🔋 Bateria Virtual: o Caso de Uso Mais Óbvio do Bitcoin em Escala Industrial
Contêineres submersos; o CEO que sonha em ter uma usina nuclear; e como o BTC acelera a transição para a energia limpa.
Há empreendedores construindo plug-ins virtuais para usinas de energia renovável (hidrelétricas, a gás, solar, eólica). A tecnologia consiste em usar o Bitcoin como uma bateria, que pode ser carregada e descarregada conforme preciso.
A seguir, explicamos como "baterias de Bitcoin" funcionam, e porque são uma solução extremamente eficiente para ajudar a estabilizar grids elétricos e tornar a operação de uma usina mais lucrativa. Também descrevemos o potencial que têm para redesenhar a indústria da mineração nos próximos anos.
🏭 O Problema
Fontes renováveis representam uma porcentagem crescente da produção anual de eletricidade. Mas renováveis têm output variável. O resultado de usinas eólicas e solares é pouco previsível. E uma geração imprevisível de energia pode trazer problemas.
Turbinas eólicas "on-shore" na Inglaterra. Fonte: Darren Staples/Reuters
Produtores precisam balancear oferta de eletricidade com demanda, para evitar falhas na sua conexão com o grid. Quando a demanda supera a oferta (por exemplo, porque está ventando menos que o esperado, numa usina eólica), há duas opções para se retomar o equilíbrio:
- Aumentar a oferta;
- Conter a demanda.
📉 Conter a Demanda
Durante períodos de estresse no sistema elétrico, fornecedoras podem pagar seus consumidores que escolherem economizar. É uma forma de arbitragem energética — ao "economizar", consumidores vendem energia de volta para o grid.
Nem sempre é suficiente: há tipos de consumidores que não podem "desligar nunca" (pense numa AWS da vida); e a demanda é muito heterogênea entre clientes (as necessidades de uma fábrica requerem que milhares de casas "abram mão de luz").
📈 Aumentar a Oferta
Uma maneira óbvia de aumentar a oferta é usar baterias eletroquímicas tradicionais. Estas ficam carregando quando a demanda está sob controle, e vendem a energia de volta para o grid quando a demanda supera a oferta.
Não é uma solução viável no longo prazo. Estas baterias custam centenas de milhares de dólares por megawatt/h armazenado. A arbitragem que proporcionam exige um longo período para recuperar o investimento inicial.
Outra maneira de aumentar a oferta: queimar combustíveis fósseis para produzir a diferença.
É menos custoso, mas significa que, quanto mais fontes renováveis forem adotadas, mais dependeremos de “energia suja” para manter o grid equilibrado — vai contra o propósito da energia limpa.
Entra o Bitcoin.
🔋 Uma "Bateria Virtual"
Minerar bitcoin, para uma usina eólica ou solar, exige, na prática, infraestrutura adicional negligenciável. "Basta" acoplar um contêiner com um data center, e converter energia excedente em ciclos computacionais despendidos na mineração de bitcoin. O custo operacional vem inteiramente da eletricidade — algo de que usinas dispõe a todo tempo.
A mineração de Bitcoin é um negócio que não tem patrão, nem requerimento de uptime. Você pode minerar um pouco hoje, parar, e recomeçar sem prejuízo dali a 10 dias.
A instalação de um contêiner do tipo custa uma ordem de magnitude menos que a de baterias eletroquímicas industriais equiparáveis, e, nesse estágio, muitas vezes é feita sem custo upfront para o dono da usina. Adiciona um cliente virtual ao faturamento da usina (o Bitcoin) — garantindo o consumo anual de certa quantia de energia.
A Layer1 se descreve como "uma seguradora do grid energético". O modelo de negócio da empresa americana é se tornar um cliente on-site (com um contêiner) de uma usina de energia renovável, e entrar em contratos de "resposta a períodos de demanda anômala", desligando mineradores sob medida e redirecionando a energia que consomem para o grid, quando os preços disparam e se torna mais lucrativo vender os Mw/h do que transformá-los em bitcoin.
Isso acontece, por exemplo, no verão texano, quando os preços ao consumidor final chegam a disparar 20–50x em horários de pico. Em períodos de sobreoferta (de energia), os contêineres ficam minerando bitcoin a um custo de U$1.000–U$2.000 (no Texas) — o que rende uma margem polpuda para ser dividida entre a companhia e a operadora da usina. Nenhum combustível fóssil precisa ser queimado. É um ganha-ganha.
Não é armazenamento de energia no sentido literal. Mas na prática, é.
💨 Na Prática
Países nórdicos "abaixam a potência" de suas fazendas eólicas durante um terço do ano, devido a sobreoferta. Em outras regiões ricas em vento, dinâmica parecida toma forma. Na Europa, ainda não há capital disposto a financiar a implementação de modelos de negócio como o da Layer1.
Alexander Liegl, CEO da empresa, é bacharel em matemática e filosofia, e levantou U$200 milhões em venture capital de um grupo de investidores encabeçados por Peter Thiel. O magnata reconhece a importância estratégica da mineração, e acena positivamente com a meta de se trazer pelo menos metade da hashrate para solo americano até 2025 (hoje, mais de 60% dela remonta à China).
Liegl desenvolveu uma tecnologia própria de resfriamento (líquido, em vez de a ar) que permite a operação em climas desérticos, conferindo acesso a fontes energéticas antes negligenciadas pela indústria. A visão dele é de integração vertical radical, e consiste em não depender de nenhuma manufatura externa: a Layer1 aspira produzir desde seus próprios circuitos integrados (com componentes da Samsung) até seus próprios contêineres (em fábricas na Croácia).
Está tão bem capitalizada que inaugurou as operações em uma usina própria, recém adquirida e com capacidade instalada de 100Mw — o suficiente para garantir quase 20 milhões de dólares/ano em contratos "de emergência" como os mencionados anteriormente. Estima-se já deter algo em torno de 2% da hashrate da rede (declara almejar 30% até o fim de 2021). Minera a menos de 1 centavo de dólar por kw/h.
🛢️ Refinarias de Petróleo e Gás
Na América do Norte, há competidoras focadas exclusivamente em produtoras de petróleo e gás natural.
Uma refinaria dessas inevitavelmente gera subprodutos (notadamente, metano). No mundo ideal, cada grama de energia potencial seria vendida para o mercado. No mundo real, subprodutos gasosos do petróleo (e do próprio gás natural) são descartados/vazados (o que é criminoso em muitos lugares) ou simplesmente incinerados.
"Flaring”: a queima converte metano em dióxido de carbono + água. É menos danoso para a atmosfera do que o metano em si (mas mais caro que vazá-lo sorrateiramente).
Apesar de praticamente qualquer resíduo do gênero conter potencial energético, não é economicamente viável embalar e transportar esses gases. Serão queimados — a não ser que pudessem ser consumidos (lucrativamente, para a refinaria) on-site; ou que a lei limite a prática.
No Canadá, a Upstream instala contêineres que canalizam energia de resíduos da refino de petróleo para a mineração de BTC. Nos EUA, a Crusoe Systems faz parecido. Ambos os países legislam limitações na quantia de gás que pode ser queimada anualmente por refinaria, o que efetivamente lhes impõe um gargalo na produção.
A Crusoe e a Upstream flexibilizam essa restrição (na medida do quanto seus equipamentos são capazes de consumir resíduos para minerar); reduzem a emissão de poluentes na atmosfera; e aumentam a lucratividade das operações que atendem.
O custo de se minerar Bitcoin em uma usina de gás parceira da Upstream em Alberta, no Canadá, é 10–15x menor que o preço do BTC. Fonte: Upstream
💨 O Futuro
A mineração do Bitcoin é altamente concentrada nas províncias chinesas de Sichuan e Shenzhen. Estima-se que o país controle ~60–65% da hashrate.
Qualquer subsídio estatal gera um efeito cascata positivo na lucratividade de uma operação como as descritas acima. A intimidade dos operadores chineses com o Partido Comunista não é uma surpresa.
Mapa aproximado da distribuição da hashrate em dezembro de 2019. Fonte: Coinshares
Até hoje, as maiores detentoras de hashrate tradicionalmente foram conglomerados verticalizados que produzem seu próprio hardware de mineração, e controlam a velocidade com que os equipamentos de ponta são “liberados para o resto da indústria” — tipicamente, quem produz uma nova geração de ASICs sempre usa-a às escuras, até que seja descoberta, para então introduzi-la ao mercado.
A BitMain (2013, Pequim) é a maior de todas, e produz a linha de hardware para mineração mais popular do mundo — AntMiner — , além de controlar algumas das maiores pools na rede. A Canaan (2013, Pequim) é a segunda gigante, com a linha de mineradores Avalon, e já fez até IPO na Nasdaq. A Whatsminer corre por fora, junto com a Innosilicon (uma fabricante de chips fundada em 2006 e que em 2018 se voltou para criptomoedas). Todas são chinesas.
Hardware de mineração da BitMain; Canaan; Whatsminer e Innosilicon.
Daí a importância sublinhada por Alexander Liegl, CEO da Layer1, de se independer de fornecedores orientais. Se a meta dele é migrar hashrate pros EUA, não dá pra ficar refém de meia dúzia de chineses.
A dominância dessa indústria foi historicamente relegada a produtores de chips, desde que a "era dos hobbyistas" foi suplantada pela mineração profissional, com a descoberta de que GPUs podiam produzir BTC e, mais adiante, o desenvolvimento de ASICs (circuitos integrados de propósito específico).
No futuro, esse centro de gravidade deve se mover. É provável que em alguns anos os maiores mineradores não sejam mais fabricantes de chips, mas sim usinas elétricas e refinarias — fabricantes de energia.
A vantagem competitiva dos mineradores chineses sempre foi o acesso a eletricidade subsidiada (além de uma temporada de monções que literalmente inunda o país de energia hidrelétrica). Mas o kw/h barato não é uma exclusividade deles — também está disponível nas planícies ventosas do Texas, nos campos de petróleo da Venezuela e do Irã, nos grandes lagos canadenses.
A grande questão é: eletricidade não é fungível. Um kw/h no meio da Antártida vale muito menos que um kw/h do lado de um grande centro urbano, pronto para ser entregue pelo grid.
Hidrelétricas (a fonte predominante em Sichuan/Shenzen) por definição estão conectadas ao grid. Mas muitas outras usinas de fonte renovável não estão (uma fazenda eólica no mar; uma refinaria de gás natural no Alaska).
O grande desafio para se migrar hashrate para fora da China é: como aproveitar a energia barata disponível off-grid, em outros cantos do mundo?
Os contêiners autossustentáveis descritos neste texto são a resposta.
Hal Finney, um dos pais do Bitcoin, em 2009.
Estamos adentrando a próxima etapa de um embate que sempre aqueceu os ânimos na comunidade: aquele pelo controle da infraestrutura do Bitcoin. Ele ganha contornos geopolíticos cada vez mais definidos, especialmente no contexto de tensão escalante entre Trump e Xi Jingping.
"Primeiro eles te ignoram, depois riem de ti, então te combatem, sucumbem, e por fim, você vence". A jornada proverbial está em pleno curso. Afeganistão, Paquistão, Marrocos, Argélia, Vietnã, Arábia Saudita e Noruega estão entre os poucos países cujo governo ainda se opõe formalmente à mineração de Bitcoin.
Em certo ponto, toda nação que se preze terá uma política própria para reger suas relações com a rede da criptomoeda. Não faz sentido deter energia barata/abundante/subutilizada e não acumular BTC. Desde que se tornou dinheiro, a criptomoeda estabeleceu um custo-base para a eletricidade em qualquer canto do planeta — contribuiu para tornar a energia fungível. Cedo ou tarde, a ficha cai.
Começa antes onde a necessidade urge. No Irã (acossado por sanções financeiras), já há programas estatais de incentivo à mineração. Na Bielorússia também. A entrada de empreendedores nesses mercados torna a indústria da produção de BTC mais competitiva, e "empurra para fora" do negócio operações ineficientes em qualquer ponto do globo.
Contêiner da Upstream em funcionamento no Canadá; entrega de contêineres da Crusoe nos EUA; e uma instalação customizada de "caixas subterrâneas" de mineração em uma refinaria de gás natural perto de NY.
Eventualmente, dominarão o cenário os players que melhor arbitrarem energia ao redor da Terra. Isso é bom para o Bitcoin, bom para o setor elétrico, e bom para o planeta.
Estima-se que mais da metade da energia consumida na mineração de BTC advenha de fontes renováveis. É improvável que essa proporção jamais chegue a 100%. Mas, ao tornar mais lucrativa e previsível a operação de usinas do tipo, o Bitcoin acelera a transição da sociedade rumo a formas de energia limpa.
"E o que acontece quando faltar vento barato?", um repórter da Forbes perguntou para Alexander Liegl, CEO da Layer1. Para onde correr quando praticamente toda energia arbitrável estiver otimizada com baterias virtuais? "Bem", respondeu ele, "meu sonho pessoal é ser dono de uma planta nuclear".
Está aí uma dica para farejar os próximos estágios da evolução na indústria.
Referências
- The Bitcoin Mining Network (Coinshares, 2019)
- Natural Gas Venting: How Bitcoin Solved a 160-year Old Problem (Steve Balfour, 2019)
- Belarus And The Case For National Bitcoin Strategies (Vlad Costea/Bitcoin Magazine, 2019)
Leia sobre o impacto do comportamento dos mineradores nos preços do BTC aqui:
⛏️ Pare de Culpar Mineradores: Os Preços Não São Ditados Por Eles