Deep-Dive: Hoe duurzaam is Bitcoin?

Tegenstanders van crypto wijzen vaak op de onduurzaamheid ervan. Voor de rekenkracht die bij proof-of-work komt kijken is namelijk erg veel energie nodig. Bitcoin, het grootste blockchain netwerk, gebruikt dit proof-of-work als consensus mechanisme. Over de wereld staan veel mining faciliteiten en die slurpen elektriciteit. In deze deep-dive nemen we een kijkje naar het energieverbruik van het Bitcoin netwerk en welke rol het speelt in de energietransitie naar duurzame energie. 

Wat zegt de data?

De Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index schat dat Bitcoin op het huidige moment 102,11 Terawatt Uur (TWh) elektriciteit gebruikt. Dit is 0,46% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik wat in totaal 22315 TWh is. Met het 102,11 TWh komt Bitcoin gevaarlijk in de buurt van het energieverbruik van ons eigen kikkerlandje. In Nederland gebruiken we namelijk 113,3 TWh op jaarbasis. Het Bitcoin netwerk verbruikt meer dan landen zoals Kazachstan (96,6 TWh) en de Philippijnen (98,5 TWh). 

Op basis van deze data kun je inderdaad concluderen dat er veel energie verbruikt wordt om het Bitcoin netwerk draaiende te houden. Echter moeten we ons wel beseffen dat het energieverbruik van het Bitcoin netwerk en dat van een land niet één op één te vergelijken is. De grootte van een land hangt namelijk niet altijd samen met het energieverbruik. Het energieverbruik in elk land is afhankelijk van vele factoren, zoals de vraag naar energie bij mensen thuis en in de industrie, economische en sociale vooruitgang, beschikbare energiebronnen, uitgaven en productie, en overheidsbeleid.

Verwachte groei in energie consumptie van het Bitcoin netwerk

Hoewel het Bitcoin netwerk nu al een grote hoeveelheid energie verbruikt is men met name ook bezorgd om de verwachte groei van het energieverbruik. Wanneer de vraag naar het netwerk blijft toenemen blijft het ook steeds aantrekkelijker voor miners om deel te nemen aan het minen van Bitcoin. Dit is goed voor het netwerk zelf omdat het de veiligheid van het netwerk bevorderd, echter gaat de totale energieconsumptie van het netwerk dan omhoog. 

Zoals is afgebeeld in Figuur 1, zien we de 3 scenario’s van groeiverwachtingen voor het Bitcoin netwerk voor de periode van 2022 – 2040. De 3 scenario’s die worden onderschreden zijn een bearish, neutrale en bullish scenario.

In een bearish scenario is de Bitcoin vraag relatief weinig toe genomen in 18 jaar tijd en is de koers ongeveer $100.000, dit zorgt voor minder mining concurrentie en dus een lagere energieverbruik.

In de bullish scenario wordt juist een sterke toename in Bitcoin adoptie voorspeld waarbij de waarde van Bitcoin op ongeveer $2 miljoen wordt geschat, dit zorgt weer voor een toename in mining activiteit en concurrentie wat het energieverbruik van het netwerk doet toenemen. Volgens het onderzoek van Arcane Research zou het bullish scenario betekenen dat het netwerk een energieverbruik heeft van bijna 900 TWh, dit is bijna 9x zoveel als het huidige verbruik en zou neerkomen op een energieverbruik dat gelijk is aan landen zoals Japan en Rusland.

Bitcoin in vergelijking met de industrie

Om een beter beeld te krijgen van de energieconsumptie van Bitcoin mining nemen we in deze sectie een kijkje naar andere industrieën. Veel critici beweren dat crypto proof-of-work mining werkzaamheden erg vervuilend zijn, maar hoeveel energie verbruiken conventionele industrieën zoals de goud en cement productie industrie?

Vergelijking van Bitcoin mining en het mijnen van goud

Goud wordt vaak gezien als de analoge versie van Bitcoin. Het mijnen van goud kost per jaar 131 TWh aan energie. Dit is bijna 15% meer dan wat het Bitcoin netwerk verbruikt. De marktkapitalisatie van goud staat op $17,7 biljoen. Dit is meer dan 39x de marktkapitalisatie van Bitcoin, wat op het moment van schrijven op $450 miljard staat. Op basis hiervan kun je concluderen dat het goud een stuk efficiënter is om zijn energie te vertalen in waarde. Een deel van het probleem is ook Bitcoin miners continue moeten doorrekenen om het netwerk draaiende te houden waarbij bij goud het energieverbruik voornamelijk bij het moment van delven plaatsvindt.

Vergelijking van Bitcoin mining en cement productie

In een ander voorbeeld trekken we een vergelijking met de cementproductie industrie. In Figuur 2 is een vergelijking te zien van de energieverbruik voor zowel het Bitcoin netwerk en de cementproductie industrie in 2022 en 2040. Uit figuur 2 wordt direct duidelijk dat in verhouding het minen van Bitcoin een stuk lagere energieverbruik heeft dan de cementindustrie, waar in 2022 de cementproductie bijna 50x zoveel energie verbruikt als het Bitcoin netwerk. In 2040 is dat naar verwachting 7x zoveel energieverbruik als het Bitcoin netwerk. Duidelijk is dat het energieverbruik van minen harder groeit dan de cement industrie. Desondanks ontvangt Bitcoin veel kritiek voor het energieverbruik terwijl andere industrieën vele malen meer energie verbruiken.

Kan Bitcoin bijdragen aan de energietransitie?

Hoewel de energieconsumptie van het netwerk erg hoog is en groter is dan het energieverbruik van landen zoals Nederland, zijn er naast de critici juist ook positieve geluiden over hoe Bitcoin kan bijdragen aan de globale energietransitie. Het minen van Bitcoin kan juist ook de duurzame opwek zoals zonnepanelen en windmolens bevorderen en energieverspilling tegengaan.

Bevordering van de opwek van duurzame energie

Onder ander uit een onderzoek van het betalingsbedrijf Square en moederbedrijf Block, waar de Bitcoin enthousiast Jack Dorsey CEO van is, wordt verder toegelicht hoe Bitcoin mining een positieve invloed kan hebben op de acceleratie van de globale energie transitie. Een grote uitdaging bij duurzame energieopwekking zoals zonnepanelen en windmolens is de wisselvalligheid in de opwek van energie.

Door schommelingen in de toevoer van wind en zon produceren zonnepanelen en windmolens variabel en inconsistent energie. Dit vormt een probleem wanneer de markt een bepaalde energiebehoefte heeft en er bijvoorbeeld weinig wind en/of zon is, hetzelfde geld andersom wanneer er bijvoorbeeld veel wind is maar weinig energievraag vanuit de markt.

Hoewel wind en zonne-energie (afhankelijk van de plek) vaak al goedkoper zijn dan olie en gas is de onvoorspelbaarheid en inzetbaarheid vaak een probleem waardoor overheden liever gebruik maken van olie en gas (bron; Wikipedia). Door middel van Bitcoin mining kunnen zonneparken en windmolenparken overtollige energieproductie inzetten voor het minen van Bitcoin. Deze Bitcoin kan vervolgens op de markt verkocht worden, waardoor de business case voor het financieren van wind- of zonneparken een stuk aantrekkelijker wordt. Hierdoor wordt het mogelijk om op steeds meer locaties een duurzame energiebron te financieringen en daarmee de energietransitie te accelereren.

Reductie in energieverspilling

Naast dat duurzame energiebronnen makkelijker gefinancierd kunnen worden door middel van het minen van Bitcoin kan ook energieverspilling worden tegengegaan op huidige traditionele energiebronnen. Bij olieboringen komt vaak het zogenoemde “flaring” voor. Dit is het verbranden van het bijproduct “gas” tijdens het boren en ophalen van olie. Flaring (affakkelen) gebeurt omdat het duur en complex is om het gas restproduct op te vangen en op de markt te brengen, in plaats daarvan is verbranden een makkelijkere en “relatief” veilige oplossingen.

Het probleem is echter dat flaring vele slechte uitlaatgassen de atmosfeer in brengt en daarbij wordt de energie die hiermee opgewekt wordt niet gebruikt. Bitcoin mining rigs zijn makkelijk om op dergelijke locaties neer te zetten. Hierdoor kan de energie alsnog worden gebruikt waardoor een gedeelte van het energieverlies opgevangen kan worden. De uitlaatgassen blijven natuurlijk wel de atmosfeer in komen maar het toevoegen van mining rigs kan wel een gedeelte van energieverspilling tegengaan.

Conclusie

Allereerst willen we benoemen dat het Bitcoin netwerk niet eenduidig met iets anders te vergelijken is. Dit is simpelweg omdat er niets is zoals Bitcoin. Ook laat een cijfer zoals het energieverbruik niet het complete plaatje zien. Bijvoorbeeld, wat is de ecologische schade van het mijnen naar goud ten opzichte van de materialen die nodig zijn voor Bitcoin mining rigs?

Daarnaast biedt het Bitcoin netwerk de potentie om het gehele banken systeem te vervangen middels een efficiënt decentraal en autonoom algoritme, de blockchain. Hoewel niet meegenomen in deze deep-dive is de blockchain in potentie een stuk efficiëntere vervangingen voor een globaal betaalsysteem dan het huidige wereldwijde betaalsysteem. Dit betaalsysteem wordt ondersteunt door miljoenen mensen die allemaal werken voor verschillende banken, accounting firma’s en betaalbedrijven waar allemaal veel energiekosten en frictie bij komt kijken.

Een hoog energieverbruik maar ook grote voordelen

Het mag duidelijk zijn dat het Bitcoin netwerk een gigantische hoeveelheid energie verbruikt. In 2023 is het verbruik zelfs vergelijkbaar met dat van Nederland, en de voorspelling voor 2040 is dat het Bitcoin netwerk bij een bullish scenario zelfs een verbruik kan hebben dat zo groot is als heel Japan. Desondanks zien we dat andere industrieën zoals de goud industrie en de cementproductie-industrie ook grote hoeveelheden energie verbruiken die vele malen groter kunnen zijn dan het Bitcoin netwerk.

Bovenal moeten we ook niet vergeten wat de waarde propositie is van Bitcoin. Voor het eerst hebben we een digitale monetaire eenheid waarmee we, zonder een centrale eenheid, mee kunnen handelen. De vraag is of het de huidige (en in de toekomst nog hogere) energieverbruik waard is. Daarnaast biedt Bitcoin mining ook voordelen voor de energietransitie en kan het energieverspilling reduceren. Dit doordat de business case voor duurzame opwek aantrekkelijker wordt en overtollige energie ingezet kan worden voor het minen van Bitcoin.