Les besoins de l’industrie du minage

Comprendre la contrainte énergétique du Proof of Work

Avant d'aborder l'industrie du mining et ses enjeux, analysons le phénomène du Proof of Work (PoW), ou Preuve de Travail. L’avènement de la première cryptomonnaie Bitcoin (BTC) a été permis par de nombreuses innovations.

Le consensus du PoW est aujourd’hui utilisé pour valider les transactions sur le réseau Bitcoin. En l’absence d’un tiers de confiance ou d’intermédiaire bancaire, nous avons besoin d’une technologie pour opérer les paiements. On évoque souvent la technologie « blockchain », mais son opérabilité est majoritairement garantie par l’existence de ce protocole.

Ce protocole est malheureusement imparfait. Le système de validation reposant sur ce dernier consent une dépense énergétique conséquente. Cette consommation est faite par des validateurs appelés « mineurs ».

Pour approuver les transactions en cryptomonnaies, ceux-ci doivent résoudre individuellement des calculs mathématiques complexes. Pour y parvenir, les mineurs qui ont des cartes graphiques ou des Asics consomment de l’électricité. Ils sont comparables à des micro-ordinateurs. À la différence que ceux-ci sont spécialisés - notamment les Asics - dans la résolution de ce type de calcul.

Par ailleurs, plus les mineurs sont nombreux à participer au système de validation, plus l’énergie consommée sera importante. En effet, la difficulté mathématique des calculs s’ajuste selon le nombre de validateurs.

Cette adaptation s’explique par la nécessité de maintenir l’incitation économique au même niveau, et ce quel que soit le nombre d'acteurs impliqués. De ce fait, plus nombreux seront les acteurs, plus la quantité d’énergie requise pour valider les transactions sera importante.

Fermes de mining

État des lieux du niveau de consommation de l'industrie du mining

De nos jours, la forte concurrence présente sur le réseau pour valider les transactions résulte d’une consommation énergétique importante. À tel point que depuis quelques années la consommation de la monnaie de Satoshi suscite de vives controverses. Comparée à la demande énergétique des États de plusieurs millions d’habitants, et même à des appareils électroménagers, on la qualifie souvent « d’énergivore ».

Cette appellation se justifie certes en raison des quantités astronomiques d’électricité qu’elle requiert, mais elle n’est pas néfaste pour autant. Malheureusement, le débat s’arrête traditionnellement sur ce point. Sans prendre en perspective quantité de facteurs indispensables au débat. Ce qui donne lieu à de dramatiques comparaisons et caricatures qui n’ont pas lieu d’être. La plus notoire reste aujourd’hui celle portée à Bitcoin, il serait responsable du dérèglement climatique.

Il est donc temps de revoir la copie trop souvent vierge ou truffée de fautes rendue par des « experts » lorsqu’ils sont interrogés sur le sujet. Et ainsi, se rendre compte de l’empreinte environnementale véritable du Bitcoin et des autres crypto monnaies ayant recours au PoW.

Comprendre les irrégularités faites par les contempteurs de Bitcoin et l’impact véritable de l’industrie du mining

Remettre en contexte des chiffres pervertis lors de débats

De nos jours, le mystère autour de la quantité d’électricité consommée par l’industrie du mining subsiste. L’opacité du secteur rend son estimation précise impossible. En revanche, de nombreux chercheurs ou groupes de recherche se sont penchés sur le sujet. Certains même avec des méthodes de calculs aux inspirations très farfelues.

Je pense notamment au tristement notoire Alex de Vries. Où il obtient pour la période de juin 2018 une consommation annuelle du Bitcoin de 70 Twh. À contrario des chiffres publiés par Cambridge et Jean-Paul Delahaye, un mathématicien français, indiquent respectivement 44 Twh et 40 Twh (sur la même période).

Cependant, même ces résultats ont fait l’objet de débats, car ils omettaient certaines caractéristiques pour désigner la réalité. Quant aux travaux d'Alex de Vries, une publication a été faite pour illustrer les multiples erreurs de raisonnement faites. Le consultant de PwC est aujourd’hui davantage vu comme un détracteur du Bitcoin plutôt qu’un réel chercheur.

La vérité sur la consommation de l’industrie n’est par conséquent pas une science infuse. Et même pour des universités de prestige telles que celle de Cambridge. En l’espèce, lorsque vous cherchez le niveau de consommation vous n’obtenez pas 1, mais 3 chiffres différents. Avec 3 niveaux d’estimation, une basse, haute et moyenne. Au 20 octobre 2020, les estimations sont entre 37,68 et 97 Twh. Par conséquent, l’écart constaté entre chacune des échelles montre la claire ignorance des informations dans le domaine.

Consommation Mining Bitcoin

Énergivore et alors ?

Néanmoins, le sujet qui nous intéresse n’est pas tant sur la quantité d’électricité consommée, mais plutôt son origine. Vous en conviendrez, ce qui détermine l’empreinte carbone d’un bitcoin est la source d’énergie à partir de laquelle il est produit.

Lorsque nous lisons Digiconomist, un constat est à tirer. Malgré la rhétorique classique au ton accusateur indiquant que « l’empreinte carbone [de Bitcoin] équivaut à 712 945 transactions Visa » la part d’émission de C02 est pourtant bien maigre en comparaison avec les émissions mondiales. En effet, en utilisant les données de Digiconomist on atteint un niveau d’émission total de 32 millions de tonnes de C02. Pour rappel, la quantité mondiale de C02 émise en 2018 est de 37 milliards de tonnes. Avec une simple équation, il en résulte que le poids de Bitcoin dans le total des émissions est au niveau ridicule de 0,08%. Alors Bitcoin est-il véritablement à lui seul en train de rôtir la planète ?

Le Bitcoin est-il vert ?

Ainsi pour obtenir les bonnes réponses il faut se poser les bonnes questions. En l’occurrence, et parmi de nombreuses questions envisageables, je pose la suivante. Quel est le bouquet énergétique de Bitcoin ?

Il se trouve que diverses études convergent vers une idée commune. La majorité de l’électricité viendrait de sources renouvelables. En dépit de toute l’électricité consommée, Bitcoin pourrait avoir qu’un insignifiant impact sur l’environnement. Nous verrons même qu’il pourrait avoir l’effet inverse en favorisant la transition citée plus haut.

Prenons l’exemple de Cambridge sur le rapport qu’elle publie en 2018. Elle étudie le secteur du minage et l’université table sur une part de 60% d’énergie renouvelable dans le mix énergétique par ferme. Le reste n’étant pas attribué exclusivement aux énergies avec une empreinte carbone plus élevée (seulement 9%). Il se trouve que pratiquement un tiers du mix des fermes est inconnu. Ces premiers résultats illustrent donc les faits énoncés précédemment. Mais gardons à l’esprit les 31% restants qui restent en suspens.

C’est l’année suivante qu’une autre étude cette fois plus exhaustive voit le jour. Elle est publiée par le gestionnaire d’actifs numériques Coinshares. Son rapport concerne spécifiquement l’industrie du minage et offre une vision beaucoup plus claire que par le passé. Et pour cause, nous avons le détail entier du mix énergétique de l’industrie du mining. Le document inclut même les sources d’énergie par région.

Le constat est sans équivoque, près de 75% de l’électricité produite pour alimenter les mineurs est renouvelable. Il nous informe même du caractère principalement vert des énergies utilisées en Chine. Pourtant, il s’agit d’une économie reposant majoritairement sur le charbon. Alors comment est-ce possible ?

👉 Pour aller plus loin - Le Bitcoin (BTC) permet-il de développer l'énergie verte et renouvelable ?

L’omniprésence de la Chine expliquée par ses capacités hydrauliques

Ainsi, là où le caractère « vert » de Bitcoin nous étonne c’est le fait que 65% de l’énergie produite pour assurer son fonctionnement vient de Chine. Un pays pourtant réputé pour une économie très carbonée avec 70% d’énergie fossile en 2017. Et c’est là que la question précédente est tout aussi intéressante qu’énigmatique. Cela dit, elle nous permet de traiter du cas de la transition énergétique. En effet, la situation chinoise si particulière illustre parfaitement le recours aux énergies renouvelables de cette industrie.

D'après le rapport de Coinshares, plus de 80% de l’électricité produite dans l’Empire du Milieu vient du Sichuan. Une province réputée pour ses barrages et ses centrales hydrauliques. Ces infrastructures présentent l’avantage de n’avoir aucune empreinte carbone lors de la production d’électricité. La dominance de ces parcs hydraulique est aujourd’hui due aux très forts courants qui traversent la région.

bITCOIN Chine

Surproduction et énergie négative : les défauts du renouvelable

Toutefois, une problématique subsiste. Comme vous le savez peut-être, l’énergie renouvelable, voire nucléaire, ne peut pas ajuster sa production selon la demande. Grossièrement, on ne peut pas appuyer sur un bouton du jour au lendemain si la production est supérieure aux besoins. Il se produit alors une incompatibilité entre son offre et sa demande. À l’instar de nombreuses sources d’énergie renouvelables, elle est en surproduction par rapport aux besoins d’énergie de son territoire. Ce qui inévitablement engendre de lourds gaspillages énergétiques. Une situation dont les mineurs tirent désormais parti. On parle d’ailleurs aussi d’énergie négative pour désigner cet excédent d’énergie non consommé.

D’autre part, l’acheminement de l’électricité qui constituerait une alternative comprend des inconvénients trop conséquents. Il s’agit en l’espèce du coût de la mise en place d’un réseau de distribution et des pertes lors de la circulation. En effet, même sur des réseaux d’acheminement de l’électricité, les pertes sont inévitables. Celles-ci sont estimées à entre 3 et 7% tous les 1000 kilomètres. D’autres établissent même ce chiffre à 8%.

Conscients que l’énergie négative produite est conséquente sur ce type d’infrastructure, les mineurs s'installent dans ces zones. Des régions isolées où l’électricité est peu onéreuse en raison des grandes quantités mises à disposition. Les prix y sont d’ailleurs les plus compétitifs à l’échelle planétaire. Ce qui a eu pour effet des implantations « minières » massives dans la région. Puis, par extension, explique la prépondérance du Sichuan dans le mix énergétique du mining.

Le mix énergétique du mining répond-il à un souci de notre écosystème ?

Bien que cette idéale répartition de l’énergie favorise l’environnement, il serait naïf de considérer que les mineurs sont assortis d’une cause écologique. La raison d’un tel mix est strictement économique. Les sociétés de minage sont avant tout guidées par un intérêt capitaliste. En d’autres termes, cela signifie qu'elles recherchent une électricité au prix plancher afin d’augmenter leurs marges. Les principaux coûts sur lesquels peut agir l'industrie du mining sont de deux ordres.

Le premier est relatif aux équipements et à l’infrastructure. Enfin, l’électricité. Elle est un levier très important sur lequel les mineurs ont compris qu’ils feraient leurs bénéfices. En l'occurrence, les fermes de minage vont profiter de prix de gros étant donné les besoins de leurs infrastructures. La répartition géographique de l’industrie en témoigne admirablement bien comme on peut le voir sur cette carte établie par Cambridge.

Vous pouvez aussi retrouver une répartition géographique dans l’étude publiée par Coinshares. Je vous invite également à consulter des recherches au sujet des seuils de rentabilité selon le prix de l’électricité et de l’équipement. Il est d’une grande qualité et est l’œuvre de Blockware Solution.

Aujourd’hui, la part d’électricité produite, quel que soit le type, est dominée par l’hydroélectricité. Et pour cause, elle est une aubaine pour les fermes de minage, autant que le sont d’ailleurs ces usines pour les centrales hydrauliques. Or, outre l’hydraulique du Sichuan, il y en a encore bien d’autres.

Les autres régions du monde s’ouvrent à l’accueil des usines de mining

Cette partie est pour nous l’occasion d’énumérer les exemples et les avancées démontrées de l’industrie dans le monde. Elle nous permettra aussi d’amplifier le phénomène vert et d’incitation économique essentielle pour la partie qui suivra. En l’espèce, nombre d’exemples témoignent aujourd’hui de l’aubaine que représente le mining pour des complexes de production d’électricité.

Electricité verte

Des projets à potentiel

Débutons par l’énergie solaire. Elle est réputée pour n’être évidemment pas polluante et inépuisable. Du moins tant que l’astre au-dessus de nous subsistera. Avec son lot d’avantages et d’inconvénients, elle fait l’objet de convoitise. Un acteur a récemment su saisir cette opportunité.

Il se nomme Plouton Mining, une ferme établie en Californie. Avec une capacité journalière de 10 mégawatts et les 20 hectares mobilisés, la société ne cache pas son ambition. Établir l’un des plus vastes sites solaires au profit d’un mining écologique.

L’énergie éolienne elle aussi fait tourner des têtes. Plus particulièrement au Maroc où un incommensurable parc éolien est en cours de construction. Ce projet est principalement motivé par les gains que le mining de cryptomonnaies générerait. Par ailleurs, il est très intéressant de noter qu’un tel parc n’aurait jamais vu le jour sans une telle incitation économique. Avec une puissance de 900 mégawatts, on parle d’une des plus importantes puissances électriques consacrées au mining. On peut évidemment formuler l’hypothèse qu’un tel projet n’aurait pas été mis sur pied sans le minage. Il est clair que peu d’activités aussi flexibles existent aujourd’hui.

Les énergies ayant fait leurs preuves

Pour ce qui est de l’énergie géothermique, elle fut un précurseur dans les énergies renouvelables. L’exemple souvent cité de l’Islande vous sera probablement familier.

Enfin pour citer l’énergie hydraulique déjà décrite à travers l’exemple chinois, il existe aussi d’autres sources à travers le globe. Que ce soit au Canada ou encore au Kazakhstan cette énergie est source d’importantes opportunités. Et ce même pour les producteurs d’électricité. On remarque que si le minage peut facilement s’implanter dans les régions les plus isolées et amortir le coût d’une centrale plus rapidement elle peut aussi la sauver. Ce fut notamment le cas pour l’entreprise HydroQuebec. Au bord de la faillite à la suite de mesures annoncées par le gouvernement, le minage émergea tel le messie. Il permit à la société de maintenir son activité et ses emplois en revendant son électricité aux mineurs.

L’énumération de ces divers projets permet de mettre en lumière plusieurs points. Premièrement, le mining tire profit d’une pluralité d’énergies renouvelables différentes bien que l’hydraulique soit prépondérante. Ensuite, ces fermes constituent des opportunités pour les centrales souhaitant voir le jour ou pérenniser leur activité. Enfin, cette pluralité d’exemples est nécessaire pour illustrer la réalité avec du concret et non pas par présupposition.

Peut-elle être un levier de transition énergétique ?

Maintenant que la compréhension de la dimension écologique est vôtre, nous allons aborder la question à 1 million.

Au vu des faits exposés, peut-on légitimement considérer que cette industrie puisse favoriser la transition écologique ?

C’est une supposition bien ambitieuse que celle-ci, toutefois le terme « favoriser » n’est pas anodin. On parle ici d’un levier visant à faciliter cette transition et non pas à en être l’initiateur. Il serait d’ailleurs plus qu’utopique d’affirmer cette hypothèse.

Pour répondre correctement à la question, définissons le terme central du débat. Qu’est-ce que la transition écologique ? Celle-ci désigne deux faits principaux. Le premier connu de tous est le développement de l’énergie renouvelable au sein de notre mode de production. Le second usuellement occulté, concerne la baisse du recours aux énergies fossiles (gaz, charbon et pétrole). Vous le devinez, ici l’industrie du minage peut difficilement influer sur ce dernier facteur. À contrario, comme nous l’avons mentionné elle peut être un vecteur du changement en faveur des énergies vertes.

L’enjeu économique

D’un point de vue économique cette activité est pleine de promesses. Elle permet de donner l’opportunité à certains projets de voir le jour. Tout comme elle permet à d’autres de se pérenniser à l’instar de l’exemple d’HydroQuebec. Les fermes de minage disposent d’une capacité presque unique en termes de mobilité. Il s’agit d’une des seules activités pouvant s’implanter n’importe où et absorber autant d’énergie. Or, ce niveau avantage bien des entreprises. Même parfois ces fermes sont la raison d’être de projets énergétiques, à l’image du parc éolien marocain.

Néanmoins, pour se garder de toute vision utopique une autre mention sur l’axe économique doit être faite. La motivation des fermes de minage à exploiter des énergies renouvelables ne se justifie que par un intérêt économique. Contrairement à ce que son taux de pénétration des renouvelables sous-entend, le leitmotiv de cette industrie n’est point écologique. Ses motivations répondent seulement à une logique de profit. L’existence de tout de même 25% d’énergie fossile ou nucléaire le prouve d’ailleurs bien. Qu’il s’agisse de la Russie ou de l’Iran de nombreuses « mines » dépendent du nucléaire voire du gaz naturel. C’est aussi le cas pour un projet à la dimension pharaonique qui démarrera prochainement son activité au Texas. Plus précisément dans la ville de Rockdale, où une ferme de 300 mégawatts devrait prochainement voir le jour. Bien qu’un parc éolien conséquent soit présent dans la région, l’énergie provient en grande majorité du gaz naturel.

L’enjeu social

Si l’argument économique occupe une place prépondérante dans le débat de la transition, le volet social doit aussi être cité. Dans celui-ci, nous pensons évidemment à l’importance qu'occupe l’emploi dans les débats. Aujourd’hui, les politiques intègrent indubitablement la problématique de la création de l’emploi dans les processus décisionnels. En outre, nous constatons que le mining est une solution souvent opportune à cet objectif. Puisque, quelle que soit l’origine de l’énergie, l’industrie du minage conserve voire créé des emplois. Or, dans notre modèle de croissance toujours en vigueur, ceux-ci sont vitaux pour l’économie. Alors certes l’industrie du minage nécessite peu de main-d’œuvre et ne fera pas descendre le taux de chômage à 0. Toutefois, le maintien d’activités industrielles dans l’énergie ou leur développement est un facteur non négligeable dont nous devons tenir compte. Puisqu’en l’occurrence, le maintien de centrales concerne aussi les sources d’énergies non renouvelables.

Là encore, un « mais » demeure. Il s’agit des conséquences potentiellement négatives de l’implantation d’une ferme sur un territoire. En raison du volume d’électricité consommé, elle peut provoquer une envolée des prix dans la zone en question. Étant régie par la loi de l’offre et de la demande, toute hausse de la consommation peut avoir des effets sur le prix. C’est ici qu’intervient la problématique sociale. Les centrales qui produisent de l’électricité alimentent aussi des ménages et des entreprises et non pas que les mineurs de cryptomonnaies. Une augmentation trop forte des prix de l’électricité pourrait causer des mouvements de protestation envers cette industrie. À la racine, le problème doit être traité et ce sont malheureusement les mineurs qui en feront les frais. Dans certaines régions du monde, il est parfois arrivé que des mineurs doivent quitter un territoire pour cette raison.

L’enjeu politique

L’axe politique est assurément celui qui est le plus sujet à controverse. Il se rapporte au potentiel conflit d’intérêt que représente le développement de l’industrie du minage avec les monnaies étatiques. La construction de parcs « miniers » donne lieu à la création de nouveaux participants validant le réseau Bitcoin. Ceci renforçant par conséquent la résilience du réseau et son déploiement à travers le monde. À l’heure même où Bruno Le Maire ministre des Finances annonce son opposition à toute monnaie numérique privée. Et, bien qu’un flou demeure en raison du manque de qualification de Bitcoin, on se présume que ce dernier n’obtiendra pas un fort soutien.

 

L’incompatibilité entre les monnaies étatiques et celles « hors de contrôle » à l’instar de Bitcoin deviendra-t-elle problématique ?

Puisque si c’est le cas en apparence, les états et l’Union européenne n’ont pas encore joint la parole à l’acte. Mais on peut raisonnablement imaginer qu’ils ne manqueront pas de le faire si telle est leur volonté.

De plus, on peut également traiter de l’exemple du crypto-yuan ou du « DCEP pour digital currency electronic payment ». Nous connaissons l’autorité dont est capable de faire preuve le régime chinois, il ne craint pas les obstacles. Dans ce cas, le risque que l'industrie du mining puisse être entièrement bannie n’est pas qu’une simple hypothèse. Déjà l’année dernière, des premières spéculations avaient été émises sur le sujet.

Le cas iranien

Finalement, un autre point de vue est intéressant à mettre en valeur à travers l’exemple iranien. Dans cet état du Moyen-Orient, Bitcoin représente davantage une opportunité qu’une menace aux yeux des dirigeants. Soumis à des sanctions économiques de la part du vieux continent, il pourrait user du Bitcoin pour contourner l’emprise du dollar. Ainsi, il multiplierait de nouveau ces flux à l’importation comme à l’exportation sans être sévèrement taxé. Tout comme les pays traitant avec le pays de l’Ayatollah Khamenei. La possibilité pour eux de multiplier la production de BTC pourrait se muer en une solution potentielle.

Ajoutons tout de même deux points sur le chapitre iranien. D’une part, rien ne garantit que le pays favorisera les énergies renouvelables. Son électricité est à majorité issue du gaz naturel et du pétrole avec une faible capacité hydraulique (seule énergie non fossile). D’autre part, malgré une ouverture progressive sur le mining le pays conserve une position assez stricte en substance. Récemment, plus d’un millier de fermes avait été justement fermées, car jugées illégales. Alors qu’au courant de l’année un nombre équivalent de licences ont été distribuées à des industries de mining. Par conséquent, il faut être prudent lorsqu’on aborde la question iranienne.

Ce pays nous montre en revanche que, malgré le risque planant sur le devenir du mining, des contre-pouvoirs existent. Il ne s’agit point d’une position unilatérale, que celle adoptée pour réduire à néant notre peu de souveraineté monétaire restante. De même, il a souvent été démontré que le réseau pourrait subsister contre de tels risques par sa nature. Des fermes de minage se développeront clandestinement où les ordinateurs seront toujours en capacité de reprendre le flambeau. Bien sûr, si ce sont des ordinateurs qui minent de nouveau (et non plus des Asics), cela représenterait un signe très noir de l’état du Bitcoin. Mis à part s’ils sont quantiques !

Qu'en conclure ? 

Si d’apparence les enjeux économiques et sociaux se distinguent de l’environnemental en réalité, ces derniers sont liés. Puisqu’on ne décide pas du jour au lendemain de bâtir des parcs éoliens, solaires ou des barrages hydrauliques. Ainsi, en plus de la cause environnementale, viennent en amont les réflexions économiques et sociales. Dans un monde guidé par la course à la croissance ce serait faire preuve de naïveté, que d’ignorer le volet économique dans ce débat.

Ainsi aux yeux de l’état actuel du débat écologique, l'industrie du mining peut être un levier fondamental au développement d’énergies vertes. Le véritable défi reposera sur la capacité des pays à voir cette industrie non pas comme une menace, mais comme une opportunité. Néanmoins, au regard des nouvelles monnaies étatiques certains pourront y voir un conflit d’intérêts.

Tout dépendra encore et toujours des décisions prises par nos gouvernants et de la considération portée à Bitcoin. Si les États voire les entreprises privées se saisissent de l’opportunité, on pourrait assister à une poussée des énergies renouvelables. Au détriment des centrales à charbon dont le rythme de construction est supérieur aux renouvelables.

 

Cet article a été rédigé par Valentin Rousseau de l'association blockchain étudiante KryptoSphere.

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A propos de l'auteur : KryptoSphere

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KryptoSphere est la première association étudiante basée sur les cryptomonnaies et la blockchain. Elle est également spécialiste de l'intelligence artificielle et plus récemment de la réalité virtuelle, leur but étant de vulgariser ces concepts.
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jluc

Merci pour cet article. Il faudrait cependant mentionner le rapport "3RD GLOBAL CRYPTOASSET BENCHMARKING STUDY" de L’Université de Cambridge : https://www.jbs.cam.ac.uk/wp-content/uploads/2020/09/2020-ccaf-3rd-global-cryptoasset-benchmarking-study.pdf?v=1601128265 « Despite increasing transparency and research on the environmental impact of PoW mining, the topic is still typically misrepresented in most sources and on both sides of the debate. Similar to 2018, this year’s survey data shows that a significant majority of hashers (76%) use renewable energies as part of their energy mix. However, the share of renewables in hashers’ total energy consumption remains at 39%. » Certes 76% des mineurs utilisent des sources renouvelables dans leur mix énergétique,… Read more »