain Bitcoin à l’heure actuelle.

 

So total consumption for banks during a year only on those three metrics is around (I am rounding) 26Twh on servers, 58Twh on branches and 13Twh on ATMs for a total of close to a 100 Twh a year.

 

De prime abord, le système VISA serait donc beaucoup plus gourmand que la blockchain Bitcoin, mais il reste important de nuancer cette donnée. Le système VISA supporte 141 milliards de transactions à l’année, là où la blockchain Bitcoin n’en a supporté “que” 300 millions entre février 2017 et mars 2018 :

Figure 4 : Nombre total de transactions effectuées sur la blockchain Bitcoin sur une échelle d’un an à compter du 1er mars 2017

 

En outre, nous pouvons nous rendre compte du phénomène suivant :

Figure 5 : Consommation moyenne d’électricité du réseau Bitcoin contre le système VISA.

 

Avec 169KWh pour 100 000 transactions, le Bitcoin a de quoi jalouser le système VISA. Là où le Bitcoin consomme 767KWh pour une transaction, VISA consomme 400 000 fois moins d’électricité (767/169 x 100 000 pour rapporter le nombre de KWh consommé pour une transaction VISA).

 

Conclusion

Il faut rendre à César ce qui est à César. Il est indéniable que la blockchain Bitcoin, via ses transactions et le mining, consomme énormément d’énergie. Son triste titre de désastre écologique est une réalité.
Avec 50TWh d’électricité consommée, la blockchain Bitcoin consomme deux fois moins que le système de paiement VISA. Cette dernière supporte cependant 470 fois plus de transactions.

Malgré ce constat alarmant, des solutions existent et pourraient nous amener à croire en un avenir radieux. L’implantation dans un futur proche du LN et l’utilisation désormais habituelle d’altcoins apporte un peu d’optimisme : cela va permettre à la blockchain de souffler un peu.

Moins de transactions via la blockchain implique une baisse du nombre de mineurs et ainsi une baisse de la difficulté. Ceci peut être vu comme un avantage. Mais à quel prix ? Une centralisation involontaire des fonds en hubs communs ? Possible, seul l’avenir nous le dira.

 

J’espère que cet article vous a plu ❤ N’hésitez pas à réagir dans la rubrique commentaires et à vous abonner à la newsletter 🙂



Valentin

Valentin fait partie de l’équipe des rédacteurs de Cryptoast. Fasciné par la technologie blockchain et les cryptos en général, il aime partager sa passion avec les autres en rédigeant des articles simples et abordables tout en gardant un esprit critique et engagé.

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