Báo cáo đầy đủ của Nhà Trắng: Thách thức của việc khai thác tiền điện tử đối với các vấn đề về năng lượng và khí hậu của Hoa Kỳ

Tiêu đề gốc: "Tác động khí hậu và năng lượng của tài sản tiền điện tử ở Hoa Kỳ tháng 9 năm 2022"

Bản tổng hợp ban đầu:  TSE (Tingsu Energy) Kate Li

Tuyên bố Mục đích

Vào ngày 9 tháng 3 năm 2022, Tổng thống Biden đã ký Sắc lệnh Hành pháp Mục 14067 : "Đảm bảo sự phát triển có trách nhiệm của tài sản kỹ thuật số" [1] để hỗ trợ phát triển tài sản kỹ thuật số phù hợp với mục tiêu của Hoa Kỳ về biến đổi khí hậu và mang lại lợi ích cho người dân Hoa Kỳ. Tổng thống đã chỉ đạo Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ (OSTP) của Nhà Trắng, Văn phòng Điều hành của Tổng thống và các cơ quan liên bang xem xét những vấn đề sau: mối liên hệ giữa công nghệ sổ cái phân tán (DLT) và quá trình chuyển đổi năng lượng cũng như cách thức công nghệ sổ cái phân tán có thể làm suy yếu hoặc tăng cường ứng phó trong nước và quốc tế đối với biến đổi khí hậu. Mục đích của báo cáo này là mô tả kết quả đánh giá theo Chỉ đạo Hành pháp 14067.

Giới thiệu về Quy trình liên ngành

Như được quy định trong Mục 3 của Sắc lệnh Hành pháp 14067, Chuẩn bị Báo cáo được điều phối thông qua một quy trình liên ngành do Trợ lý Tổng thống về các vấn đề an ninh quốc gia và Trợ lý Tổng thống về chính sách kinh tế chủ trì. Danh sách các sở và cơ quan tham gia vào quá trình liên ngành này được cung cấp trong phần Ủy ban Chính sách liên ngành của Phụ lục.

Định dạng trích dẫn được đề xuất

OSTP (2022). Báo cáo về tác động của khí hậu và năng lượng của tài sản tiền điện tử Hoa Kỳ . Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ của Nhà Trắng. Washington, DC, 2022-09-08

Giới thiệu về Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ

Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ (OSTP) được thành lập theo Đạo luật về Chính sách, Tổ chức và Ưu tiên Khoa học và Công nghệ Quốc gia năm 1976 để cung cấp kinh tế, an ninh quốc gia, an ninh nội địa, y tế, các vấn đề đối ngoại, kinh tế cho Tổng thống và những người khác trong Văn phòng Điều hành của Tổng thống. Tư vấn về các mối quan hệ, môi trường, tái chế công nghệ và sử dụng tài nguyên. OSTP dẫn đầu các nỗ lực phối hợp chính sách khoa học và công nghệ liên ngành, hỗ trợ Văn phòng Quản lý và Ngân sách trong việc đánh giá và phân tích hàng năm về nghiên cứu và phát triển liên bang trong ngân sách, đồng thời cung cấp cho Tổng thống những phân tích và đánh giá về khoa học và công nghệ về các chính sách, chương trình lớn của chính phủ liên bang , và các chương trình. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập http://www.whitehouse.gov/ostp.

Tóm tắt và khuyến nghị

Đánh giá Khí hậu Quốc gia Hoa Kỳ và Hội đồng Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC ) cho biết rằng nếu lượng phát thải khí nhà kính (GHG) do con người gây ra toàn cầu có thể giảm xuống mức 0 vào giữa thế kỷ này thì có thể tránh được tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người, hệ sinh thái và cơ sở hạ tầng. Những mối nguy hiểm khí hậu này bao gồm: sóng nhiệt; mất rừng, nhà cửa và cơ sở hạ tầng do cháy rừng ngày càng dữ dội; lũ lụt và các hiện tượng thời tiết cực đoan; thiệt hại về tài sản; hư hại đường sá, cầu cống, hệ thống giao thông công cộng và hệ thống năng lượng; và các khu vực ven biển Ngập lụt do gia tăng mực nước biển và nước dâng do bão; hạn hán; thiệt hại về mùa màng và các mối nguy hiểm khác đối với hệ sinh thái nuôi sống con người. [2,3] Những tác hại do biến đổi khí hậu gây ra không được gánh chịu như nhau; các cộng đồng chưa được phục vụ đầy đủ đôi khi phải gánh chịu những tác hại nghiêm trọng nhất do biến đổi khí hậu gây ra. [4] Cái giá phải trả của biến đổi khí hậu là rất cao: vào năm 2021, các thảm họa khí hậu đã khiến Hoa Kỳ thiệt hại 145 tỷ USD. [5] Biến đổi khí hậu cũng gây ra rủi ro cho người nộp thuế, ngân sách liên bang và các cơ sở liên bang; nếu không thực hiện nhiều hành động hơn, biến đổi khí hậu có thể làm giảm tổng sản phẩm quốc nội của Hoa Kỳ từ 3% đến 10% hàng năm vào cuối thế kỷ này, khiến Doanh thu liên bang của Hoa Kỳ giảm 7% mỗi năm. [6] Hoa Kỳ cam kết chống khủng hoảng khí hậu, giảm phát thải khí nhà kính từ 50% đến 52% vào năm 2030 dựa trên mức của năm 2005, đạt được lưới điện không có carbon vào năm 2035 và đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 tại mới nhất , đồng thời đặt công lý môi trường lên hàng đầu.

Đồng thời, việc sử dụng tài sản kỹ thuật số dựa trên công nghệ sổ cái phân tán ngày càng mở rộng. Tài sản kỹ thuật số là một dạng giá trị được thể hiện dưới dạng kỹ thuật số. Là một công nghệ đổi mới mới nổi, tài sản kỹ thuật số mang lại những lợi ích và giá trị nhất định cho một số cư dân và doanh nghiệp Hoa Kỳ và có tiềm năng thu được lợi ích trong tương lai thông qua các mục đích sử dụng mới nổi. Tài sản tiền điện tử là tài sản kỹ thuật số được triển khai bằng công nghệ mã hóa và hiện có tổng vốn hóa thị trường toàn cầu gần 1 nghìn tỷ USD. Tuy nhiên, một số công nghệ tài sản tiền điện tử hiện nay cần một lượng điện lớn để sản xuất, sở hữu hoặc trao đổi tài sản. Việc tiêu thụ điện năng của tài sản kỹ thuật số có thể làm tăng lượng phát thải khí nhà kính, ô nhiễm thêm, tiếng ồn và các tác động cục bộ khác, tùy thuộc vào thị trường, chính sách và nguồn điện địa phương. Tùy thuộc vào cường độ năng lượng của công nghệ được sử dụng, tài sản tiền điện tử có thể cản trở những nỗ lực khác nhằm giúp đạt được mức ô nhiễm carbon bằng 0 phù hợp với các cam kết và mục tiêu về khí hậu của Hoa Kỳ.

Chính phủ Hoa Kỳ có trách nhiệm đảm bảo sự ổn định của lưới điện, tạo dựng một tương lai năng lượng sạch và bảo vệ cộng đồng khỏi tác động của ô nhiễm và biến đổi khí hậu. Báo cáo này tìm hiểu những thách thức và cơ hội đối với tài sản tiền điện tử của Hoa Kỳ liên quan đến các vấn đề về năng lượng và biến đổi khí hậu, đồng thời trả lời bốn câu hỏi chính được nêu trong Sắc lệnh 14067:

1. Tài sản kỹ thuật số có tác động đến việc sử dụng năng lượng, bao gồm quản lý và độ tin cậy của lưới điện, khuyến khích và tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng cũng như các nguồn cung cấp năng lượng không?

2. Tài sản kỹ thuật số có tác động như thế nào đến khí hậu, năng lượng và môi trường so với các hoạt động sử dụng năng lượng khác? Những đổi mới và chính sách nào là cần thiết để dữ liệu cơ bản có thể đáp ứng được cho phép so sánh mạnh mẽ?

3. Vai trò tiềm năng của công nghệ blockchain trong việc hỗ trợ các công nghệ giám sát hoặc giảm thiểu khí hậu là gì?

4. Cần có những quyết định chính sách quan trọng, những đổi mới quan trọng, công cụ R&D và đánh giá nào để giảm thiểu hoặc giảm nhẹ tác động của tài sản kỹ thuật số đối với khí hậu, năng lượng và môi trường?

Tài sản kỹ thuật số Việc sử dụng năng lượng sẽ bị ảnh hưởng như thế nào, bao gồm việc quản lý và độ tin cậy của lưới điện, các khuyến khích và tiêu chuẩn về hiệu quả năng lượng cũng như các nguồn cung cấp năng lượng?

Tài sản điện tử tiêu thụ rất nhiều điện.

Mức tiêu thụ điện hàng năm của tài sản tiền điện tử toàn cầu đã tăng nhanh chóng từ năm 2018 đến năm 2022, với mức tiêu thụ điện ước tính tăng gấp ba lần lên bốn lần . [7,8,9] Tính đến tháng 8 năm 2022, các ước tính được công bố về tổng mức tiêu thụ điện toàn cầu của tài sản tiền điện tử nằm trong khoảng từ 120 tỷ đến 240 tỷ kilowatt giờ mỗi năm, một phạm vi vượt quá mức tiêu thụ điện hàng năm của nhiều quốc gia (chẳng hạn như Argentina hoặc Úc). ) Tổng điện năng tiêu thụ. Con số này tương đương với 0,4% đến 0,9% mức tiêu thụ điện hàng năm trên toàn cầu, [10,11] tương đương với mức tiêu thụ điện hàng năm của tất cả các trung tâm dữ liệu thông thường (tức là không phải tài sản tiền điện tử) trên thế giới. [12] Người ta ước tính rằng Hoa Kỳ chiếm khoảng 1/3 hoạt động kinh doanh tài sản tiền điện tử trên thế giới và hiện chiếm 0,9% đến 1,7% tổng mức tiêu thụ điện của Hoa Kỳ. Phạm vi sử dụng điện này gần giống với tổng mức sử dụng điện của máy tính gia đình hoặc điện chiếu sáng dân cư ở Hoa Kỳ. [13] Khai thác tài sản tiền điện tử cũng có tính thanh khoản cao. Thị phần của Hoa Kỳ trong hoạt động khai thác Bitcoin, tài sản tiền điện tử lớn nhất thế giới, đã tăng từ 3,5% vào năm 2020 lên 38% hiện nay. Mặc dù mức tiêu thụ điện ở Hoa Kỳ để khai thác tài sản tiền điện tử vẫn còn tương đối nhỏ nhưng nó đã tăng lên kể từ năm 2021. đã tăng gấp ba kể từ tháng Giêng.

Mặc dù có tiềm năng tăng trưởng nhanh chóng trong lĩnh vực kinh doanh tài sản tiền điện tử nhưng nhu cầu điện trong tương lai vẫn chưa chắc chắn. Việc sử dụng điện có thể thay đổi khi các công ty khai thác tài sản tiền điện tử bắt đầu hoặc tạm dừng khai thác để ứng phó với những biến động về vốn hóa thị trường cũng như khi họ sử dụng thiết bị và công nghệ mới. Mức tiêu thụ điện hàng năm trên toàn cầu bằng tài sản tiền điện tử đã tăng hơn 67% từ tháng 7 năm 2021 đến tháng 1 năm 2022, trước khi giảm 17% vào tháng 8. Khả năng tăng nhanh việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử đã làm dấy lên mối lo ngại về sự tăng trưởng nhanh chóng trong việc sử dụng điện và tác động tiếp theo đối với người tiêu dùng và lưới điện. Ví dụ: Texas đang trở thành một địa điểm ngày càng hấp dẫn để khai thác tài sản tiền điện tử, với mức sử dụng điện cao điểm trong khu vực chiếm khoảng 3% nhu cầu điện của địa phương. Trong 10 năm tới, Texas có thể chứng kiến thêm 25 triệu kilowatt nhu cầu năng lượng mới từ hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử - tương đương với 1/3 nhu cầu năng lượng cao nhất hiện tại của Texas. [14] Nhu cầu ngày càng tăng mang đến những thách thức tiềm ẩn trong việc duy trì độ tin cậy của nguồn điện.

Với việc ban hành Đạo luật giảm lạm phát gần đây, các khoản tín dụng thuế liên bang và các ưu đãi khác sẽ thúc đẩy sự phát triển năng lượng sạch trên quy mô lớn và giúp điện khí hóa lớn nhất các bộ phận của nước Mỹ. lĩnh vực giao thông, xây dựng và công nghiệp. [15] Điều quan trọng là các nguồn năng lượng sạch phải đáp ứng được nhu cầu này thông qua quá trình điện khí hóa mới. Ngoài ra, nhu cầu điện mới đang tăng nhanh phải tránh những tác động không thể kiểm soát được lên lưới điện và phải đạt được bằng cách sử dụng các công nghệ hiệu quả nhất. Điều quan trọng nữa là lượng điện tạo ra phải đủ đáp ứng nhu cầu của các hộ gia đình và doanh nghiệp. Điều này đặc biệt quan trọng vào thời điểm luật cơ sở hạ tầng lưỡng đảng hỗ trợ đầu tư vào hiện đại hóa và mở rộng lưới điện để đảm bảo khả năng phục hồi trước thời tiết khắc nghiệt và hỏa hoạn do khí hậu gây ra. 【16】

Các công nghệ tài sản tiền điện tử khác nhau có mức tiêu thụ điện năng khác nhau.

Hầu hết việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử đều được thúc đẩy bởi cơ chế đồng thuận: phân loại phân tán để khai thác và xác thực công nghệ kế toán tài sản tiền điện tử. Cơ chế đồng thuận chính được gọi là Proof of Work (PoW), được Bitcoin và Ethereum sử dụng. Bitcoin và Ethereum, tài sản tiền điện tử tương ứng của chúng cộng lại chiếm hơn 60% tổng vốn hóa thị trường tài sản tiền điện tử. Cơ chế PoW được thiết kế để yêu cầu nhiều sức mạnh tính toán hơn khi nhiều thực thể cố gắng xác thực các giao dịch để nhận phần thưởng bằng tiền, một tính năng giúp ngăn chặn các tác nhân độc hại tấn công mạng. Tính đến tháng 8 năm 2022, Bitcoin ước tính chiếm 60% đến 77% tổng mức sử dụng tài sản tiền điện tử toàn cầu, trong đó Ethereum chiếm 20% đến 39%.

Người ta ước tính rằng một cơ chế đồng thuận tiêu tốn nhiều năng lượng khác - Proof of Stake (PoS) - sẽ tiêu thụ tới 280 triệu kilowatt giờ vào năm 2021, ít hơn mức tiêu thụ toàn cầu 0,001% lượng điện tiêu thụ. Cuộc thảo luận hiện tại về việc giảm mức sử dụng điện của tài sản tiền điện tử chủ yếu tập trung vào các chuỗi khối PoW, đặc biệt là Bitcoin. [17,18] Ngày càng có nhiều người kêu gọi chuỗi khối PoW áp dụng cơ chế đồng thuận với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn. Phản ứng nổi bật nhất là lời hứa của Ethereum sẽ ra mắt “Ethereum 2.0” sử dụng cơ chế đồng thuận PoS.

Tài sản kỹ thuật số có tác động như thế nào đến khí hậu, năng lượng và môi trường so với các hoạt động sử dụng năng lượng khác? Những đổi mới và chính sách nào cần thiết để dữ liệu cơ bản cho phép để so sánh mạnh mẽ?

Sản xuất điện, tài sản tiền điện tử lớn nhất thế giới tính theo vốn hóa thị trường, tạo ra tổng cộng 1,4 triệu ± 30 triệu tấn carbon dioxide (Mt CO2/năm) hàng năm, chiếm khoảng 0,3% lượng phát thải khí nhà kính hàng năm trên toàn cầu.

Người ta ước tính rằng các hoạt động tài sản tiền điện tử ở Hoa Kỳ sẽ thải ra khoảng 25 đến 50  Mt CO2/năm, chiếm tổng lượng khí thải nhà kính ở Hoa Kỳ. 0,4% đến 0,8% lượng khí thải tương đương với lượng khí thải từ nhiên liệu diesel được sử dụng bởi các tuyến đường sắt Hoa Kỳ. Lượng khí thải nhà kính từ việc sử dụng điện của Hoa Kỳ khác nhau tùy theo khu vực; một số khu vực phụ thuộc nhiều hơn vào nhiên liệu hóa thạch sử dụng nhiều carbon, trong khi những khu vực khác sử dụng nhiều năng lượng hạt nhân và tái tạo hơn. Ngoài việc mua điện lưới, hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử còn tạo ra tác động đến tiếng ồn và phát thải nước cục bộ từ hoạt động khai thác, chất thải điện tử, khí thải và việc sử dụng trực tiếp nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện, cũng như các khí thải, nước thải bổ sung và chất thải liên quan đến việc tạo ra lưới điện Phát thải ô nhiễm. Những tác động cục bộ này có thể làm trầm trọng thêm các vấn đề công lý môi trường ở các cộng đồng chưa được quan tâm đầy đủ. Việc sử dụng rộng rãi hơn các tài sản tiền điện tử, cùng với khả năng giới thiệu các tài sản kỹ thuật số mới, đòi hỏi phải có hành động của liên bang để khuyến khích và đảm bảo sự phát triển có trách nhiệm. Điều này bao gồm giảm thiểu tác động của nó đối với cộng đồng địa phương, giảm đáng kể cường độ năng lượng và sử dụng năng lượng sạch để làm điện. Và nghiên cứu tài sản kỹ thuật số với sự đổi mới công nghệ thế hệ tiếp theo có thể thúc đẩy các mục tiêu của Hoa Kỳ về an ninh, quyền riêng tư, công bằng, khả năng phục hồi và các mục tiêu về khí hậu.

Vai trò tiềm năng của công nghệ blockchain trong việc hỗ trợ các công nghệ giám sát hoặc giảm thiểu khí hậu là gì?

Công nghệ chuỗi khối có tiềm năng đóng một vai trò trong thị trường môi trường và DLT có tiềm năng đạt được sự phối hợp tài nguyên năng lượng phân tán và quản lý chuỗi cung ứng rộng hơn. 【19,20】

DLT là một công nghệ đang được khám phá ở nhiều thị trường khác nhau. Các giải pháp khác có thể có hiệu quả tương đương hoặc thậm chí tốt hơn. Để giúp Hoa Kỳ đáp ứng các cam kết về biến đổi khí hậu, DLT phải được triển khai theo cách giảm phát thải khí nhà kính. So với thị trường hoặc cơ chế mà chúng đang thay thế, lợi ích tiềm năng của DLT cần lớn hơn lượng khí thải bổ sung và các tác động bên ngoài môi trường khác do hoạt động của chúng tạo ra để được sử dụng rộng rãi hơn trong hệ sinh thái thị trường tín dụng carbon. Các trường hợp vẫn đang xảy ra và giống như tất cả các công nghệ mới nổi, các trường hợp tích cực và tiêu cực tiềm ẩn vẫn còn được nhìn thấy. Chính phủ Hoa Kỳ nên thúc đẩy những đổi mới nhằm giải quyết các thách thức của thị trường, phù hợp với các mục tiêu về môi trường và công bằng, bảo vệ khách hàng và nhà đầu tư, đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của thị trường.

Cần có những quyết định chính sách quan trọng, những cải tiến quan trọng, hoạt động R&D và công cụ đánh giá nào để giảm thiểu hoặc giảm thiểu tác động đến khí hậu, năng lượng và môi trường của tài sản kỹ thuật số?

Để giúp Hoa Kỳ đạt được các mục tiêu về khí hậu là giảm phát thải khí nhà kính từ 50% đến 52% vào năm 2030 và đạt được hệ thống điện không gây ô nhiễm carbon vào năm 2035. đạt được nền kinh tế không phát thải ròng vào năm 2050, chính sách tài sản tiền điện tử trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch nên tập trung vào một số mục tiêu: giảm phát thải khí nhà kính, tránh các hoạt động làm tăng chi phí điện cho người tiêu dùng, tránh các hoạt động làm giảm độ tin cậy của lưới điện và Tránh tác động tiêu cực đến vốn chủ sở hữu , cộng đồng và môi trường địa phương.

Các khuyến nghị sau đây nhằm mục đích: giải quyết các khoảng trống về dữ liệu, quản lý nhu cầu điện, giảm phát thải khí nhà kính, giảm rác thải điện tử và ô nhiễm, đồng thời hỗ trợ hoạt động dọn dẹp nhằm mang lại lợi ích công bằng cho các cộng đồng trên toàn thế giới. đất nước, chuyển đổi năng lượng và giải quyết các vấn đề tồn tại lâu dài của các cộng đồng đang bị quá tải và chưa được phục vụ đầy đủ.

Để đảm bảo sự phát triển có trách nhiệm của tài sản kỹ thuật số, các đề xuất hành vi sau đây được đề xuất để xem xét:

Giảm thiểu lượng khí thải GHG, tác động đến công bằng môi trường và các tác động cục bộ khác của tài sản tiền điện tử: Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), Bộ Năng lượng (DOE) và các cơ quan liên bang khác về Kỹ thuật Cần cung cấp hỗ trợ và bắt đầu một quy trình hợp tác với các tiểu bang, cộng đồng, ngành công nghiệp tiền điện tử và những bên khác để phát triển các tiêu chuẩn hiệu suất môi trường dựa trên bằng chứng, hiệu quả nhằm thiết kế, phát triển và sử dụng các công nghệ tài sản tiền điện tử có trách nhiệm với môi trường. Các tiêu chuẩn này phải bao gồm các tiêu chuẩn về cường độ năng lượng rất thấp, sử dụng ít nước, ít tiếng ồn, sử dụng năng lượng sạch của người vận hành và theo thời gian, tăng cường sản xuất không có carbon để phù hợp hoặc vượt quá tải điện bổ sung tại các cơ sở này. Nếu các biện pháp này tỏ ra không hiệu quả trong việc giảm tác động, chính quyền nên xem xét hành động điều hành và Quốc hội có thể xem xét luật hạn chế hoặc loại bỏ việc sử dụng các cơ chế đồng thuận cường độ năng lượng cao để khai thác tài sản tiền điện tử. Bộ Năng lượng và Cơ quan Bảo vệ Môi trường nên cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho các ủy ban tiện ích công cộng của tiểu bang, các cơ quan bảo vệ môi trường và ngành tài sản tiền điện tử để cải thiện khả năng giảm khí thải, tiếng ồn, tác động xả nước và tác động kinh tế tiêu cực của tiền điện tử -khai thác tài sản;giảm gánh nặng về tác động bất công về môi trường của các cộng đồng chịu gánh nặng không cân xứng.

Đảm bảo độ tin cậy về năng lượng: Bộ Năng lượng, phối hợp với Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang, Tập đoàn Độ tin cậy Điện Bắc Mỹ và các tổ chức của nó các thực thể trong khu vực, phải tiến hành đánh giá độ tin cậy về độ tin cậy và tính đầy đủ của hệ thống điện từ các hoạt động khai thác tài sản mật mã hiện tại và dự kiến. Nếu những đánh giá độ tin cậy này cho thấy việc khai thác tài sản tiền điện tử gây ra rủi ro hiện tại hoặc dự đoán cho hệ thống điện, thì các đơn vị này nên xem xét việc phát triển, cập nhật và thực thi các tiêu chuẩn về độ tin cậy cũng như quy trình vận hành khẩn cấp để đảm bảo rằng, bất chấp sự tăng trưởng trong hoạt động khai thác tiền điện tử, Hệ thống vẫn có thể đảm bảo độ tin cậy và tính đầy đủ của nó.

Truy cập dữ liệu để hiểu, giám sát và giảm thiểu tác động: Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ và các cơ quan liên bang khác nên xem xét việc thu thập và phân tích các công cụ khai thác tài sản tiền điện tử và điện trong khi bảo vệ quyền riêng tư Thông tin dành cho các công ty để làm bằng chứng- các quyết định dựa trên về tác động năng lượng và khí hậu của tài sản tiền điện tử. Dữ liệu phải bao gồm việc sử dụng năng lượng khai thác và hỗn hợp nhiên liệu, hợp đồng mua bán điện, tác động công bằng môi trường và sự tham gia đáp ứng nhu cầu. OSTP có thể thành lập một tiểu ban của Hội đồng Khoa học và Công nghệ Quốc gia để phối hợp với các cơ quan liên quan khác để đánh giá việc sử dụng năng lượng của các tài sản tiền điện tử lớn.

Nâng cao các tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng: Chính quyền nên cân nhắc hợp tác với Quốc hội để hỗ trợ Bộ Năng lượng và khuyến khích các cơ quan quản lý liên bang khác ban hành và cập nhật thường xuyên các tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng cho thiết bị khai thác tài sản tiền điện tử, blockchain và các hoạt động khác.

Khuyến khích tính minh bạch và cải thiện hiệu quả môi trường: Các hiệp hội ngành tài sản tiền điện tử, bao gồm các công ty khai thác mỏ và nhà sản xuất thiết bị, nên được khuyến khích báo cáo công khai về tài sản tiền điện tử địa điểm khai thác, mức tiêu thụ điện hàng năm, lượng phát thải khí nhà kính khi sử dụng các giao thức hiện có và hiệu suất tái chế chất thải điện tử.

Nghiên cứu sâu hơn để nâng cao hiểu biết và đổi mới: Để cải thiện khả năng phân tích và nâng cao tính chính xác cũng như tính bền vững của các ước tính sử dụng điện, The National Science Quỹ, Bộ Năng lượng, EPA và các cơ quan liên quan khác có thể thúc đẩy và hỗ trợ các ưu tiên nghiên cứu và phát triển nhằm cải thiện tính bền vững môi trường của tài sản kỹ thuật số, bao gồm các mô hình đánh giá tác động của tài sản tiền điện tử, đánh giá tác động công lý môi trường và hiểu biết về quản lý lưới điện cũng như các cách sử dụng có lợi để giảm thiểu tác động đến môi trường . Nghiên cứu và phát triển nên tập trung vào những đổi mới trong công nghệ tài sản kỹ thuật số thế hệ tiếp theo để thúc đẩy các mục tiêu của Hoa Kỳ về bảo mật, quyền riêng tư, công bằng và khả năng phục hồi cũng như khí hậu.

1. Động cơ và giới thiệu

Giải quyết khủng hoảng khí hậu là ưu tiên hàng đầu của chính quyền Biden-Harris

Theo Sắc lệnh hành pháp 14008, "Giải quyết khủng hoảng khí hậu ở Trong và ngoài nước", Tổng thống đã đặt ra mục tiêu quốc gia là giảm lượng khí thải nhà kính xuống mức 0 vào năm 2050. [21] Theo "Thỏa thuận Paris", Hoa Kỳ đã đệ trình một tài liệu "Đóng góp do quốc gia tự quyết định" về cam kết giảm phát thải khí nhà kính của Hoa Kỳ từ 50% đến 52% trên cơ sở năm 2005 đến năm 2030, và xác định mục tiêu đạt được lượng phát thải khí nhà kính vào năm 2050. Mục tiêu là lượng khí thải ròng bằng không. [22] Sắc lệnh 14008 tuyên bố rằng Hoa Kỳ phải đối mặt với một “cuộc khủng hoảng khí hậu đe dọa người dân và cộng đồng, sức khỏe cộng đồng, nền kinh tế của chúng ta và thậm chí đe dọa trực tiếp đến khả năng tồn tại của chúng ta trên hành tinh này”. Lệnh hành pháp nhằm giải quyết khủng hoảng, bao gồm cả việc "giảm ô nhiễm khí hậu trên tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế...[và] bảo vệ sức khỏe cộng đồng trên toàn chính phủ" và chỉ đạo Cơ quan Bảo vệ Môi trường, OSTP, Bộ Tài chính và các cơ quan liên bang khác thực hiện “Ưu tiên hành động về biến đổi khí hậu” trong việc ra quyết định và các hành động khác. Sắc lệnh 13990: "Bảo vệ sức khỏe cộng đồng, môi trường và khôi phục khoa học để giải quyết khủng hoảng khí hậu" tuyên bố rằng chính phủ liên bang phải sử dụng khoa học làm hướng dẫn để cải thiện sức khỏe cộng đồng, bảo vệ môi trường, giảm phát thải khí nhà kính và đảm bảo tiếp cận nguồn nước sạch không khí và nước, Ưu tiên công lý môi trường và tạo việc làm cho công đoàn được trả lương cao. [23]

Ngày 16 tháng 8 năm 2022, Tổng thống đã ký Đạo luật Giảm lạm phát (IRA), [24] đây là bước tiến quan trọng đầu tiên trong lịch sử Hoa Kỳ về năng lượng sạch, giảm phát thải khí nhà kính và Khoản đầu tư lớn nhất vào khả năng phục hồi khí hậu. Dự luật cung cấp 369 tỷ USD để chống biến đổi khí hậu và tăng cường an ninh năng lượng của Hoa Kỳ. IRA có kế hoạch giảm 40% lượng khí thải carbon vào năm 2030 so với mức năm 2005. [25] Các mục tiêu về khí hậu của Hoa Kỳ, các mệnh lệnh hành pháp, Đạo luật Cơ sở hạ tầng Lưỡng đảng, [26] Đạo luật CHIP và Khoa học, [27] và IRA cùng nhau đặt ra chuẩn mực cho hành động của liên bang nhằm giải quyết khủng hoảng khí hậu.

Đồng thời, mức tiêu thụ điện của tài sản kỹ thuật số đang tăng nhanh ở Hoa Kỳ. Ví dụ: tỷ lệ khai thác Bitcoin toàn cầu của Hoa Kỳ đã tăng từ 4,5% lên 37,8% trong khoảng thời gian từ tháng 1 năm 2020 đến tháng 1 năm 2022. [28] Với cam kết của Hoa Kỳ trong việc giảm khí thải, chính phủ liên bang phải đảm bảo rằng việc sử dụng tài sản kỹ thuật số ở Hoa Kỳ không cản trở khả năng đạt được các mục tiêu về khí hậu. Đánh giá và khuyến nghị của báo cáo này về tác động đến khí hậu và năng lượng của tài sản kỹ thuật số phù hợp với các hành động của liên bang nhằm giảm phát thải khí nhà kính nhằm bảo vệ sức khỏe và phúc lợi cộng đồng cũng như cải thiện công bằng môi trường.

Hoa Kỳ phải thúc đẩy sự phát triển có trách nhiệm của tài sản kỹ thuật số

Sắc lệnh hành pháp của Tổng thống Biden về đảm bảo sự phát triển có trách nhiệm của tài sản kỹ thuật số nêu rõ rằng “đổi mới tài chính có trách nhiệm là vì lợi ích của Hoa Kỳ” và rằng chính phủ liên bang “phải thực hiện các bước mạnh mẽ để giảm thiểu rủi ro mà tài sản kỹ thuật số có thể gây ra cho người tiêu dùng, nhà đầu tư và doanh nghiệp.” Rủi ro do các biện pháp bảo vệ... tài chính toàn diện và công bằng; biến đổi khí hậu và ô nhiễm.” Để đạt được mục tiêu đó, mục tiêu chính sách chính của sắc lệnh hành pháp thừa nhận rằng chính phủ liên bang “phải bảo vệ người tiêu dùng, nhà đầu tư và các doanh nghiệp” và “Hoa Kỳ có xu hướng đảm bảo rằng các công nghệ tài sản kỹ thuật số và hệ sinh thái thanh toán kỹ thuật số được phát triển, thiết kế và triển khai một cách có trách nhiệm, giúp... giảm tác động tiêu cực đến khí hậu và ô nhiễm môi trường có thể xảy ra do việc khai thác một số loại tài sản nhất định”. tiền điện tử."

Tài sản điện tử sử dụng mã hóa kỹ thuật số để duy trì hồ sơ tài chính

Tài sản điện tử là tài sản thuộc sở hữu tư nhân dựa vào mã hóa và DLT hoặc các công nghệ tương tự tài sản kỹ thuật số của Bộ. Mặc dù các tài sản khác có thể liên quan đến các biểu diễn giá trị kỹ thuật số, nhưng chỉ những tài sản dựa vào mật mã và DLT, chẳng hạn như blockchain, mới là tài sản tiền điện tử. Sổ cái phân tán là một cơ sở dữ liệu nơi những người tham gia có thể ghi lại các giao dịch trên mạng công cộng. Sổ cái cung cấp một cơ chế để tất cả người dùng đồng ý về các mục và giao dịch trong sổ cái - được gọi là cơ chế đồng thuận. Các cơ chế đồng thuận khác nhau thực thi các quy tắc khác nhau khi người tham gia gửi cập nhật sổ cái. Ví dụ: cơ chế đồng thuận PoW [29] (hiện được sử dụng trong Bitcoin, Ethereum và các chuỗi khối khác) yêu cầu phải hoàn thành một quy trình tính toán chuyên sâu trước khi một tập hợp giao dịch hoặc "khối" có thể được xác minh và thêm vào sổ cái. Điều này đảm bảo rằng những người tham gia sẵn sàng chi tiêu các nguồn lực tính toán và năng lượng đáng kể để thêm các khối vào sổ cái. Cách tiếp cận này khiến các tác nhân độc hại gặp khó khăn hơn trong việc thực thi một sổ cái không chính xác vì chúng cần tập hợp tài nguyên máy tính khổng lồ và tiêu thụ lượng năng lượng đáng kể để đạt được sự đồng thuận. Những người tham gia gửi khối vào mạng được gọi là thợ mỏ. Bởi vì những người khai thác thêm một khối vào chuỗi khối sẽ được thưởng dưới dạng tài sản tiền điện tử mới được tạo, cũng như các khoản phí liên quan đến giao dịch nội khối, nên những người khai thác được khuyến khích thêm các khối vào sự đồng thuận bằng cách thực hiện các tính toán tiêu tốn nhiều năng lượng trong sổ cái. [30] Những người tham gia xác nhận tính hợp lệ của khối mới, thêm nó vào sổ cái blockchain và sau đó lưu trữ bản sao mới nhất của sổ cái. Hình 1.1 cho thấy tổng quan về khai thác tài sản tiền điện tử PoW.

Khi tài sản tiền điện tử trở nên có giá trị hơn, phần thưởng khai thác cũng sẽ trở nên có giá trị hơn. Điều này thu hút nhiều thợ mỏ và tài nguyên máy tính hơn để giải các bài toán mật mã. Khi các thợ mỏ dành nhiều tài nguyên máy tính hơn để xử lý các giao dịch blockchain, các vấn đề toán học sẽ trở nên khó khăn hơn. Điều này làm cho thời gian trung bình cần thiết để tìm một giải pháp gần như không đổi. “Mô hình kinh tế” PoW này có nghĩa là khi giá trị của tài sản tiền điện tử (và mạng) tăng lên, mạng PoW sẽ sử dụng nhiều điện hơn miễn là việc phân phối tài sản tiền điện tử giữa các thợ đào không đổi. Sự tăng trưởng về tổng giá trị tài sản tiền điện tử đã thu hút hàng nghìn thợ mỏ, những người sử dụng máy tính và phần cứng tùy chỉnh và tiêu thụ nhiều điện như một quốc gia hoặc khu vực đô thị cỡ trung bình.

Giải pháp thay thế phổ biến nhất cho cơ chế đồng thuận PoW tiêu tốn nhiều năng lượng là PoS, được sử dụng trong các dự án như Solana, Cardano, Ethereum 2.0 được đề xuất, v.v. mạng của. Trong PoS, những người tham gia được gọi là người xác thực, những người thường “giữ” một lượng tài sản tiền điện tử nhất định để có cơ hội thêm các khối giao dịch mới vào sổ cái. Người xác thực nắm giữ càng nhiều tài sản tiền điện tử hoặc giữ càng lâu thì cơ hội được chọn càng lớn. Người xác thực xuất bản dữ liệu không chính xác hoặc thực hiện các giao dịch gian lận có nguy cơ mất cổ phần. Có hàng chục biến thể tồn tại trong các cơ chế đồng thuận PoS; các biến thể thường tuân theo nguyên tắc rằng niềm tin được suy ra bởi sự sẵn sàng mạo hiểm của người tham gia đối với tài sản tiền điện tử có giá trị của họ. Do trình xác thực PoS dựa vào tài sản rủi ro thay vì khả năng tính toán để xác minh giao dịch nên tài sản tiền điện tử PoS sử dụng ít điện hơn nhiều so với tài sản tiền điện tử PoW, như được trình bày trong Phụ lục Bảng A.1.

Ngoài PoW và PoS, còn có nhiều loại cơ chế đồng thuận khác, bao gồm nhưng không giới hạn ở bằng chứng năng lực và khả năng chịu lỗi Byzantine thực tế cũng như các tài sản tiền điện tử hiện có Cả hai cơ chế đều được sử dụng như mô tả trong Phụ lục Bảng A.2. [31] Ngoài việc sử dụng năng lượng, còn có các vấn đề khác ảnh hưởng đến việc áp dụng và chấp nhận thị trường đối với tài sản tiền điện tử, bao gồm khả năng mở rộng, bảo mật chống giả mạo và giả mạo, thông lượng, độ trễ và phân cấp. [32] Mỗi cơ chế đồng thuận đều có ưu điểm và nhược điểm. Cộng đồng tài sản tiền điện tử vẫn chưa đạt được thỏa thuận về những gì tạo nên "thực tiễn tốt nhất" cho cơ chế đồng thuận và các cơ chế đồng thuận khác với những ưu điểm và nhược điểm khác nhau có thể xuất hiện trong cộng đồng. Việc phát triển tài sản kỹ thuật số có trách nhiệm sẽ khuyến khích thiết lập các cơ chế đồng thuận nhằm giảm thiểu việc sử dụng năng lượng và giảm tác động tiêu cực đến môi trường đồng thời tối đa hóa lợi ích của người tiêu dùng.

Hình 1.1: Tìm hiểu bằng chứng về hoạt động của blockchain trong khai thác tài sản tiền điện tử. Được chuyển thể từ Kilroy Blockchain [33]

2. Tài sản tiền điện tử ảnh hưởng đến việc sử dụng điện và lưới điện

Việc sản xuất, sở hữu và trao đổi cần có điện. Mạng tài sản tiền điện tử sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho bốn chức năng chính: lưu trữ dữ liệu, tính toán, làm mát và truyền thông dữ liệu. Trong số đó, tính toán tiêu thụ phần lớn điện năng trong mạng tài sản tiền điện tử. [34] Do đó, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào việc ước tính mức tiêu thụ điện năng của các thiết bị máy tính, bao gồm cả lượng điện năng bổ sung cần thiết để làm mát. 35 Năng lượng được sử dụng để làm mát làm tăng lượng điện năng tiêu thụ của chính thiết bị máy tính, từ tỷ lệ phần trăm thấp (ở vùng khí hậu lạnh) lên hơn 100%. 【36,37,38】

Việc sử dụng năng lượng thay đổi tùy theo các loại tài sản tiền điện tử khác nhau

quy mô và nguồn điện được sử dụng bởi các thiết bị điện toán phụ thuộc vào công nghệ được sử dụng bởi tài sản tiền điện tử để đảm bảo tính bảo mật và hợp lệ hoặc cơ chế đồng thuận của chúng. Đối với chuỗi khối PoS, các tác vụ điện toán có thể được thực hiện bởi các máy tính hoặc máy chủ có mục đích chung. Cái sau có thể được đặt trong các trung tâm dữ liệu truyền thống trên mạng. [38] Trong chuỗi khối PoS, các thiết bị điện toán này được gọi là nút xác minh (tham gia giao thức đồng thuận và tạo khối mới) và nút đầy đủ (xác minh giao dịch). [40] Do mật độ máy chủ cao, các trung tâm dữ liệu truyền thống cần thêm nguồn điện để làm mát tại chỗ. Hầu hết các trung tâm dữ liệu ở Hoa Kỳ đều mua điện từ lưới điện địa phương, nhưng một số nhà khai thác trung tâm dữ liệu lớn đang đầu tư vào các dự án năng lượng tái tạo quy mô lớn để bù đắp lượng khí thải mà họ tạo ra trên lưới điện địa phương. [41,42] Điều này cũng đúng đối với các trung tâm dữ liệu quốc tế, do đó, lượng khí thải của những người tham gia chuỗi khối PoS quốc tế phụ thuộc vào năng lượng sản xuất điện tại địa phương.

Các chuỗi khối PoW cũng sử dụng các nút phổ quát để xác minh các giao dịch, xác minh các giao thức đồng thuận và lưu trữ các bản sao đồng thuận của chuỗi khối. Tuy nhiên, việc tính toán cho các loại tiền điện tử phổ biến sử dụng chuỗi khối PoW cũng được thực hiện bởi các chất bán dẫn chuyên dụng, dựa trên các mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC) có trong “máy khai thác” thực hiện tính toán PoW. [43, 44, 45] Những thiết bị khai thác này thường được đặt tại các cơ sở “khai thác” mua điện từ lưới điện và là phụ tải điện cục bộ lớn. 46 Các cơ sở này thường mua điện với giá công nghiệp thấp hơn điện dân dụng và đôi khi nhận được các ưu đãi tài chính đặc biệt, chẳng hạn như giảm thuế mua năng lượng. [47,48,49]

Ngoài ra, hoạt động khai thác PoW có thể xây dựng các cơ sở để sản xuất một phần hoặc toàn bộ điện năng. Hoạt động khai thác có thể xây dựng một trang trại năng lượng mặt trời chuyên dụng có hoặc không có kho lưu trữ năng lượng hoặc có thể sử dụng khí tự nhiên bị mắc kẹt để lắp đặt máy phát điện tại chỗ. [50] Hoạt động khai thác cũng có thể ký hợp đồng với các cơ sở điện riêng lẻ, kết nối thiết bị khai thác trực tiếp với các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, trang trại năng lượng mặt trời, trang trại gió, trang trại thủy điện, v.v.

Bảng A.3 trong Phụ lục tóm tắt ước tính về số lượng thiết bị máy tính và yêu cầu năng lượng điển hình của chúng đối với các mạng chuỗi khối PoS và PoW cụ thể vào năm 2021. [51, 52] Những ước tính này cho thấy rằng mỗi thiết bị tính toán PoS yêu cầu năng lượng ít hơn từ 10 đến 500 lần so với một công cụ khai thác Bitcoin ASIC thông thường để khai thác PoW.

Việc sử dụng điện của các hoạt động tài sản tiền điện tử

Trong khi hàng ngàn tài sản tiền điện tử đã được phát hành trên toàn cầu, nghiên cứu được công bố lại tập trung vào tương đối ít tài sản tiền điện tử có vốn hóa thị trường cao. Hầu hết các ước tính được công bố về mức sử dụng điện của tài sản tiền điện tử đều tập trung vào Bitcoin, được coi là loại tài sản tiền điện tử tiêu thụ nhiều điện nhất do vốn hóa thị trường cao, mức độ phổ biến với các nhà đầu tư và thợ mỏ cũng như cơ chế đồng thuận PoW tiêu tốn nhiều năng lượng. Các nhà nghiên cứu cũng ước tính mức sử dụng điện của các tài sản tiền điện tử PoW và PoS có vốn hóa thị trường cao khác, như được trình bày trong Phụ lục Bảng A.1.

Hiện tại, tổng mức sử dụng điện của mạng tài sản tiền điện tử không thể được giám sát trực tiếp vì nhiều trung tâm máy tính hoặc khai thác không tiết lộ vị trí cũng như báo cáo mức sử dụng điện của họ. Tuy nhiên, việc sử dụng điện có thể được ước tính thông qua phân tích. Giống như tất cả việc sử dụng điện, việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử được đo bằng kilowatt giờ (kWh): một kilowatt (kW) điện được sử dụng trong một giờ. Một hộ gia đình Mỹ trung bình sử dụng 10.715 kWh mỗi năm, tương đương 900 kWh mỗi tháng. [53] Để tham khảo, tất cả hệ thống chiếu sáng dân dụng ở Hoa Kỳ tiêu thụ khoảng 59 tỷ kilowatt giờ mỗi năm và mức tiêu thụ điện hàng năm của Hoa Kỳ vào năm 2021 là 3,93 nghìn tỷ kilowatt giờ. [54,55]

Vào năm 2022, tổng mức tiêu thụ điện toàn cầu của các chuỗi khối hỗ trợ tài sản tiền điện tử dự kiến sẽ là 120 tỷ đến 240 tỷ kilowatt giờ mỗi năm. [56] Con số này tương đương với 0,4% đến 0,9% lượng điện tiêu thụ hàng năm trên toàn cầu. [57,58] Phạm vi này tương đương với mức tiêu thụ điện hàng năm của tất cả các trung tâm dữ liệu thông thường (tức là không phải tiền điện tử) trên thế giới, sử dụng từ năm 2000 đến 250 tỷ kWh vào năm 2020. [59] Tuy nhiên, việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử có thể thay đổi nhanh chóng khi các thợ mỏ bắt đầu hoặc tạm dừng khai thác để đáp ứng với những biến động về vốn hóa thị trường và sử dụng các máy khai thác mới. Theo đó, ước tính mức tiêu thụ điện của tài sản tiền điện tử toàn cầu đến năm 2022 dao động từ mức thấp nhất là 10,5 đến 17,8 tỷ kilowatt giờ mỗi năm cho đến mức cao nhất là 176 đến 305 tỷ kilowatt giờ mỗi năm, như được trình bày trong Phụ lục Bảng A.1. [60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68]

Kể từ tháng 8 năm 2022, người dùng của hai chuỗi khối PoW có tài khoản Điện đối với đại đa số: Bitcoin được ước tính chiếm 60% đến 77% tổng mức tiêu thụ điện của tài sản tiền điện tử toàn cầu và Ethereum chiếm 20% đến 39%. [69, 70, 71, 72, 73] Mức tiêu thụ điện hàng năm trên toàn cầu của chuỗi khối Bitcoin được ước tính là 90 tỷ đến 145 tỷ kilowatt giờ, với phạm vi lý thuyết là từ 40 tỷ đến 180 tỷ kilowatt giờ. Mức tiêu thụ điện của chuỗi khối Ethereum được ước tính là từ 23 tỷ đến 94 tỷ kilowatt giờ, với giới hạn thấp hơn là 16 tỷ kilowatt giờ. Mức tiêu thụ điện toàn cầu của tài sản tiền điện tử PoS được phân tích là dưới 280 triệu kilowatt giờ mỗi năm, ít hơn 0,001% mức tiêu thụ điện toàn cầu và khoảng 0,25% giới hạn dưới của tổng mức tiêu thụ điện PoW toàn cầu. Với các ước tính về mức sử dụng điện ở trên, hầu hết các cuộc thảo luận về việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử đều tập trung vào các ứng dụng PoW, đặc biệt là Bitcoin. [74,75] Ngày càng có nhiều người kêu gọi các chuỗi khối PoW áp dụng cơ chế đồng thuận với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn. Phản hồi đáng chú ý nhất là lời hứa của Ethereum sẽ ra mắt chuỗi khối PoS “Ethereum 2.0”.

Hoa Kỳ hiện có ngành khai thác Bitcoin lớn nhất thế giới, chiếm khoảng 38% tỷ lệ băm của mạng Bitcoin toàn cầu tính đến tháng 8 năm 2022. [76] Tốc độ băm là tổng công suất tính toán được sử dụng để khai thác và xử lý chuỗi khối PoW mỗi giây. Khi số lượng người khai thác trên chuỗi khối PoW tăng lên, việc giải các câu đố toán học mật mã trở nên khó khăn hơn, cuối cùng là tăng tỷ lệ băm. Giả sử rằng mức tiêu thụ điện của Bitcoin tỷ lệ thuận với tỷ lệ băm, [77] tỷ lệ tiêu thụ điện Bitcoin toàn cầu của Hoa Kỳ sẽ giảm xuống còn 33 tỷ đến 55 tỷ kilowatt giờ mỗi năm kể từ ngày 15 tháng 8 năm 2022, chiếm 0,9% đến 1,4% so với tổng mức tiêu thụ điện của Hoa Kỳ vào năm 2021. [78] Nếu tính cả thị phần khai thác Ethereum toàn cầu của Hoa Kỳ, mức tiêu thụ điện của hoạt động khai thác PoW ở Hoa Kỳ sẽ tăng lên 36 đến 66 tỷ kilowatt giờ mỗi năm, hoặc chiếm 0,9% đến 1,7% tổng mức tiêu thụ điện hàng năm ở Hoa Kỳ (Xem Bảng A.1). Điều này đặt mức sử dụng điện khai thác PoW của Hoa Kỳ ngang bằng với tất cả các trung tâm dữ liệu thông thường (tức là không phải tài sản tiền điện tử) ở Hoa Kỳ, với ước tính gần đây là 72 tỷ kilowatt giờ mỗi năm. [79] Hình 2.1 cho thấy việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử tương tự như ở một số quốc gia, tiểu bang hoặc các dịch vụ năng lượng quan trọng.

Hình 2.1: So sánh mức tiêu thụ điện hàng năm với ước tính tốt nhất về tài sản tiền điện tử cho nhiều ví dụ tính đến tháng 8 năm 2022, với các thanh lỗi biểu thị phạm vi giá trị tốt nhất. [80,81]

Do sự khác biệt về phương pháp luận và thời điểm áp dụng các ước tính công suất hiện tại, các ước tính công suất phải được giải thích một cách thận trọng. Khi giá trị thị trường và tốc độ băm mạng của Bitcoin tăng lên, mức sử dụng năng lượng ước tính của chuỗi khối Bitcoin đã tăng đều đặn – điều này cũng có thể thấy đối với các chuỗi khối PoW khác hỗ trợ tài sản tiền điện tử. Hơn nữa, sự khác biệt ước tính giữa giới hạn trên và giới hạn dưới đã tăng lên theo thời gian, phản ánh sự không chắc chắn về các loại giàn khoan được các nhà khai thác triển khai khi tài sản tiền điện tử có giá trị thị trường cao hơn.

Mặc dù phạm vi lớn hơn có thể giúp các nhà hoạch định chính sách biết mức độ sử dụng điện PoW lớn như thế nào, nhưng họ cũng đề xuất rằng các công ty tài sản tiền điện tử cần báo cáo mức sử dụng điện thực tế của họ, để giảm bớt sự không chắc chắn. Ngoài ra, ước tính mức sử dụng điện hàng ngày sẽ thay đổi do sự biến động về giá trị thị trường của tài sản tiền điện tử. [82] Mọi ước tính được công bố sẽ trở nên lỗi thời khi động lực thị trường thay đổi.

So sánh với các giao dịch tài chính khác

Tài sản tiền điện tử có thể được sử dụng cho mục đích đầu tư hoặc đầu cơ, làm phương tiện thanh toán hoặc làm nơi lưu trữ tài sản. Mặc dù giao dịch thẻ tín dụng chỉ liên quan đến một khoản thanh toán duy nhất giữa các bên, nhưng nhiều giao dịch Bitcoin có thể được nhóm lại với nhau thành giao dịch “trên chuỗi”, giao dịch này có thể kết hợp và ghi lại các loại hoạt động tài chính khác nhau vào một chuỗi khối công khai. Ví dụ: khi ai đó mua hoặc bán Bitcoin hoặc sử dụng Bitcoin để mua cà phê, điều này được ghi lại là một lần chuyển Bitcoin từ địa chỉ này sang địa chỉ khác và bản ghi của lần chuyển tiền này sẽ được thêm vào khối tiếp theo cùng với các giao dịch khác. . Một khối trên chuỗi khối Bitcoin thường chứa 1.000 – 2.000 giao dịch và khối lượng giao dịch của mỗi khối thay đổi hàng ngày. [83] Thời gian trung bình để giải bài toán PoW và ghi một khối Bitcoin vào sổ cái là khoảng 10 phút, dẫn đến 52.560 khối được thêm vào chuỗi khối Bitcoin mỗi năm. Mức tiêu thụ điện toàn cầu hiện tại của Bitcoin là từ 90 tỷ đến 140 tỷ kilowatt giờ mỗi năm. Mỗi khối yêu cầu khoảng 1,7 triệu đến 2,7 triệu kWh, có thể được chia thành ước tính lượng kWh cần thiết cho mỗi giao dịch trên chuỗi. Đây chỉ là một ước tính sơ bộ. Với Bitcoin, cũng như các giao dịch tài sản tiền điện tử khác, các nền tảng giao dịch tài sản tiền điện tử tập trung thường sử dụng các giao dịch ngoài chuỗi và giao dịch trên chuỗi cho một số hoạt động nhất định, chẳng hạn như khi gửi tài sản tiền điện tử cho những người tham gia bên ngoài nền tảng. Do đó, các nền tảng tài sản tiền điện tử chỉ gửi một tập hợp con các giao dịch tới blockchain và việc sử dụng điện của các hoạt động ngoài chuỗi khó có thể được ước tính. Những yếu tố này tạo ra thách thức trong việc ước tính mức sử dụng điện thực tế trên mỗi giao dịch so với các dịch vụ tài chính khác.

So với các dịch vụ tài chính truyền thống, tổng số giao dịch tài sản tiền điện tử trên chuỗi hiện rất nhỏ. Vào năm 2020, Bitcoin và Ethereum cùng nhau báo cáo có khoảng 460 triệu giao dịch trực tuyến. [84,85] Trong cùng năm đó, Visa, MasterCard và American Express đã xử lý chung khoảng 310 tỷ giao dịch thanh toán bằng thẻ tín dụng. [86] DLT, bao gồm các chuỗi khối Bitcoin và Ethereum, tạo thành một hệ thống thanh toán hoàn chỉnh và cho phép thanh toán tổng cộng theo thời gian thực giữa các bên. Ngược lại, người kinh doanh thẻ tín dụng yêu cầu mối quan hệ ngân hàng chính thức để giải quyết các giao dịch vì giao dịch chỉ ủy quyền thanh toán chứ không giải quyết thanh toán. Do đó, có sự khác biệt cơ bản giữa giao dịch tài sản kỹ thuật số và giao dịch thẻ tín dụng.

Lưu ý rằng so sánh trực tiếp rất phức tạp, Visa, MasterCard và American Express báo cáo tổng mức sử dụng điện khoảng 500 triệu kWh vào năm 2020, [ 87] Bao gồm tất cả các doanh nghiệp ngoại trừ thanh toán điện tử, [88,89,90] Nói cách khác, mặc dù ba thực thể này xử lý số lượng giao dịch trên chuỗi nhiều lần so với Bitcoin và Ethereum, nhưng chúng cũng vận hành nhiều hoạt động của công ty hơn, tiêu thụ ít hơn 1% điện năng được Bitcoin và Ethereum sử dụng trong cùng một năm. [91]

Phát triển tài sản kỹ thuật số có trách nhiệm bao gồm việc đảm bảo cường độ năng lượng thấp khi phát triển tài sản kỹ thuật số.

Khai thác tài sản tiền điện tử sẽ ảnh hưởng đến người tiêu dùng điện và lưới điện

Hệ thống điện đang sức khỏe con người, nền kinh tế và cơ sở hạ tầng quan trọng đối với an ninh quốc gia Hoa Kỳ. Nó cũng là xương sống của nền kinh tế năng lượng sạch trong tương lai của Mỹ khi điện dần thay thế nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong ô tô, tòa nhà và một số sản xuất công nghiệp. Hoa Kỳ cần đẩy nhanh quá trình điện khí hóa cho mục đích sử dụng cuối cùng để đáp ứng các mục tiêu về khí hậu của mình. Những năm 2020 là thập kỷ xác định hành động vì khí hậu của Hoa Kỳ, với lưới điện cần tới 100 gigawatt (GW) năng lượng sạch mỗi năm để đáp ứng nhu cầu điện khí hóa mới cho người sử dụng cuối. [92] Đồng thời, cơ sở hạ tầng điện phải đối mặt với áp lực từ nhu cầu ngày nay và thời tiết khắc nghiệt do khí hậu gây ra, [93] và đòi hỏi phải tái đầu tư đáng kể.

Tính theo chu kỳ 6 năm, số lần mất điện trong 6 năm qua đã gấp đôi so với 6 năm trước. nhu cầu điện năng mới, độ tin cậy của lưới điện phải được nâng cao. [94] Cơ sở hạ tầng điện được thiết kế cho khí hậu thế kỷ 20 hiện phải chịu được nhiệt độ cao hơn, bão dữ dội hơn và các điều kiện khắc nghiệt khác do biến đổi khí hậu làm trầm trọng hơn so với trước đây, điều này sẽ gây căng thẳng lớn hơn cho lưới điện, và có thể dẫn đến cung cấp điện không đủ khi người tiêu dùng cần nó nhất. [95] Hoa Kỳ cần một hệ thống điện đáng tin cậy, giá cả phải chăng, sạch sẽ, công bằng và thích ứng với khí hậu. Các yêu cầu mới đối với hệ thống phải hỗ trợ chứ không cản trở việc đạt được các mục tiêu về khí hậu của Hoa Kỳ.

Trong hầu hết các lưới điện, các nguồn năng lượng tái tạo với chi phí nhiên liệu thấp và các nhà máy điện hạt nhân được sử dụng đầu tiên để đáp ứng phụ tải điện. Các nguồn tài nguyên linh hoạt với chi phí nhiên liệu cao hơn, chẳng hạn như các nhà máy điện đốt khí đốt tự nhiên hoặc than, được sử dụng để ứng phó với những biến động hàng ngày về phụ tải điện. Khi nhu cầu về điện từ hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử tăng lên, các nhà khai thác hệ thống điện sẽ điều động thêm nhiều nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên và than. Do có sự chênh lệch giữa lượng phát thải trung bình và cận biên nên điện từ các nhà máy điện này thường có giá thành cao hơn và gây ô nhiễm nhiều hơn so với điện lưới trung bình. [96]

Hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử thường có hệ số tải cao: chúng sử dụng điện gần như liên tục. Khi các cơ sở này hoạt động trong thời gian có nhu cầu cao nhất, chúng sẽ gây căng thẳng cho cơ sở hạ tầng điện, ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị, gây mất điện cho các khách hàng khác và tạo ra nguy cơ hỏa hoạn. [97] Khu tiện ích công cộng ở Quận Grant, Washington, đã triển khai hệ thống xếp hạng dành cho những người khai thác tài sản tiền điện tử để bù đắp chi phí gia tăng do yêu cầu về năng lượng khai thác gây ra. [98] Khu tiện ích công cộng ở Quận Benton, Washington, cũng đã áp dụng chính sách nhắm mục tiêu vào khách hàng sử dụng tài sản tiền điện tử, với lý do lo ngại về tính bảo mật và độ tin cậy của hệ thống phân phối. 【99】

Nhu cầu điện ngày càng tăng do khai thác tài sản tiền điện tử cũng sẽ đẩy giá điện cho người tiêu dùng địa phương tăng cao. Việc khai thác tài sản tiền điện tử ở ngoại ô New York đã làm tăng hóa đơn tiền điện hàng năm của hộ gia đình lên 82 USD và các doanh nghiệp nhỏ lên 164 USD, với tổng thiệt hại ròng cho người tiêu dùng và doanh nghiệp địa phương ước tính là 179 triệu USD từ năm 2016-2018. [100] Năm 2018, Cơ quan Quản lý Điện lực Thành phố New York đã thiết lập các tiêu chuẩn tính phí mới cho các trung tâm xử lý dữ liệu công suất lớn dành cho tài sản tiền điện tử để tăng chi phí khai thác. [101] Plattsburgh, New York, đã ban hành lệnh tạm dừng hoạt động khai thác mỏ trong 18 tháng sau khi cư dân cộng đồng và doanh nghiệp phàn nàn về hóa đơn năng lượng cao và tiếng ồn. Nếu hoạt động khai thác di chuyển đến các địa điểm khác nhau khi môi trường thay đổi, hoạt động khai thác cũng có thể chuyển chi phí sang người sử dụng điện tại địa phương, khiến họ phải chịu rủi ro. Điều này có thể khiến khách hàng địa phương phải trả chi phí nâng cấp cơ sở hạ tầng cho hoạt động khai thác.

Nhiều công ty khai thác tài sản tiền điện tử đã chuyển hoạt động của họ sang Texas. Hội đồng Độ tin cậy Điện Texas (ERCOT) là nhà điều hành hệ thống lưới điện cho phần lớn Texas, nơi nhu cầu điện vào mùa hè đạt đỉnh điểm vào khoảng 76 gigawatt (GW) và hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử hiện tại là khoảng 20 GW. Khoảng 17 GW cơ sở tài sản tiền điện tử đang được kết nối với lưới điện do ERCOT vận hành, với nhu cầu mới dự kiến từ 50 triệu đến 60 triệu trong 12 đến 15 tháng tới (tương đương với nhu cầu điện của thành phố Houston). ERCOT cũng có thể bổ sung thêm 25 GW trong thập kỷ tới. [102] Mặc dù nhiều dự án trong số này có thể chưa được hoàn thành, nhưng nhu cầu năng lượng mới lên tới 25 GW từ hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử—tương đương với 1/3 nhu cầu năng lượng cao điểm hiện tại của Texas—sẽ cung cấp các nguồn lực cần thiết để duy trì nguồn điện. đặt ra những thách thức tiềm tàng, đặc biệt khi nhu cầu điện và nhiệt độ khắc nghiệt ngày càng tăng trong những năm gần đây.

Hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử có thể nhanh chóng giảm mức sử dụng năng lượng bằng cách thu nhỏ quy mô hoặc đóng cửa các giàn khai thác. Những người khai thác bitcoin có thể tham gia vào các dự án của các công ty tiện ích và nhà điều hành lưới điện trả tiền cho những người sử dụng điện lớn để giảm tải trong thời kỳ căng thẳng cao điểm trên lưới điện hoặc để cân bằng cung và cầu – một quá trình được gọi là đáp ứng nhu cầu. Vào ngày 11 tháng 7 năm 2022, khi nhiệt độ cao và nhu cầu điện năng dự kiến cao khiến ERCOT phải tuyên bố tình trạng khẩn cấp về lưới điện, các công ty khai thác Bitcoin được cho là đã sử dụng 1 GW điện để đáp ứng yêu cầu đáp ứng nhu cầu của ERCOT bằng cách giảm mức sử dụng năng lượng khai thác. [103] Vào tháng 7 năm 2022, một công cụ khai thác Bitcoin được giao dịch công khai vận hành một cơ sở ở Texas đã kiếm được 9,5 triệu đô la từ chương trình đáp ứng nhu cầu của Texas Power Grid, nhiều hơn con số 318 Bitcoin mà công ty sản xuất trong cùng tháng. [104] Nhu cầu năng lượng linh hoạt, đáp ứng nhu cầu nhanh chóng và các dịch vụ phụ trợ về điện là những thuộc tính thiết yếu của lưới điện khử cacbon bao gồm điện tái tạo có thể thay đổi, chẳng hạn như gió và mặt trời. Tính linh hoạt của hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử có thể được bật hoặc tắt bất cứ lúc nào góp phần hiện thực hóa dịch vụ phản hồi nhanh nêu trên. Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng từ các hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử cũng làm tăng mức nhu cầu lưới điện cao nhất nói chung. Mặc dù có giá trị trong việc giảm mức cao điểm trong các trường hợp khẩn cấp về lưới điện, nhưng cũng cần tạo ra các khuyến khích không đồng đều giữa các nhà khai thác tài sản tiền điện tử và nhà điều hành lưới điện để đáp ứng các mức cao điểm gia tăng theo nhu cầu đáp ứng. Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng những người khai thác tài sản tiền điện tử và những người tham gia đáp ứng nhu cầu khác hoàn toàn minh bạch về sự tham gia và thanh toán thù lao của họ trong các dự án đáp ứng nhu cầu. Đảm bảo tính minh bạch có thể ngăn cản việc tìm kiếm tiền thuê và chơi game, bảo vệ người tiêu dùng điện tại địa phương và cải thiện độ tin cậy của nguồn điện. 【105】

Trên bình diện quốc tế, luật pháp và quy định đã giải quyết các vấn đề môi trường liên quan đến hoạt động tài sản tiền điện tử. Luật thị trường tài sản tiền điện tử sắp tới của Ủy ban Châu Âu có thể sẽ yêu cầu tăng cường công bố thông tin về tác động đến môi trường và khí hậu cũng như đưa ra các tiêu chuẩn bền vững tối thiểu bắt buộc trong vòng hai năm để xây dựng cơ chế đồng thuận. [106] Tại Trung Quốc, sự không thống nhất giữa hoạt động khai thác Bitcoin quy mô lớn và các mục tiêu môi trường của đất nước là một trong những lý do khiến chính phủ cấm giao dịch tài sản tiền điện tử vào năm 2021. 【107】

Dự báo mức sử dụng điện của tài sản tiền điện tử trong tương lai là không chắc chắn

Dự báo mức sử dụng năng lượng được ước tính dựa trên các mô hình hệ thống năng lượng, Mô hình cho thấy mối quan hệ giữa nhu cầu dịch vụ, hiệu quả kỹ thuật, các phương án cung cấp năng lượng và giá cả, cũng như những thay đổi theo thời gian của các yếu tố kinh tế vĩ mô như quy mô dân số và năng suất kinh tế. [108] Tuy nhiên, các mô hình hệ thống năng lượng hiện tại không hoàn toàn phù hợp với các công nghệ kỹ thuật số như trung tâm dữ liệu và mạng viễn thông, chứ chưa nói đến tài sản mật mã và mạng blockchain. Đây là một lỗ hổng mô hình phổ biến gây cản trở việc dự đoán năng lượng hiệu quả cho các hệ thống kỹ thuật số. [109] Các dự báo trong tương lai được xác định bằng các phương pháp ước tính khác yêu cầu dự đoán về tốc độ băm mạng và hiệu suất khai thác, là các biến số có liên quan với nhau và bị ảnh hưởng bởi giá trị thị trường của tài sản tiền điện tử cũng như giá điện hiện hành.

Cũng có sự không chắc chắn đáng kể về số lượng tài sản tiền điện tử, mức độ phổ biến của chúng và cơ chế đồng thuận nào chúng sẽ sử dụng. Những yếu tố này đều ảnh hưởng đến nhu cầu điện. Rủi ro liên quan đến sự phát triển của PoS hoặc các mạng sử dụng nhiều năng lượng khác thấp hơn nhiều so với rủi ro liên quan đến sự phát triển của mạng PoW. Hình 2.2 biểu thị các xu hướng lịch sử về vốn hóa thị trường mạng Bitcoin và tỷ lệ băm mạng từ ngày 1 tháng 8 năm 2016 đến ngày 24 tháng 8 năm 2022. [110] Mặc dù tỷ lệ băm mạng giảm trong khoảng thời gian từ tháng 7 đến tháng 9 năm 2021 do sự sụp đổ vốn hóa thị trường của Bitcoin, nhưng không có mối tương quan tương tự giữa vốn hóa thị trường và tỷ lệ băm mạng được quan sát thấy trong thời kỳ sụp đổ vốn hóa thị trường bắt đầu vào cuối năm 2021. tình dục. Do đó, việc ngoại suy tỷ lệ băm mạng trong tương lai dựa trên giá trị thị trường tiền tệ được dự đoán là rất không chắc chắn. Do sự tồn tại của sự không chắc chắn, các biến hệ thống quan trọng có thể thay đổi, do đó nên tránh ngoại suy về tương lai. Trước đây, các phép ngoại suy đơn giản thường dẫn đến những dự báo nhu cầu năng lượng không thực tế cho các hệ thống công nghệ thông tin phức tạp và đang phát triển, chẳng hạn như các hệ thống tạo nên blockchain. 【111】

Hình 2.2: Xu hướng lịch sử về giá trị thị trường Bitcoin và tỷ lệ băm mạng (EH/s) [112]

Từ tháng 8 năm 2016 đến tháng 7 năm 2022, cường độ năng lượng trung bình của các giàn khoan được triển khai dự kiến sẽ giảm khoảng 85% do hiệu quả tính toán được cải thiện. [113, 114] Trong cùng khoảng thời gian, tốc độ băm mạng tăng hơn 14.000%, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng của mạng tăng 2.000%. [115] Sự gia tăng này cho thấy rằng trong lịch sử, khi cạnh tranh khai thác tăng lên, hiệu quả khai thác tăng lên được bù đắp bằng tỷ lệ băm cao hơn. Tuy nhiên, mối quan hệ trong tương lai giữa tốc độ băm mạng và hiệu quả của các công cụ khai thác được triển khai là không chắc chắn. Điều này là do thực tế là chưa xác định được tiềm năng trong tương lai của các công cụ khai thác để tăng hiệu quả tính toán và đối với một số tài sản tiền điện tử, chẳng hạn như Bitcoin, cũng không biết các khuyến khích khai thác sẽ bị ảnh hưởng như thế nào bởi việc giảm phần thưởng khối trong tương lai, điều này có thể hạn chế sự tăng trưởng trong việc sử dụng điện của Bitcoin. Những sự không chắc chắn này, cùng với khả năng các tài sản tiền điện tử tăng nhanh mức sử dụng điện, cho thấy sự cần thiết của dữ liệu tốt hơn để hiểu và giám sát việc sử dụng điện của tài sản tiền điện tử.

3. Tài sản tiền điện tử có thể gây ra phát thải khí nhà kính và các tác động môi trường khác

Khai thác tài sản tiền điện tử sử dụng năng lượng lưới sẽ tạo ra khí thải nhà kính - trừ khi sử dụng hoạt động khai thác Năng lượng sạch

Khai thác tài sản tiền điện tử tạo ra khí thải nhà kính và góp phần gây ra biến đổi khí hậu, chủ yếu do đốt than, khí tự nhiên hoặc nhiên liệu hóa thạch khác trong các tình huống sau: 1 ) một nhà máy điện chuyên dụng tại chỗ, 2) mua điện từ lưới điện và/hoặc 3) sản xuất và xử lý cơ sở hạ tầng máy tính và khai thác mỏ, cũng như sản xuất nhiên liệu nhà máy điện và cơ sở hạ tầng xây dựng. Ba loại này tương ứng với Phạm vi 1, 2 và 3 của Nghị định thư Khí nhà kính, [116] là một tiêu chuẩn công nghiệp tự nguyện.

Hiện tại, lượng khí thải carbon dioxide ước tính từ hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử toàn cầu vào năm 2022 là 1,1 đến 1,7 triệu tấn (hoặc 1,40 ± 30 triệu tấn), trong đó có Hoa Kỳ khoảng 2.500 đến 50 triệu tấn. [117.118.119] Con số này tương ứng chiếm 0,2% đến 0,3% lượng khí thải toàn cầu và 0,4% đến 0,8% lượng khí thải của Hoa Kỳ. Việc đánh giá lượng phát thải từ tài sản tiền điện tử rất phức tạp; do đó, có những ước tính không chắc chắn.

Vì việc sử dụng điện để khai thác tài sản tiền điện tử có thể biến động nhanh chóng và cổ phiếu khai thác quốc gia cũng biến động theo giá cả và hoạt động kinh doanh khai thác nên nó không liên quan đến phát thải khí nhà kính liên quan với việc sử dụng điện cũng biến động. Sử dụng các ước tính dựa trên tính kinh tế và địa lý của hoạt động khai thác, cũng như dữ liệu cấp quốc gia về cường độ phát thải khí nhà kính của điện, các nhà nghiên cứu đã ước tính phạm vi phát thải khí nhà kính liên quan đến các tài sản tiền điện tử lớn. 【120.121】

Lượng khí thải từ hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử toàn cầu là 140 Mt CO2/năm, cao hơn lượng khí thải của nhiều quốc gia và tương đương với sà lan, tàu chở dầu và các phương tiện khác Phát thải toàn cầu từ các tàu hoạt động trên đường thủy nội địa. [122] Chỉ riêng Bitcoin đã tạo ra khoảng 2/3 lượng khí thải nhà kính tài sản tiền điện tử toàn cầu. [123.124.125.126] Lượng phát thải Bitcoin tăng nhanh từ 2 lên 16 Mt CO2/năm vào năm 2017 [127.128.129] lên 100±20 Mt CO2/năm từ ngày 30 tháng 5 đến ngày 16 tháng 6 năm 2022, [130.131.132] trong đó Tăng gấp 10 lần trong 5 năm năm.

Do thay đổi địa điểm khai thác mỏ và ảnh hưởng của chu trình nước lưu vực hàng năm đến thủy điện các ước tính về hỗn hợp năng lượng toàn cầu được sử dụng bởi hoạt động khai thác tài sản cũng khác nhau. Từ tháng 9 năm 2019 đến tháng 8 năm 2021, trung bình 30% lượng điện mà Bitcoin sử dụng đến từ thủy điện, năng lượng mặt trời, gió và các nguồn năng lượng tái tạo khác. [133] Trong thời kỳ này, thủy điện của Trung Quốc đã cung cấp phần lớn điện tái tạo cho hoạt động khai thác Bitcoin. Bitcoin đã sử dụng ít năng lượng tái tạo hơn kể từ khi Trung Quốc cấm khai thác tài sản tiền điện tử vào tháng 9 năm 2021. Do đó, cường độ carbon trung bình của điện khai thác Bitcoin được ước tính đã tăng từ 480 g/kWh CO2 lên 570 g/kWh CO2 trong khoảng thời gian từ 2018 đến 2021. 【134】

Cường độ phát thải khí nhà kính trong hoạt động sản xuất điện của Hoa Kỳ đã giảm hơn 33% kể từ năm 2005, với mức phát thải khí nhà kính trung bình vào năm 2020 là 373 g/kWh. [135] Tỷ lệ phát thải này thấp hơn so với các nhà máy điện khí tự nhiên (412 g/kWh) và thấp hơn khoảng 63% so với các nhà máy điện đốt than của Hoa Kỳ (1.011 g/kWh). [136] Vào năm 2021, khoảng 61% sản lượng điện của Hoa Kỳ đến từ nhiên liệu hóa thạch (38% khí đốt tự nhiên, 22% than đá và 1,3% loại khác). 39% điện năng còn lại ở Hoa Kỳ đến từ hạt nhân (18,9%) và năng lượng tái tạo (9,2% gió, 6,3% thủy điện, 2,8% năng lượng mặt trời, 1,3% sinh khối và 0,4% địa nhiệt). [137] Nhu cầu điện của Hoa Kỳ được đáp ứng bởi các nhà máy điện, tài sản lưu trữ năng lượng và các công cụ quản lý lưới điện giúp điều tiết lượng điện sẵn có khi nhu cầu của khách hàng thay đổi.

Các nhà vận hành hệ thống điện trong khu vực, thường trải rộng trên nhiều tiểu bang, thường cân bằng cung cầu điện và trao đổi điện năng với các nhà khai thác lưới điện lân cận. [138.139] Cơ sở dữ liệu tích hợp về phát thải và tài nguyên thế hệ (eGRID) do Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ biên soạn là nguồn thông tin phát thải điện trong khu vực có thẩm quyền và có thể truy cập được. [140] Lượng khí thải nhà kính từ sản xuất điện khác nhau tùy theo khu vực. Với trữ lượng điện than tương đối lớn, khu vực Great Plains miền trung Hoa Kỳ có cường độ carbon khoảng 700 g/kWh và tạo ra lượng khí thải tương đương CO2 trên mỗi kWh không tải cơ sở (234 g/kWh) gần gấp ba lần so với California. . Đây là tốc độ phát thải trung bình và nhu cầu năng lượng mới từ tài sản tiền điện tử sẽ ảnh hưởng đến các nguồn năng lượng cả trong ngắn hạn (thường yêu cầu sử dụng các hệ số phát thải không tải cơ sở) và trong dài hạn (khi thành phần lưới điện thay đổi).

Hình 3.1. Cường độ khí nhà kính của điện lực Hoa Kỳ thay đổi theo vùng, bao gồm phụ tải không cơ sở (trái) và điện trung bình (phải). 【141】

Theo một nghiên cứu được công bố, vào năm 2021, thị phần của Hoa Kỳ về tài sản tiền điện tử lớn nhất tính theo vốn hóa thị trường (Bitcoin, Ethereum và Dogecoin ) Khoảng 15 Mt CO2/năm khí nhà kính được tạo ra trong quá trình sản xuất điện. [142] Với tốc độ này, lượng khí thải nhà kính trong một năm từ tài sản tiền điện tử của Hoa Kỳ tương đương với lượng khí thải hàng năm từ hơn 3 triệu ô tô chạy bằng xăng di chuyển trung bình ở Hoa Kỳ. [143] Kể từ đó, hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử ở Hoa Kỳ đã tăng lên và Hoa Kỳ hiện chiếm hơn một phần ba hoạt động khai thác Bitcoin của thế giới.

Việc sử dụng điện của Hoa Kỳ để khai thác Bitcoin đã tăng từ 8 tỷ lên 11 tỷ kilowatt giờ vào đầu năm 2021 lên 33 tỷ đến 55 tỷ kilowatt giờ vào giữa năm 2022. [144] Theo số liệu thống kê về lượng phát thải khí nhà kính không tải cơ sở của Hoa Kỳ trong cơ sở dữ liệu EPA eGRID, chỉ riêng hoạt động khai thác Bitcoin của Hoa Kỳ đã tạo ra 21-35 Mt CO2/năm trong tổng số 33-55 tỷ kilowatt giờ phát thải. Để giải thích mức độ ảnh hưởng của cơ cấu nguồn điện trong khu vực của Hoa Kỳ đến lượng phát thải khí nhà kính, nếu chúng ta lấy tỷ lệ phát thải năm 2022 cho một tiểu vùng eGRID của Hoa Kỳ và tính lượng phát thải khí nhà kính từ việc khai thác hai loại tiền điện tử lớn nhất của Hoa Kỳ (Bitcoin và Ethereum), mức tiêu thụ điện trung bình là 42 tỷ kWh/năm sẽ tạo ra 17 Mt CO2/năm ở ngoại ô New York và 38 Mt CO2/năm phát thải khí nhà kính ở vùng Great Plains miền trung Hoa Kỳ. Nếu tính đến thị phần của Hoa Kỳ trong hoạt động tài sản tiền điện tử toàn cầu, lượng phát thải được ước tính là từ 25 đến 50 Mt CO2/năm. Nếu sử dụng tỷ lệ phát thải trung bình thay vì tỷ lệ phát thải không dựa trên cơ sở thì lượng phát thải sẽ giảm khoảng một nửa. Khi lưới điện khử cacbon, cường độ phát thải trung bình của điện sẽ tiếp tục giảm. Sự không chắc chắn về lượng phát thải khí nhà kính ước tính từ tài sản tiền điện tử, cũng như tiềm năng tăng trưởng trong tương lai, là lý do để yêu cầu dữ liệu phát thải và sử dụng điện tốt hơn và kịp thời từ các bên liên quan.

Tại Montana, [145,146] New York, [147] Pennsylvania, [148] Indiana, [149,150,151] và các nơi khác, các phương tiện truyền thông đưa tin các công ty tài sản tiền điện tử đã rút tiền có kế hoạch đóng cửa các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch hoặc khởi động lại các nhà máy điện đã đóng cửa trước đó. [152,153] Việc khởi động lại các nhà máy sử dụng than và nhiên liệu hóa thạch khác sẽ gây bất lợi cho tiến trình của Hoa Kỳ trong việc giảm phát thải khí nhà kính ở một mức độ nhất định. 【154.155】

Ngoài lượng khí thải từ việc sản xuất điện, lượng khí thải Phạm vi 3 từ hoạt động của tài sản tiền điện tử bao gồm máy tính, tòa nhà, xe cơ giới và các thiết bị khác trong suốt vòng đời của chúng Khí nhà kính thải ra trong quá trình sản xuất, vận chuyển, bảo trì và thải bỏ. Khai thác khoáng sản, sản xuất thép và các vật liệu khác dùng để chế tạo thiết bị máy tính cũng thải ra khí nhà kính, nhưng lượng khí thải chính liên quan đến tài sản tiền điện tử đến từ quá trình sản xuất điện của hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử, tổng cộng chiếm khoảng 79% đến 99% vòng đời khí thải. . 【156.157】

Khai thác tài sản tiền điện tử có thể được cung cấp năng lượng bằng khí mê-tan bị mắc kẹt và năng lượng tái tạo

Ngành công nghiệp tài sản tiền điện tử có thể sử dụng khí metan bị mắc kẹt, thành phần chính của khí đốt tự nhiên, để tạo ra điện cho hoạt động khai thác. Khí metan được tạo ra trong quá trình khoan và truyền khí tự nhiên, cũng như từ giếng dầu, bãi chôn lấp, xử lý nước thải và quy trình nông nghiệp. Khí mê-tan là một loại khí nhà kính mạnh, có tiềm năng làm nóng lên toàn cầu gấp 27 đến 30 lần so với carbon dioxide trong khoảng thời gian 100 năm và tác động gấp khoảng 80 lần trong khoảng thời gian 20 năm. [158] Giảm lượng khí thải mêtan có thể làm chậm quá trình nóng lên của khí hậu trong thời gian ngắn, vì vậy chính quyền Biden-Harris đã công bố Kế hoạch hành động giảm lượng khí thải mêtan của Hoa Kỳ vào năm 2021. 【159】

4% sản lượng khí mê-tan toàn cầu bị lãng phí do thoát khí và đốt khí mê-tan trong các giếng dầu và khí đốt tự nhiên. [160] Vào năm 2021, lượng phát thải khí nhà kính từ khí thải và đốt khí mê-tan tương đương với 400 triệu tấn carbon dioxide, [161] chiếm khoảng 0,7% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu. [162] Lượng khí mê-tan này được thải ra do chi phí xây dựng đường ống cố định hoặc do chi phí truyền tải điện cao từ các cơ sở dầu khí ở xa đến người dùng cuối hoặc do chi phí lắp đặt thiết bị ở các bãi chôn lấp cũ hoặc đốt cháy cao. . Các công ty tài sản tiền điện tử hiện đang tìm cách tạo ra điện từ khí mê-tan thải ra và đốt cháy từ các giếng dầu khí và bãi chôn lấp.

Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ và Bộ Nội vụ đã đề xuất các quy định mới nhằm giảm lượng khí thải mêtan từ các hoạt động dầu khí và hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử có thể làm được điều đó bằng cách thu giữ khí thải mêtan Để tạo ra điện, khí mêtan được chuyển đổi thành carbon dioxide trong quá trình đốt cháy, do đó có tác động tích cực đến khí hậu. Các hoạt động khai thác thay thế việc đốt khí mêtan hiện tại khó có thể tác động đến lượng khí thải CO2 vì khí mêtan sẽ được đốt cháy và chuyển thành CO2. Tuy nhiên, việc khai thác có thể đáng tin cậy và hiệu quả hơn trong việc chuyển đổi khí mê-tan thành carbon dioxide. Trong khi các hoạt động như vậy sẽ làm giảm chất thải mêtan, một lựa chọn khác là sử dụng công nghệ thu hồi dầu khí hiện có để thu hồi khí mêtan với chi phí thấp, có thể giảm 50% lượng khí thải mêtan toàn cầu vào năm 2030.  [163]

Các chính sách về khí hậu phù hợp với việc đạt được mức phát thải ròng bằng 0 sẽ đạt được mức phát thải khí mê-tan bằng 0 và không đốt cháy khí mê-tan. Sự kết hợp giữa quy định và đổi mới công nghệ có thể giúp hiện thực hóa tầm nhìn này. Ngành công nghiệp khai thác tài sản tiền điện tử, lắp đặt thiết bị sử dụng khí mê-tan thải ra để tạo ra điện, có nhiều khả năng hỗ trợ hơn là cản trở các mục tiêu về khí hậu của Hoa Kỳ.

Tuy nhiên, trừ khi carbon dioxide được thu giữ và lưu trữ, việc sử dụng khí mêtan được giải phóng trong các giếng dầu và khí đốt vẫn sẽ tạo ra lượng khí thải carbon dioxide và góp phần gây ra biến đổi khí hậu. Việc sử dụng khí mê-tan thải ra hoặc đốt cháy để khai thác tài sản tiền điện tử cũng phải được đánh giá cùng với các mục đích sử dụng khí mê-tan khác, chẳng hạn như sản xuất hydro hoặc vận chuyển khí mê-tan qua đường ống đến người dùng cuối.

Khai thác tài sản tiền điện tử bằng cách sử dụng lưới điện chủ yếu đạt được mức phát thải khí nhà kính trực tiếp bằng 0 theo hai cách: 1) Xây dựng hoặc ký hợp đồng năng lượng điện sạch mới để cung cấp năng lượng khai thác, hoặc 2) sử dụng nguồn điện tái tạo hiện có mà lưới điện có thể cắt giảm. Khi một công ty khai thác tài sản tiền điện tử mua điện từ các nguồn năng lượng tái tạo hiện có, nó sẽ thay thế lượng khí thải nhà kính trong thời gian ngắn nhưng chuyển người sử dụng năng lượng tái tạo sang nhiên liệu hóa thạch. Đó là bởi vì mỗi đơn vị nhu cầu điện tăng thêm ở Hoa Kỳ đều cần thêm than và khí đốt tự nhiên để tạo ra điện. Trong khi việc sử dụng năng lượng tái tạo vẫn giữ nguyên, nhu cầu về điện ngày càng tăng, do đó dự kiến sẽ có thêm việc sử dụng năng lượng hóa thạch. 164 Thông qua một quá trình được gọi là rò rỉ, sự thay thế này không dẫn đến thay đổi ròng hoặc tăng tổng lượng phát thải toàn cầu. 【165, 166, 167, 168, 169, 170, 171】

Nếu một hoạt động tài sản tiền điện tử xây dựng hoặc ký hợp đồng với công suất năng lượng không carbon mới và phân bổ thời gian sử dụng điện và khai thác hàng năm để phù hợp với công suất sản xuất không carbon mới, thì đây là hoạt động khai thác trực tiếp hoạt động không phát thải vì hoạt động khai thác sẽ sử dụng tất cả nguồn điện mới không carbon mà nó cung cấp. Để giúp Hoa Kỳ đáp ứng các mục tiêu về khí hậu, ngành công nghiệp có thể tự nguyện hoặc được yêu cầu xây dựng công suất năng lượng không carbon, sản xuất nhiều điện hơn mức cần thiết để khai thác tài sản tiền điện tử và bán năng lượng sạch dư thừa trở lại lưới điện.

Một số khu vực của Hoa Kỳ thiếu nhu cầu hoặc khả năng truyền tải đủ để tận dụng tối đa mức sản xuất năng lượng tái tạo cao nhất và các máy phát điện gió hoặc năng lượng mặt trời tạm thời giảm bớt hoặc ngừng hoạt động. Để tạo ra điện, quá trình này được gọi là “phân bổ điện năng”. Đây là sự lãng phí nguồn điện tái tạo. Nếu có đủ nhu cầu hoặc công suất truyền tải trong thời gian đó, các máy phát điện có thể sản xuất và bán điện tái tạo. Năm 2019, 2,6% sản lượng gió của Hoa Kỳ bị cắt giảm, trong đó các bang Great Plains có tỷ lệ cắt giảm cao nhất. Ở Texas, 5% năng lượng mặt trời bị cắt giảm mỗi năm và ở California, 2,4% năng lượng mặt trời bị cắt giảm. [172] Việc sử dụng nguồn điện hạn chế có thể mang lại cho các nhà phát triển năng lượng tái tạo thêm doanh thu và động lực để xây dựng thêm công suất năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, nó cũng sẽ làm giảm các khuyến khích tài chính để xây dựng các cơ sở truyền tải điện từ các nguồn tái tạo đến khách hàng hiện tại hoặc lưu trữ lượng điện tái tạo dư thừa để sử dụng khi nhu cầu cao hơn. Hơn nữa, các công cụ khai thác tài sản tiền điện tử khó có thể chỉ hoạt động trong thời gian mất điện; chúng cũng tiêu thụ năng lượng lưới vào mọi thời điểm.

Tác động môi trường bao gồm ô nhiễm không khí và nước, tiếng ồn và chất thải điện tử

Khai thác tài sản tiền điện tử Chủ yếu sử dụng điện mua từ lưới điện. Điện do các nhà máy điện tạo ra để khai thác tài sản tiền điện tử và mọi hoạt động sử dụng đều gây hại cho môi trường và sức khỏe con người, bao gồm ô nhiễm không khí do đốt nhiên liệu hóa thạch, khai thác nước và ô nhiễm nước nóng từ làm mát nhà máy điện, ô nhiễm nước khác và đốt nhiên liệu hóa thạch Chất thải rắn phát điện, suy thoái đất do thăm dò và khai thác mỏ cũng như các tác động trong vòng đời của chu trình nhiên liệu và xây dựng nhà máy điện.

Khai thác tài sản tiền điện tử đặt ra các vấn đề về công bằng môi trường vì nó có thể gây ra gánh nặng bất lợi cho sức khỏe cộng đồng và môi trường. [173,174] Ví dụ, ở ngoại ô New York, quê hương tổ tiên của Quốc gia Onondaga, một hoạt động khai thác Bitcoin đã khởi động lại nhà máy nhiệt điện than Greenwich đã đóng cửa trước đó. Với sự hỗ trợ từ Onondaga, Bộ Bảo vệ Môi trường Tiểu bang New York vào ngày 30 tháng 6 năm 2022 đã từ chối đơn đăng ký gia hạn giấy phép hoạt động Chương 5 của Đạo luật Không khí Sạch của Greenwich vì nó vi phạm các quy định giảm thiểu khí nhà kính của Tiểu bang New York. [175] Việc khởi động lại các nhà máy nhiệt điện than đã đóng cửa trước đây để khai thác tài sản tiền điện tử mới đã phần nào làm suy yếu chất lượng không khí được cải thiện trước đây. Vì các cộng đồng không được phục vụ đầy đủ đã bị ô nhiễm, cùng với tác động của việc thiếu đầu tư vào cơ sở hạ tầng, tác động bổ sung của việc khai thác tài sản tiền điện tử có thể tạo ra gánh nặng tích lũy.

Quá trình khai thác tài sản tiền điện tử sẽ gây ô nhiễm tiếng ồn và phát thải nước. Việc sử dụng trực tiếp năng lượng hóa thạch để sản xuất điện sẽ gây ra ô nhiễm không khí và các ô nhiễm khác, cuối cùng ảnh hưởng đến môi trường. Tương tự như các trung tâm dữ liệu, các cụm máy tính phục vụ hoạt động khai thác tài sản tiền điện tử tạo ra lượng nhiệt lớn. Nhiều cơ sở khai thác tài sản tiền điện tử phải sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng để giữ cho máy tính hoạt động trong phạm vi nhiệt độ có thể chấp nhận được. Trong một trung tâm dữ liệu máy tính tiêu chuẩn, một máy chủ dạng rack làm mát bằng không khí có công suất 10 kilowatt điển hình sẽ cần khoảng 63.000 gallon nước uống được mỗi năm [176]—tương đương với lượng nước tiêu thụ trong nhà hàng năm của một gia đình trung bình ở Hoa Kỳ. [177] Khi sử dụng làm mát bằng chất lỏng—bao gồm việc ngâm máy tính trong chất lỏng hoặc loại bỏ nhiệt trực tiếp khỏi chip máy tính thông qua mạch chất lỏng kín—yêu cầu về nước của thiết bị sẽ giảm đáng kể. 【178】

Điện hóa thạch cung cấp trực tiếp cho hoạt động khai thác mỏ cũng ảnh hưởng đến tài nguyên nước địa phương. Đối với các nhà máy nhiệt điện than có hệ thống làm mát dùng một lần truyền thống, nước được lấy từ sông hoặc hồ, cả quá trình khai thác và thải nước ấm ra môi trường (bao gồm cả hóa chất dùng để làm sạch hệ thống làm mát) đều có thể gây hại cho cá và Động vật hoang dã. ảnh hưởng đến hoạt động giải trí của người dân và chất lượng nước. Nước thải nóng lên làm giảm độ hòa tan của oxy trong nước và làm tăng tốc độ trao đổi chất của sinh vật dưới nước, điều này càng làm giảm khả năng hòa tan oxy do hô hấp tăng lên. Nhiệt độ nước tăng cũng có thể dẫn đến sự phát triển của các sinh vật hình thành tảo nở hoa, cuối cùng có thể dẫn đến độc tố trong các tuyến đường thủy địa phương. Ô nhiễm nước khác là do sản xuất điện bằng nhiên liệu hóa thạch và sản xuất than và khí đốt tự nhiên cho các nhà máy điện.

Máy tính khai thác làm mát bằng không khí có quạt tốc độ cao có thể gây ô nhiễm tiếng ồn. Mặc dù thiếu nghiên cứu khoa học được công bố về tiếng ồn của quạt, nhưng nhiều báo cáo truyền thông đã mô tả tiếng ồn lớn, khó chịu và liên tục do quạt phát ra trong các trung tâm khai thác tài sản tiền điện tử. [179, 180, 181, 182] Ô nhiễm tiếng ồn có thể gây căng thẳng về thể chất và tinh thần, gây suy giảm thính lực, mất ngủ và bệnh tim mạch. [183] ​Tiếng ồn cũng có thể làm giảm giá trị bất động sản. [184] Nhìn chung, ô nhiễm tiếng ồn từ công nghiệp, giao thông đường bộ và sân bay cao hơn ở các cộng đồng da màu và các nhóm dân cư chưa được phục vụ đầy đủ khác. 【185】

Cuối cùng, máy tính, bảng mạch, dây cáp, v.v. bị loại bỏ do khai thác tài sản tiền điện tử sẽ tạo thành rác thải điện tử. Nếu không có các tiêu chuẩn và biện pháp thực thi phù hợp để xử lý, chất thải điện tử có thể gây ô nhiễm không khí và nước, khiến người lao động tiếp xúc với các chất độc hại và gây hại cho sức khỏe cộng đồng. Chì và thủy ngân là những nguyên tố độc hại phổ biến nhất được tìm thấy trong rác thải điện tử. [186] Ngoài ra, các nguyên tố có giá trị bao gồm coban, indium và vàng cũng bị loại bỏ mà không được tái chế và bước vào chu kỳ kinh tế. Vào tháng 5 năm 2021, lượng rác thải điện tử hàng năm do hoạt động khai thác Bitcoin tạo ra ước tính khoảng 31.000 tấn, [187] tăng lên 35.000 tấn mỗi năm vào tháng 6 năm 2022, [188] tương đương với lượng rác thải điện tử hàng năm được tạo ra ở Hà Lan. [189] Tốc độ đổi mới giúp tăng gấp đôi tốc độ xử lý máy tính mỗi năm rưỡi đã thúc đẩy nhu cầu tái chế các giàn khai thác ASIC (các đơn vị máy tính chuyên xử lý tài sản tiền điện tử PoW). [190] Hiện tại, máy khai thác ASIC không thể sử dụng cho mục đích khác nên thông thường sau 1 năm 4 tháng sử dụng, máy khai thác ASIC thế hệ cũ sẽ bị bỏ đi, bán hoặc ít được sử dụng hơn. [191] Tuổi thọ của giàn khai thác ASIC ngắn hơn tuổi thọ từ 3 đến 5 năm của máy chủ trung tâm dữ liệu tiêu chuẩn. [192]

Các địa điểm tái chế điện tử được chứng nhận giúp giảm thiểu rác thải điện tử. [193] Hiện tại, có hai tiêu chuẩn chứng nhận được công nhận: Tiêu chuẩn tái chế dành cho nhà tái chế đồ điện tử có trách nhiệm và Tiêu chuẩn quản lý điện tử dành cho việc tái chế và tái sử dụng đồ điện tử có trách nhiệm. Cả hai chương trình chứng nhận đều thúc đẩy các phương pháp quản lý tốt nhất, dựa trên các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt, nhằm tối đa hóa việc tái sử dụng và tái chế chất thải điện tử, giảm thiểu tác hại của chất thải này đối với sức khỏe con người và môi trường, đồng thời đảm bảo sự an toàn của vật liệu cho người xử lý ở khâu tiếp theo. phá hủy tất cả dữ liệu trên thiết bị điện tử đã qua sử dụng. Ngoài việc giảm phát thải khí nhà kính và hạn chế xử lý, tái chế chất thải điện tử còn mang lại cơ hội thu hồi các khoáng chất quan trọng. Khi không thể tái sử dụng hoặc tái chế, việc xử lý chất thải điện tử chính thức phải bao gồm việc xác định chính xác đặc tính của chất thải và gửi đến địa điểm xử lý được cấp phép thích hợp.

4. Các công nghệ tài sản kỹ thuật số mới nổi có thể hỗ trợ giám sát khí hậu hoặc giảm thiểu khí hậu

Số 14067 Lệnh điều hành kêu gọi thảo luận về tiềm năng sử dụng blockchain để hỗ trợ công nghệ giám sát hoặc giảm thiểu tác động của khí hậu. Sự phát triển có trách nhiệm của blockchain và DLT có thể thúc đẩy sự đổi mới trong các ứng dụng đồng thời giảm cường độ năng lượng, giảm thiểu thiệt hại môi trường nói chung, tăng cường công bằng môi trường và giúp Hoa Kỳ đáp ứng các cam kết về khí hậu. Phần này trình bày một số ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực này cũng như các cơ hội để đổi mới hơn nữa.

Blockchain và sổ cái phân tán trong thị trường môi trường

Nói chung, thị trường môi trường sử dụng một thị trường- dựa trên cách tiếp cận này để giải quyết các tác động bên ngoài tiêu cực khi hoạt động tiêu dùng hoặc sản xuất gây ra tác động hoặc chi phí có hại cho bên thứ ba. Các tác động bên ngoài tiêu cực bao gồm ô nhiễm nước và không khí, mất đa dạng sinh học, biến đổi khí hậu, các mối đe dọa hệ sinh thái và tác động kinh tế làm cạn kiệt hoặc suy thoái môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Những tác động tiêu cực này không chắc chắn về phạm vi và thời gian, có thể kéo dài trong nhiều năm và khó giải thích bằng cách sử dụng kế toán truyền thống. [194] Một trong những ưu tiên chính của chính quyền này là giải quyết hiệu quả các tác động bên ngoài tiêu cực của khí hậu và ô nhiễm môi trường khác vốn đã quá tải và hiện chưa được phục vụ đầy đủ. 【195】

Thị trường carbon nhằm mục đích giảm phát thải khí nhà kính thông qua việc mua bán và sử dụng định mức carbon và/hoặc tín chỉ carbon. Giới hạn phát thải carbon là một công cụ có thể giao dịch cho phép một nguồn phát thải một lượng khí nhà kính nhất định (chẳng hạn như một tấn carbon dioxide) theo một kế hoạch quản lý. Tín dụng carbon là một công cụ có thể trao đổi được, đại diện cho một tấn khí nhà kính được giảm hoặc loại bỏ khỏi khí quyển. Thị trường điều tiết, còn được gọi là "thị trường tuân thủ", luôn thực hiện dự án "giới hạn và giao dịch". [196] Việc thiết lập hạn ngạch, cùng với việc giảm dần mức trần, mang lại một cách để giảm lượng khí thải từ các nguồn được quản lý. Một số thị trường tuân thủ cho phép các thực thể được quản lý sử dụng tín dụng carbon với số lượng hạn chế để bổ sung các giới hạn, nhưng thị trường tín dụng carbon cũng có thể xuất hiện ngoài quy định. Chúng được gọi là thị trường carbon tự nguyện (VCM). Trong số các VCM, động lực chính của nhu cầu hiện tại là các doanh nghiệp đang cố gắng đáp ứng các cam kết tự nguyện trung hòa khí hậu hoặc các cam kết bền vững khác.

Giống như các thị trường khác, thị trường môi trường dựa vào cơ sở hạ tầng thị trường lành mạnh để cho phép những người tham gia thị trường giao dịch một cách tự tin. Cơ sở hạ tầng thị trường lành mạnh cần bao gồm các cơ chế thực hiện giao dịch; thanh toán, thanh toán bù trừ và quyết toán; lưu trữ hồ sơ; và an ninh. Thị trường carbon được thiết kế để đảm bảo rằng các khoản tín dụng phát thải carbon và tín dụng carbon được ghi nhận là đã đạt được các mục tiêu giảm phát thải và khí hậu đã cam kết.

Blockchain và DLT có thể đóng vai trò củng cố cơ sở hạ tầng của nhiều thị trường, bao gồm cả thị trường môi trường. Lý do cơ bản để thay thế các công nghệ cơ sở hạ tầng thị trường hiện tại bằng DLT sẽ phụ thuộc vào hoàn cảnh của thị trường cụ thể, bao gồm cả chi phí chuyển đổi. Đặc biệt trong các thị trường môi trường, những người đề xuất áp dụng DLT phải đảm bảo rằng lợi ích môi trường của nó rõ ràng so với dấu chân môi trường của các công nghệ cơ sở hạ tầng thị trường hiện có. Những người áp dụng DLT cũng phải đảm bảo rằng dấu chân môi trường của DLT không bù đắp được lợi ích của các sản phẩm có liên quan trên thị trường môi trường.

Cho đến nay, các cơ quan quản lý trong thị trường tuân thủ vẫn chưa áp dụng blockchain hoặc DLT. Cơ quan trung ương chịu trách nhiệm quản lý, kiểm soát quá trình cấp và hoàn trả định mức phát thải carbon.

Các đơn vị liên quan có yêu cầu pháp lý để đảm bảo tính trung thực của báo cáo phát thải và đảm bảo đạt được mức giảm phát thải. DLT nhằm mục đích giải quyết vấn đề phân cấp. Vì thị trường tuân thủ mang tính tập trung nên DLT có thể không có lợi thế rõ ràng trong thị trường tuân thủ.

Trong VCM, các ứng dụng cho DLT đang được lên kế hoạch, mặc dù không rõ liệu chúng có phản ánh những cải tiến đối với cơ sở hạ tầng thị trường hiện tại hay không. Điều quan trọng là một số bên liên quan lo ngại rằng tín chỉ carbon hiện tại có thể không thể hiện mức giảm bổ sung và lâu dài lượng phát thải khí nhà kính. Các cơ quan và thành viên thị trường phải đảm bảo rằng các dự án tạo ra tín dụng sẽ giảm hoặc loại bỏ khí thải. Các chương trình dựa trên chuỗi khối có thể làm suy yếu các nỗ lực cải thiện chất lượng tín dụng, chẳng hạn như nếu tín dụng được mã hóa và chất lượng cơ bản của tín dụng trở nên khó xác định hơn. Hơn nữa, ngày càng có sự đồng thuận rằng tín dụng carbon là một “công cụ bổ sung” và không nên trì hoãn hoặc thay thế việc giảm phát thải khả thi trong hoạt động của chính các công ty. Do đó, việc đảm bảo tính toàn vẹn của mô hình quản lý rủi ro đòi hỏi phải hiểu rõ các trường hợp mà các công ty hủy bỏ tín chỉ carbon. Các giao dịch dựa trên chuỗi khối, đến mức chúng che giấu danh tính của người dùng cuối tín dụng carbon, sẽ đi ngược lại các cơ chế quản lý rủi ro có tính toàn vẹn cao và những nỗ lực rộng rãi hơn để thúc đẩy các mục tiêu không có lưới. Cuối cùng, mặc dù blockchain thường được quảng bá là nhằm tăng cường niềm tin, nhưng tính toàn vẹn của các dự án giảm lượng carbon hoặc giảm phát thải tiềm năng thường bị nghi ngờ hơn là khả năng đối tác sẽ hoàn thành giao dịch. Vấn đề tin cậy trong VCM không phải là vấn đề tin cậy mà blockchain hoặc sổ cái phân tán giải quyết.

Cuối cùng, blockchain và DLT có thể có những ứng dụng tiềm năng trong thị trường môi trường giống như những công nghệ này có ở bất kỳ thị trường nào khác, miễn là chúng tuân thủ các quy tắc thị trường đã được thiết lập. Thách thức đối với các thị trường này là xác minh rằng các tiêu chuẩn này đảm bảo đạt được các mục tiêu môi trường dự định ở một thị trường nhất định. Điều này nhằm xác nhận các hoạt động thể chất và kết quả theo các tiêu chuẩn này và thực hiện chúng một cách thích hợp.

Các yếu tố tạo nên một thị trường môi trường thành công không chỉ dừng lại ở chức năng và đặc tính nâng cao niềm tin của chuỗi khối hay bất kỳ cơ sở dữ liệu hoặc công nghệ mã hóa nào khác. Theo đó, thách thức thực sự nằm ở việc xác minh tài sản vật chất, thay vì giao dịch quyền sở hữu tài sản.

Về mặt thị trường và cơ sở hạ tầng thương mại, các ứng dụng tiềm năng của blockchain trong thị trường carbon sẽ dựa trên các điều kiện thị trường hiện tại. Liệu chúng có thể được triển khai thực sự hay không sẽ phụ thuộc vào Nó là về việc liệu blockchain có thể vượt trội hơn các công nghệ hiện có về chi phí, tốc độ và bảo mật mà không gây thêm tác hại cho môi trường hay không. Việc đưa DLT vào thị trường carbon một cách có trách nhiệm cũng đòi hỏi phải đánh giá công lý môi trường để xác định xem điều kiện của các cộng đồng bị ảnh hưởng cuối cùng sẽ trở nên xấu đi hoặc được cải thiện như thế nào.

Blockchain là công nghệ hỗ trợ cho các nguồn năng lượng phân tán

Công nghệ Blockchain được sử dụng cho các ứng dụng mới nổi để quản lý năng lượng bao gồm việc kích hoạt hệ thống báo động linh hoạt của California. Hệ thống này cho phép các nhà vận hành lưới điện đưa ra các yêu cầu tiết kiệm năng lượng trong các trường hợp khẩn cấp về lưới điện, tương tác an toàn với khách hàng và hiểu tỷ lệ tham gia trong khi vẫn duy trì tính ẩn danh của khách hàng. [197,198] Ngoài việc trao đổi thông tin, công nghệ lưới điện thông minh [199] còn có tiềm năng khai thác dịch vụ của hàng triệu tài nguyên năng lượng phân tán (DER), chẳng hạn như xe điện, pin nhiên liệu, hệ thống pin dân dụng và thương mại cũng như sản xuất năng lượng mặt trời nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới điện. DLT có tiềm năng trở thành sổ cái kỹ thuật số mà qua đó các DER này đăng ký, xác thực và tham gia vào lưới điện thông minh, giúp vận hành lưới điện linh hoạt hơn khi áp dụng nhiều nguồn năng lượng tái tạo thay đổi hơn. Giống như bất kỳ công nghệ đổi mới mới nào chưa trưởng thành, mục đích sử dụng cuối cùng của DLT trong lĩnh vực điện vẫn chưa được biết rõ. Ngày nay, lưới điện và thị trường là những hệ thống tập trung cao độ, với một số ít nhà cung cấp bán điện cho số lượng lớn người tiêu dùng. Và khi ngày càng nhiều người tiêu dùng điện trở thành nhà cung cấp điện, điều này có thể thay đổi trong thập kỷ tới. Những cải tiến hỗ trợ DLT có thể giúp lưới điện số hóa, tự động hóa và phân cấp hoạt động của nó. [200] Một tính năng chính của DLT trưởng thành là khả năng tự động đàm phán và thực hiện các thỏa thuận, một quá trình được gọi là hợp đồng thông minh. [201] Khi số lượng tài sản DER tăng lên, tính chất tự động và phân tán của DLT khiến nó trở thành công nghệ ứng cử viên để hỗ trợ thị trường điện sạch đang phát triển.

Đến năm 2040, hơn 100 triệu thiết bị lưu trữ mới sẽ được kết nối với lưới điện. Nếu được phối hợp, tất cả các thiết bị có thể hoạt động đồng thời với tư cách là người tiêu dùng điện và nhà cung cấp điện.

Việc tham gia hiệu quả và an toàn vào thị trường 100 triệu DER sẽ yêu cầu điều khiển kỹ thuật số lưới điện, điều khiển phân tán với khả năng tự chủ cao hơn mức hiện có với các công nghệ hiện có. [202] Mỗi DER đều tiềm ẩn những rủi ro bảo mật mạng vật lý có thể gây tổn hại nghiêm trọng đến lưới vật lý, hệ thống phần cứng, hệ thống phần mềm và dữ liệu. Việc đưa DLT dưới bất kỳ hình thức nào vào hệ thống này đòi hỏi các biện pháp bảo vệ an ninh mạnh mẽ.

Ngoài ra, DLT có thể cải thiện độ tin cậy trên nhiều hệ thống nhà cung cấp và người tiêu dùng đa dạng hơn. DLT có thể cho phép xác minh bằng cách cho phép các nhà khai thác và tổng hợp lưới kiểm tra các dịch vụ được cung cấp bởi mỗi DER trong nhóm trong thời gian thực bằng cách phân tích sổ cái phân phối chống giả mạo. Điều này rất quan trọng vì các nhà khai thác mạng lưới sẽ yêu cầu xác minh rằng đơn vị tổng hợp đã cung cấp các dịch vụ theo hợp đồng. Ngoài ra, các nhà tổng hợp và nhà điều hành mạng lưới sẽ yêu cầu bằng chứng cho thấy DER không “tiêu thụ gấp đôi” bằng cách bán cùng một dịch vụ cho hai người mua khác nhau. Sử dụng bằng chứng không có kiến thức thường được sử dụng trong cộng đồng tài sản tiền điện tử, [203] DLT có thể cung cấp các dịch vụ này đồng thời bảo vệ danh tính và quyền riêng tư của người tổng hợp và chủ sở hữu DER, chẳng hạn như những người liên quan đến loại DER, công suất, vị trí, quyền sở hữu và thỏa thuận hợp đồng. thông tin.

Khi số lượng DER tăng lên, chúng cũng có thể giúp cộng đồng tạo ra các lưới điện siêu nhỏ nơi tài nguyên được chia sẻ ngang hàng trong cộng đồng. DLT có thể hữu ích trong việc quản lý các mối quan hệ P2P trên các lưới điện siêu nhỏ này. Các lưới điện siêu nhỏ này thường là "lưới ảo" trong đó điện được giao dịch trên mạng thuộc sở hữu của nhà điều hành lưới điện. Ngoài việc đáp ứng sở thích của khách hàng về sản xuất và tiêu dùng trong cộng đồng, việc nội địa hóa sản xuất và tiêu thụ điện có thể giảm tắc nghẽn lưới điện, mang lại lợi ích cho người dùng cả trong và ngoài cộng đồng. Giao dịch năng lượng P2P yêu cầu một số công nghệ hỗ trợ tương tự như tài sản tiền điện tử, cụ thể là xác thực người dùng dựa trên mã hóa, cơ chế tạo thị trường và hệ thống thanh toán thông qua hợp đồng thông minh, sổ cái giao dịch chống giả mạo và khả năng kiểm toán hoàn chỉnh. Các giao dịch năng lượng P2P trên mạng có thể sử dụng các cơ chế đồng thuận năng lượng thấp như PoS.

Blockchain và DLT có tiềm năng tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của thị trường năng lượng và môi trường, bao gồm thị trường carbon, [204, 205] điều phối tài nguyên năng lượng phân tán và nguồn cung chung quản lý chuỗi. Blockchain và DLT đang hỗ trợ các công nghệ đang được khám phá ở nhiều thị trường khác nhau. Tuy nhiên, các giải pháp khác có thể có hiệu quả tương đương hoặc thậm chí tốt hơn. Chính phủ Hoa Kỳ nên tìm cách thúc đẩy sự đổi mới nhằm giải quyết các thách thức của thị trường, phù hợp với các mục tiêu về môi trường và công bằng, đồng thời đảm bảo một cách phù hợp việc bảo vệ khách hàng và nhà đầu tư cũng như tính toàn vẹn của thị trường.