Yksi vakavimmista kritiikeistä mitä Bitcoinia kohtaan on esitetty koskee järjestelmän ylläpitoon kuluvan energiamäärän kasvua. Järjestelmän ylläpidossa kuluu suuria määriä sähköä laskutoimitusten ratkomiseen, joilla ei ole varsinaisesti käyttöä itse Bitcoin-verkon ulkopuolella. Bitcoinin käyttämän sähkön määrä on kasvanut joka vuosi ja nykyään se alkaa olla jo globaalisti merkittävissä lukemissa.
Tässä artikkelissa perehdymme siihen, miten paljon Bitcoin käyttää sähköä ja mihin kaikki tuo laskentakapasiteetti menee. Artikkelissa perehdytään myös alustavasti erilaisiin ilmiöihin, jotka vaikuttavat Bitcoinin kurssiin sekä itse verkon sähkönkulutukseen. Lisäksi pohdimme, että mihin suuntaan järjestelmän sähkönkulutus tulee lähivuosina kehittymään.
Bitcoinin sähkönkulutus on tekninen ongelma, joka voidaan ratkaista.
Bitcoin käyttää sähköä vähemmän kuin Suomi
Bitcoin kulutti viime vuonna noin 32 terawattituntia. Tämä on enemmän kuin yli 150 maan koko vuoden sähkönkulutus. Yhtä siirtoa kohden jaettuna sähkönkulutus vastaa noin 9 amerikkalaistalouden päivässä käyttämäänsä sähköä. Jos siirtojen energiakustannukset lasketaan tällä tavalla, ei ole vaikea nähdä, miksi Bitcoinin käyttämä energiamäärä tuntuu monien mielestä kohtuuttomalta.
Vaikka kritiikillä on perustansa, on näissä väitteissä myös ongelmia. Bitcoin todellakin käyttää enemmän sähköä kuin suurin osa maailman valtioista. Pitää kuitenkin huomata, että Bitcoin on globaali järjestelmä, joka toimii kaikkialla maailmassa. Lisäksi vielä merkittävämpää on, että suuri osa maailman valtioista on kohtuullisen kehittymättömiä. Sekä varallisuus että kulutus ovat keskittyneet ensisijaisesti suuriin kehittyneisiin talouksiin.
Jos Bitcoinia verrataan suuriin valtioihin, on Bitcoin-louhinnan sähkönkulutus vain murto-osan valtioiden kuluttamasta sähköstä. Bitcoin kuluttaa noin 7,4% siitä, mitä esimerkiksi Saksa kuluttaa. Venäjään ja Yhdysvaltoihin verrattuna luvut ovat 1% ja 3,5%. Kiina on energiankulutuksessa omaa luokkaansa. Kiina käyttää noin 5 219 terawattituntia vuodessa. Vuosittain koko maailmassa sähköä käytetään yli 21 500 terawattituntia.
Vertailun vuoksi Suomi kuluttaa Tilastokeskuksen mukaan vuodessa noin 85 terawattituntia. Suomi kuluttaa siis yli 2,5 kertaa sen verran sähköä, mitä Bitcoin-louhinta.
Vertailut erilaisiin valtioihin ja niiden kulutukseen antavat luonnollisesti jotain kuvaa Bitcoin-verkon kulutuksesta, mutta loppukädessä ne ovat väärä vertauskohta. Bitcoinia ei ole varsinaisesti tehty korvaamaan valtioita, vaan pikemminkin nykyinen rahajärjestelmä. Mikäli todellisuudessa tahdottaisiin tietää, onko Bitcoinin käyttämä energiamäärä kohtuuton, tulisi ensin saada tietää, kuinka paljon energiaa, ihmistyötunteja ja resursseja perinteisen rahajärjestelmän pyörittäminen kustantaa ja kuinka monia näistä järjestelmistä Bitcoin voisi korvata.
Suomi käyttää enemmän energiaa kuin Bitcoin ja Suomi on maailman mittakaavalla hyvin pieni tekijä. (KUVA: Teollisuuden Voima Oy)
Bitcoin-siirrot eivät käytä sähköä
Yksi harhakäsitys Bitcoinin kuluttamasta sähköstä on, että käytetyn sähkön määrä kasvaisi sitä mukaa, kun Bitcoin-verkko kasvaa. Tämä käsitys perustuu virheelliseen oletukseen, että Bitcoin-siirtojen määrä olisi riippuvainen louhijoiden antamasta laskentatehosta.
Todellisuudessa Bitcoin-siirrot ovat kuitenkin riippumattomia louhijoista. Vaikka louhintakapasiteetin määrä romahtaisi vain muutamaan prosenttiin nykyisestiä, voisi Bitcoin-verkko hoitaa silti saman määrän siirtoja kuin ennen. Bitcoin-siirtojen määrä on Bitcoin-protokollan ominaisuus, johon louhintakapasiteetti ei vaikuta.
Mahdollisten bitcoin-siirtojen määrä riippuu lohkoketjuun louhittavien lohkojen maksimikoosta sekä siitä, kuinka usein lohkoja louhitaan. Lohkojen maksimikoko on osa Bitcoinin protokollaa, joka louhijoiden on hyväksyttävä pystyäkseen louhimaan bitcoinia. Tämä sama protokolla säätelee automaattisesti louhinnan vaikeusastetta siten, että riippumatta louhijoiden määrästä vaikeusaste pysyy sellaisena, että uusia lohkoja onnistutaan löytämään keskimäärin kymmenen minuutin välein.
Vaikka Bitcoin-käyttäjien määrä kasvaisi nykyisestä tuhansia prosentteja, ei tämä edellyttäisi yhtään nykyistä suurempaa louhintakapasiteettia. Huolimatta käyttäjämäärien kasvusta, nykyistä louhintakapasiteettia voitaisiin jopa laskea merkittävästi. Nykyisenlaista Bitcoin-verkkoa voisi teoriassa pyörittää parilta kannettavalta tietokoneelta, jotka surisevat jyväskyläläisen toimiston nurkassa. Ei siis ole mitään välttämätöntä syytä, että verkkoa tulisi pyörittää nykyisellä louhintakapasiteetilla.
Bitcoin-käyttäjien ja -siirtomäärien sijasta Bitcoinin louhintaan käytetyn energian ja laskentatehon määrä on vahvassa yhteydessä bitcoinin kurssiin. Mitä korkeampi kurssi on, sitä enemmän sähköä ja investointeja louhintaan kannattaa käyttää. Jos taas kurssi on matala, sitä vähemmän louhinnasta tienaa ja sitä vähemmän siihen kannattaa panostaa.
Bitcoinien siirtomäärien kasvaminen ei tarkoita välttämättä louhintakapasiteetin kasvamista.
Bitcoin ei käytä sähköä turhaan
Bitcoin-verkko ei silti tee laskuja turhaan, vaan näillä toimenpiteillä on äärimmäisen tärkeä tehtävä Bitcoin-verkon turvallisuuden varmistamisessa. Jos jokin vihamielinen taho tahtoo esimerkiksi käpälöidä Bitcoin-siirtoja tai murtaa Bitcoinin järjestelmän, hän tarvitsee taakseen yli 50% kaikesta Bitcoin-verkon laskentakapasiteetista. Mitä enemmän laskentakapasiteettia verkossa on, sitä turvallisempi verkko on.
Bitcoin on maailman suurin hajautetun laskennan operaatio. Bitcoinin laskentateho on monia kertoja enemmän kuin satojen maailman nopeimpien supertietokoneiden laskentateho yhteensä. Bitcoin-verkon yhteenlaskettu laskentateho liikkuu noin 3 exahashin lukemissa. Bitcoin-verkon laskentatehon vuoksi käytännössä mahdotonta, että mikään vihamielinen taho voisi saada riittävästi voimaa taakseen vahingoittaakseen Bitcoinia.
Louhintakapasiteetti on siis välttämätöntä pitämään Bitcoin-verkko turvallisena. Mitä useampi tai vahvempi vihamielinen taho tahtoo vahingoittaa Bitcoinia, sitä tärkeämpää suuri määrä laskentatehoa on. Toisaalta verkon laskentateho on jo nyt riittävän suuri, että vaikka se putoaisi puoleen nykyisestä, olisi se edelleen ylivoimaisesti suurin ja turvallisin hajautetun laskennan järjestelmä.
Bitcoin-verkon louhintakapasiteetti ei ole turhaa, vaan se suojaa Bitcoin-verkon ja -siirtojen turvallisuutta. (KUVA: Santeri Viinamäki)
Teknologinen kehitys ei ole yleensä suoraviivaista
Monissa Bitcoinin sähkönkulutusta koskevissa artikkeleissa on sama ongelma; ne olettavat sähkönkulutuksen kasvavan tasaisesti. Media ottaa yleensä tutkijoiden tiukimmat kommentit ja kirjoittaa niistä asiayhteyksistä irroitettuja artikkeleja, joissa ei selitetä tutkijoiden tai tiedemiesten alkuperäisiä kantoja.
Usein siteerattuja anekdootteja ovat esimerkiksi Newsweekin, Digiconomistin ja monien muiden medioiden kohuartikkelit siitä, miten Bitcoinin sähkönkulutus tulee kasvamaan ja käyttämään koko maailman sähkön vuoteen 2020 mennessä. Tällaiset esimerkit ovat puhtaasti hypoteettisia, mutta mediat saavat niistä hyviä otsikkoja.
“Maailmasta loppuvat tietokoneet kesken ennen kuin Bitcoin-verkoston sähkönkulutus kasvaa tuollaisiin lukuihin. Eivät kaikki palvelinkeskukset ala louhimaan bitcoineja” tietoverkkotekniikan professori Jukka Manner summasi asian Kauppalehdelle.
Kun tietokoneet keksittiin ja ne alkoivat yleistyä, näytti siltä, että niiden kuluttama energia vain kasvoi. Mikäli sopivalta pätkältä olisi otettu dataa ja tehty siitä virtaviivaisia oletuksia, että tietokoneiden käyttämä prosentuaalinen energiamäärä jatkaa kasvuaan hamaan tulevaisuuteen, oltaisiin voitu päätellä, että pian tietotekniikka käyttää kaiken maailmassa olevan energian. Toistaiseksi ihmiskunta ei kuitenkaan ole ympäröinyt Aurinkoa kaiken energian kanavoivalla Dysonin kuulalla katsellakseen kissavideoita, vaikka tietotekniikan kasvu on ollut nopeampaa kuin menneisyyden scifi-elokuvissa uskottiin.
Teknologian suhteen oletukset lineaarisesta kasvusta harvemmin pitävät paikkaansa. Markkinatalouden lainalaisuudet ohjaavat kehitystä ja teknologiset innovaatiot voivat kerralla mullistaa kokonaisia järjestelmiä. Ilmiöihin voivat vaikuttavat valtavan monet muuttujat ja suoraviivaiset ennustukset ovatkin usein vääriä.
Teknologinen kehitys ei yleensä mene niin suoraviivaisesti kuin arvioidaan. Jos historiasta otetaan mielivaltainen pätkä mitä tahansa yleistyvää teknologiaa koskevaa dataa, voidaan siitä vetää johtopäätöksiä, että tulevaisuudessa kaikki energia menee autoihin, lentokoneisiin, pölynimureihin ja niin edelleen. (KUVA: redjari)
Bitcoin kehittyy jatkuvasti tehokkaammaksi
Yksi Bitcoinin etu perinteiseen rahajärjestelmään nähden on sen teknologinen luonne. Siinä missä perinteinen rahajärjestelmä on byrokraattinen, poliittinen ja hidas muuttumaan, Bitcoiniin voidaan tehdä verrattain helposti teknologisia parannuksia. Sekä Bitcoin-ohjelmia pyörittävät tietokoneet muuttuvat koko ajan tehokkaammaksi että itse Bitcoin-protokollan ympärille rakennetaan parannuksia, joiden ansiosta se toimii paremmin.
Bitcoin-louhimiseen käytetty laitteisto on parantunut koko Bitcoinin olemassaolon ajan. Uudet Bitcoin-louhimiseen erikoistuneet ASIC-laitteet ja kehittyneet näytönohjaimet tuottavat valtavan määrän laskentakapasiteettia suhteessa käytettyyn sähköön. Jokainen uusi sukupolvi ASIC-louhijoita ja muita louhintalaitteita pystyy tuottamaan entistä enemmän laskentatehoa suhteessa käytettyyn sähköön.
Mitä paremmaksi louhintateknologia kehittyy, sitä enemmän laskentatehoa samasta – tai jopa pienemmästä määrästä – käytettyä sähköä saadaan irti. Laskentatehon maksimointi ja hukkaenergian minimointi kannattavat Bitcoin-louhijalle, minkä vuoksi louhintalaitteiden kehitys kulkeekin kohti suuntaa, jossa suhteessa entistä pienemmällä määrällä sähköä saadaan tuotettua entistä enemmän laskentakapasiteettia. Bitcoin-laitteet siis pyrkivät minimoimaan käytetyn sähkön määrän ja maksimoimaan energiatehokkuuden. Tämä sama ilmiö on näkynyt niin pitkään kuin Bitcoin on ollut olemassa: laskentateho on kasvanut nopeammin kuin sähkönkulutus.
Energiatehokkaan louhinnan kehittyminen ei ole ainoa Bitcoinin tekninen parannus, joka vähentää sen painetta ympäristöä kohtaan ja lisää sen tehokkuutta. Bitcoin-verkkoa päivitetään koko ajan nopeammaksi ja skaalautuvammaksi, jotta se voisi käsitellä yhä enemmän siirtoja yhä pienemmillä kustannuksilla. Bitcoin-verkkoa on jo parannettu SegWit-päivityksellä, joka paransi verkon tehokkuutta ja laski siirtojen hintoja.
Lähitulevaisuudessa verkkoon on tulossa niin sanotut Salamaverkko-sovellukset. Salamaverkot ovat skaalauspäivitys, jonka avulla Bitcoin-verkon nopeus voi nousta nykyisestä jopa tuhansia kertoja nopeammaksi ja edullisemmaksi. Optimistisimmissa arvioissa Salamaverkkojen yleistyminen tulee tarkoittamaan, että Bitcoinista tulee nopeampi ja tehokkaampi tapa välittää maksuja kuin mistään aikaisemmista, kuten PayPal tai luottokortit. Salamaverkkojen tuoma kapasiteettilisä tarkoittaa, että Bitcoin ei enää kuluta yhtä siirtoa kohti keskimääräisen amerikkalaisen talouden viikkokulutuksen verran sähköä, vaan kulut siirtoa kohti laskevat muutamaan murto-osaan entisestä.
Salamaverkkojen kehitys alkaa olla loppusuoralla. Joitain Salamaverkko-sovelluksia on jo käytössä ja Salamaverkoilla on onnistuneesti siirretty kymmenien tuhansien dollarien edestä arvoa. Salamaverkkojen arvellaan yleistyvän vuoden 2018 aikana.
Salamaverkkojen avulla Bitcoinista tulee nopeampi kuin luottokorteista.
Sähkön hinta ohjaa tehokkaampaan sähkönkäyttöön
Mitä arvokkaampia bitcoinit ovat, sitä enemmän laskentatehoa louhijat haluavat saadakseen niitä. Toisaalta mitä enemmän sähköä käytetään suhteessa sen tuottamiseen, sitä kalliimpaa sähköstä tulee ja sitä enemmän louhijat haluavat ottaa käyttöönsä uusia tapoja vähentää sähkönkulutusta sekä tuottaa sähköä edullisemmin. Jos sähkö on kallista, louhijoiden kannattaa pyrkiä siirtymään kohti edullisempaa sähköä.
Pelkästä sähkönkulutuksesta puhuminen on usein harhaanjohtavaa. Esimerkiksi ympäristön kannalta vähintään yhtä olennainen kysymys on se, miten tuo sähkö tuotetaan. Kivehiilen polttaminen, öljy ja muut vastaavat tuotantotavat kuormittavat ympäristöä paljon enemmän kuin vaikkapa ydinvoima tai aurinkovoima. Jotta Bitcoin-louhinta pysyy kannattajilleen edullisena, kannattaa niiden pyrkiä siirtämään toimintansa maihin, joissa sähköä on mahdollista valmistaa mahdollisimman tehokkaasti ja halvalla.
Ilmiö on jo havaittavissa maailmalla. Kiinan ryhdyttyä järjestelmällisesti hyökkäämään maassa kukoistanutta kryptoteollisuutta vastaan, Bitcoin-louhijat alkoivat siirtyä Kanadaan. Kanadassa on runsaasti edullista energiaa ja viileät olosuhteet, joiden ansiosta Bitcoin-louhimista voidaan tehdä edullisemmin ja pienemmällä kuormituksella ympäristölle. Myös esimerkiksi Islanti ja Venäjä ovat houkutelleet louhijoita vastaavista syistä.
Louhijoiden kannattaa siis pyrkiä keskittymään alueille, joissa sähköä voidaan tuottaa mahdollisimman edullisesti ja pienellä rasituksella. Mitä enemmän sähkön hinta vastaa sen tuotantokustannuksia, mukaan lukien kustannukset ympäristölle, sitä tehokkaammin markkinatalouden ilmiöt ohjaavat Bitcoin-louhintaa ekologisemman sähkön piiriin.
Islannissa bitcoinia louhitaan maan kuoresta nousevalla geotermisellä energialla. Kolea sää puolestaan laskee laitteiden jäähdytyskustannukset minimiin. (KUVA: Ásgeir Eggertsson)
Bitcoinin koodi voi rajoittaa louhintaa
Bitcoinin alkuperäinen kehittäjä Satoshi Nakamoto perusti uusien bitcoinien syntytahdin siihen, miten kultaa on historiallisesti kaivettu maasta. Kultaa kaivettiin ensin paljon, mutta mitä enemmän kultaa oli kaivettu, sitä vaikeampi uutta kultaa oli enää löytää. Sama bitcoinien kanssa. Mitä enemmän bitcoineja on jo maailmassa, sitä vähemmän niitä tulee löytymään.
Uusien bitcoinien syntytahti puolittuu noin neljän vuoden välein. Tämä tarkoittaa, että lohkopalkkio, eli se, mitä louhijat saavat työstään, laskee joka neljäs vuosi huomattavasti pienemmäksi. Edellisen kerran bitcoinien syntytahti puolittui kesäkuussa 2016, jolloin lohkopalkkio tippui 25 bitcoinista 12,5 bitcoiniin. Seuraavan puoliintumisen otaksutaan tapahtuvan vuonna 2020, jolloin lohkopalkkio tippuu 6,25 bitcoiniin.
Mitä pienempi lohkopalkkio on, sitä vähemmän insentiiviä louhijoilla on käyttää suuria määriä energiaa louhimiseen. Mikäli bitcoinien kurssi ei nouse huimaavasti, on louhijoiden järkevintä vähentää louhimiseen käyttämänsä sähkön määrää. Lohkopalkkion puoliintuminen on Bitcoiniin sisäänrakennettu tapa hillitä louhimisen järjetöntä kasvua. Toisaalta tällä on kääntöpuolensa; mitä korkeammaksi bitcoinin kurssi kasvaa, sitä suurempi insentiivi louhijoilla on louhia bitcoinia, mikä puolestaan kasvattaa louhimisen vaikeusastetta ja täten edellyttää entistä enemmän louhintatehoa.
Bitcoinin kurssi on noussut viime vuosina huomattavasti, mutta näin huima kurssinousu ei voi olla ikuista. Onkin mahdollista, että kurssin tasaantuessa lohkoketjupalkkioiden puoliintuminen myös laskee louhimiseen käytetyn energian määrää. Mikäli näin on, silloin Bitcoinin alkuvaiheen kovia sähkökustannuksia voidaankin pitää rahan alkuperäiseen liikkeellelaskuun kuuluvana väliaikaisena vaiheena.
Satoshi Nakamoto suunnitteli aikoinaan uusien bitcoinien syntynopeuden vastaavan kullan löytymistahtia. (KUVA: bodnarchuk)
Sähkönkulutus tuskin kasvaa ikuisesti
Bitcoin-louhinta käyttää tällä hetkellä merkittäviä määriä sähköä. Tästä huolimatta tuo sähkönkulutus ei ole juuri mitään verrattuna moniin muihin teollisuudenaloihin tai edes Internetiin. Merkittävämpi kysymys kuin se, kuinka paljon energiaa Bitcoin käyttää, on se, mihin tuo energia käytetään. Jos ihmiset kokevat, että järjestelmä käyttää energiaa hyödyllisesti tai ainakin paremmin kuin kilpailevat järjestelmät, on energia käytetty hyödyllisesti.
Bitcoin-louhinta on kasvussa ainakin toistaiseksi, mutta tuo kasvu ei voi kestää millään logiikalla ikuisesti, ainakaan suoraviivaisesti. Teknologinen kasvu ja taloudellinen kasvu eivät ole historiallisesti olleet erityisen suoraviivaisia, eikä ole mitään syytä olettaa, että ne olisivat sitä Bitcoinin kohdallakaan. Bitcoinin kurssin vakiintuessa ja uusien louhintalaitteiden tullessa markkinoille ja hajaantuessa tasaisemmin, on otaksuttavaa, että louhinnan kasvu alkaisi hidastua.
Bitcoinin sähkönkulutus on todellinen ongelma, mutta ei lähellekään niin suuri ongelma kuin mitä median kohuotsikot antavat ymmärtää. Ongelma on myös tiedostettu ja Bitcoin-kehittäjät sekä -louhijat tekevät jatkuvasti töitä ongelman korjaamiseksi ja epäkohtien parantamiseksi. Tulevaisuuden Bitcoin tulee olemaan nykyistä tehokkaampi ja silti kuormittamaan vähemmän luontoa.
