Bitcoin Mining Stabilizes Power Grids Strained By AI Data Centers

CoinDesk · 2024-06-13T16:13:13.000Z

Microsoft is building huge AI data centers in Arizona and Wisconsin to provide the infrastructure for powering this transformational technology. And AI is hot — literally. Such data centers put a severe strain on power grids by requiring vast amounts of electricity. By 2026, one estimate forecasts AI will consume about 40 gigawatts (GW) of the projected 96 GW in global power demand from data centers, up from a total demand of 49 GW in 2023. This energy use generates a lot of heat and requires a lot of water to cool down data servers. With an estimated usage of 56 million gallons of water a year from Microsoft's data center in Goodyear, Arizona alone, the local desert communities risk running out of water to accommodate their new power hungry neighbors. On the other hand, while often criticized as an “energy hog,” Bitcoin mining is actually an amazing way to help make power grids more stable and efficient. This is due to a Bitcoin miner’s ability to adjust energy usage in near real-time. To keep a power grid at the correct frequency, grid operators must “balance” the power grid by adjusting energy production to match user demand. This process is called “load following.” Historically, increasing and decreasing energy production was the only real-time response action grid operators had available to them. But now, during periods of high or low electricity demand, Bitcoin miners can quickly adjust their power consumption to create a second, real-time response action that grid operators can use to establish balance. Since renewable energy production fluctuates with the weather and is difficult to ramp up or ramp down to establish grid balance, Bitcoin mining is proving to be a scalable and economically feasible variable load solution. This new grid balancing pattern, made possible through Bitcoin mining, has now paved the way for use by new, larger and less flexible AI power consumers. But why can't AI simply adjust its energy usage in real-time also? Bitcoin miners’ energy usage has a unique aspect compared to AI data centers. The Bitcoin network is a constant customer that is not adversely affected by miners throttling down or turning off their equipment. However, if an AI data center turns off some of its servers to throttle down AI compute, customers are adversely affected. This flexibility makes Bitcoin mining an effective way to stabilize power grids – especially in helping manage electricity consumption from large AI data centers – because it can quickly respond to fluctuations in electricity supply and demand. We see states like Oklahoma embracing this model by encouraging Bitcoin mining and its power grid benefits. On May 30, the state senate passed a bill to make the sales of machinery and equipment used for commercial mining tax exempt if the miner provides an adjustable load to the local power producer. Texas, Scandinavia and Iceland Texas has invested heavily in wind energy production, leading to periods that put extra strain on power grids because energy supply often exceeds local demand (especially at night). By increasing their activity during off-peak hours, Bitcoin miners consume this surplus of excess electricity generated from wind energy that would otherwise remain unused due to lack of demand during these periods. Their energy consumption stabilizes the delicate balance between electricity supply and demand and helps prevent the grid from becoming overloaded, which can lead to disruptions such as blackouts. During a destructive winter storm in February 2021, Texas experienced severe power outages because it couldn’t meet the sudden surge in electricity demand. Bitcoin miners there were able to shut down their operations quickly, reducing their load and helping to stabilize the power grid during this crisis. Scandinavia is another region where wind turbines dot the landscape. Here wind energy is produced in excess during off-peak hours and would otherwise be wasted due to lack of immediate demand and storage solutions. Bitcoin mining facilities are dynamically using this surplus, providing a sizable demand while helping maintain equilibrium and overall efficiency within the grid. In Iceland, where geothermal and hydroelectric power production is abundant, Bitcoin mining operations have become integral to the energy market. The country’s renewable energy sources generate more electricity than its population can reasonably use. Bitcoin miners consume this excess electricity, providing a flexible, consistent demand that supports the nation’s renewable energy industry. Making Renewable Energy More Viable Bitcoin miners’ stabilizing effect on power grids has another interesting benefit: improving the financial viability of renewable energy projects. How? Wind and solar often provide lower-cost electricity compared to fossil fuels like coal, which is a crucial factor for Bitcoin miners seeking to maximize profitability. However, renewables often face challenges due to the intermittency of their power generation and the gap between supply and demand. For example, solar panels produce the most energy during the day when demand is relatively low, while wind turbines may generate more power at night. But by providing a constant and predictable demand, Bitcoin miners can bridge this gap and ensure a steady revenue stream for wind farms in Texas and Scandinavia and hydropower plants in Iceland. (Norway generated a whopping 98% of its energy from renewable resources in 2020, including 92% from hydropower). In addition, this positive financial impact from Bitcoin miners helps make renewable energy projects more economically attractive and can encourage the use of sustainable, clean energy solutions worldwide. The Road Ahead Bitcoin mining, AI data centers, and renewable energy projects intersect and provide good opportunities for innovation in energy management. Smart grid software that uses real-time data analytics to optimize electricity production and distribution will eventually integrate seamlessly into Bitcoin mining operations. This integration will further enhance power grid efficiency and reliability, especially in areas of rapidly growing populations and where big AI data centers are located. Global energy production and distribution is incredibly complex, competitive, and highly subject to political, economic, and regulatory forces. So the ability of Bitcoin miners to stabilize and optimize power grids – especially in regions with significant renewable energy resources and/or energy-intensive AI data centers – makes them invaluable partners in the expansion of renewable energy production and overall energy management. Note: The views expressed in this column are those of the author and do not necessarily reflect those of CoinDesk, Inc. or its owners and affiliates.

A Microsoft está construindo enormes data centers de IA no Arizona e em Wisconsin para fornecer a infraestrutura necessária para alimentar essa tecnologia transformacional. E a IA está na moda – literalmente.
Esses data centers impõem uma forte pressão às redes elétricas, exigindo grandes quantidades de eletricidade. Até 2026, uma estimativa prevê que a IA consumirá cerca de 40 gigawatts (GW) dos 96 GW projetados na demanda global de energia dos data centers, acima da demanda total de 49 GW em 2023. Esse uso de energia gera muito calor e requer um muita água para resfriar os servidores de dados. Com um uso estimado de 56 milhões de galões de água por ano apenas no data center da Microsoft em Goodyear, Arizona, as comunidades locais do deserto correm o risco de ficar sem água para acomodar seus novos vizinhos famintos por energia.
Por outro lado, embora muitas vezes criticada como “consumidora de energia”, a mineração de Bitcoin é na verdade uma maneira incrível de ajudar a tornar as redes elétricas mais estáveis ​​e eficientes. Isso se deve à capacidade do minerador de Bitcoin de ajustar o uso de energia quase em tempo real.
Para manter uma rede eléctrica na frequência correcta, os operadores da rede devem “equilibrar” a rede eléctrica ajustando a produção de energia para corresponder à procura dos utilizadores. Este processo é chamado de “seguimento de carga”. Historicamente, aumentar e diminuir a produção de energia era a única acção de resposta em tempo real que os operadores da rede tinham à sua disposição. Mas agora, durante períodos de alta ou baixa demanda de eletricidade, os mineradores de Bitcoin podem ajustar rapidamente seu consumo de energia para criar uma segunda ação de resposta em tempo real que os operadores de rede podem usar para estabelecer o equilíbrio.
Como a produção de energia renovável flutua de acordo com o clima e é difícil aumentar ou diminuir para estabelecer o equilíbrio da rede, a mineração de Bitcoin está provando ser uma solução de carga variável escalável e economicamente viável. Este novo padrão de equilíbrio de rede, tornado possível através da mineração de Bitcoin, abriu agora o caminho para a utilização por novos, maiores e menos flexíveis consumidores de energia de IA.
Mas por que a IA também não pode simplesmente ajustar o uso de energia em tempo real? O uso de energia dos mineradores de Bitcoin tem um aspecto único em comparação aos data centers de IA. A rede Bitcoin é um cliente constante que não é afetado negativamente pela redução ou desligamento de equipamentos pelos mineradores. No entanto, se um data center de IA desligar alguns de seus servidores para reduzir a computação de IA, os clientes serão afetados negativamente.
Esta flexibilidade torna a mineração de Bitcoin uma forma eficaz de estabilizar redes elétricas – especialmente para ajudar a gerir o consumo de eletricidade de grandes centros de dados de IA – porque pode responder rapidamente às flutuações na oferta e procura de eletricidade.
Vemos estados como Oklahoma adotando esse modelo, incentivando a mineração de Bitcoin e seus benefícios na rede elétrica. Em 30 de maio, o Senado estadual aprovou um projeto de lei para isentar de impostos as vendas de máquinas e equipamentos utilizados na mineração comercial se a mineradora fornecer uma carga ajustável ao produtor local de energia.
Texas, Escandinávia e Islândia
O Texas investiu pesadamente na produção de energia eólica, levando a períodos que colocam pressão adicional nas redes elétricas porque o fornecimento de energia muitas vezes excede a demanda local (especialmente à noite).
Ao aumentar a sua atividade fora dos horários de pico, os mineradores de Bitcoin consomem esse excedente de eletricidade gerada a partir da energia eólica que, de outra forma, permaneceria sem utilização devido à falta de demanda durante esses períodos. O seu consumo de energia estabiliza o delicado equilíbrio entre a oferta e a procura de eletricidade e ajuda a evitar que a rede fique sobrecarregada, o que pode levar a perturbações como apagões.
Durante uma destrutiva tempestade de inverno em fevereiro de 2021, o Texas sofreu graves cortes de energia porque não conseguiu atender ao aumento repentino na demanda de eletricidade. Os mineradores de Bitcoin conseguiram encerrar suas operações rapidamente, reduzindo sua carga e ajudando a estabilizar a rede elétrica durante esta crise.
A Escandinávia é outra região onde as turbinas eólicas pontilham a paisagem. Aqui a energia eólica é produzida em excesso fora dos horários de pico e, de outra forma, seria desperdiçada devido à falta de demanda imediata e de soluções de armazenamento. As instalações de mineração de Bitcoin estão utilizando esse excedente de forma dinâmica, proporcionando uma demanda considerável e ajudando a manter o equilíbrio e a eficiência geral da rede.
Na Islândia, onde a produção de energia geotérmica e hidroelétrica é abundante, as operações de mineração de Bitcoin tornaram-se parte integrante do mercado de energia. As fontes de energia renováveis ​​do país geram mais electricidade do que a sua população pode razoavelmente utilizar. Os mineradores de Bitcoin consomem esse excesso de eletricidade, proporcionando uma demanda flexível e consistente que apoia a indústria de energia renovável do país.
Tornando a energia renovável mais viável
O efeito estabilizador dos mineradores de Bitcoin nas redes elétricas tem outro benefício interessante: melhorar a viabilidade financeira dos projetos de energia renovável. Como?
A energia eólica e solar geralmente fornecem eletricidade de custo mais baixo em comparação com combustíveis fósseis como o carvão, o que é um fator crucial para os mineradores de Bitcoin que buscam maximizar a lucratividade. No entanto, as energias renováveis ​​enfrentam frequentemente desafios devido à intermitência da sua produção de energia e ao fosso entre a oferta e a procura. Por exemplo, os painéis solares produzem mais energia durante o dia, quando a procura é relativamente baixa, enquanto as turbinas eólicas podem gerar mais energia à noite.
Mas, ao fornecer uma procura constante e previsível, os mineiros de Bitcoin podem colmatar esta lacuna e garantir um fluxo de receitas constante para parques eólicos no Texas e na Escandinávia e centrais hidroeléctricas na Islândia. (A Noruega gerou impressionantes 98% da sua energia a partir de recursos renováveis ​​em 2020, incluindo 92% a partir de energia hidroeléctrica). Além disso, este impacto financeiro positivo dos mineradores de Bitcoin ajuda a tornar os projetos de energia renovável mais atrativos economicamente e pode incentivar o uso de soluções de energia limpa e sustentável em todo o mundo.
A estrada à frente
A mineração de bitcoins, os data centers de IA e os projetos de energia renovável se cruzam e oferecem boas oportunidades para inovação na gestão de energia. O software de rede inteligente que utiliza análise de dados em tempo real para otimizar a produção e distribuição de eletricidade acabará por se integrar perfeitamente às operações de mineração de Bitcoin. Esta integração irá melhorar ainda mais a eficiência e a fiabilidade da rede elétrica, especialmente em áreas com populações em rápido crescimento e onde estão localizados grandes centros de dados de IA.
A produção e distribuição global de energia é incrivelmente complexa, competitiva e altamente sujeita a forças políticas, económicas e regulamentares. Assim, a capacidade dos mineiros de Bitcoin para estabilizar e optimizar as redes eléctricas – especialmente em regiões com recursos energéticos renováveis ​​significativos e/ou centros de dados de IA com utilização intensiva de energia – torna-os parceiros inestimáveis ​​na expansão da produção de energia renovável e na gestão geral da energia.
Nota: As opiniões expressas nesta coluna são de responsabilidade do autor e não refletem necessariamente as da CoinDesk, Inc. ou de seus proprietários e afiliados.

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