Abstract
În acest studiu, dezvăluim că nu este doar fezabil, ci și viabil din punct de vedere economic și benefic din punct de vedere ecologic să folosiți gazul de depozitare (LFG) pentru calcularea activelor digitale (de exemplu, minerit Bitcoin). Pentru a susține această teorie, Marathon a colaborat cu Nodal Power pentru a valorifica excesul de capacitate din proiectul lor, care este alimentat exclusiv de gaz metan de depozit. Acest parteneriat, valorificând tehnologia brevetată Nodal, a folosit cu succes metanul dintr-o groapă de gunoi, l-a transformat în energie electrică și l-a folosit pentru a alimenta centrul de date de la fața locului. Acest proces s-a dovedit a fi în mod constant fiabil, cu timp de funcționare ridicat și a apărut benefic din punct de vedere financiar pentru Marathon și Nodal. Costul energiei electrice a fost substanțial mai mic decât media industriei, iar depozitul de deșeuri a generat venituri dintr-o resursă neexploatată anterior, care altfel ar fi fost irosită. În plus, alimentarea calculului cu gaz de depozit a redus eficient emisiile de metan. În scenariile în care depozitul de gunoi ar fi recurs la arderea metanului, calcularea activelor digitale s-a dovedit a fi mai eficientă în atenuarea emisiilor.
Acest proiect pilot a fost primul test de succes al Marathon de „recoltare a energiei”, care include inițiative dedicate transformării deșeurilor în energie, recaptarea gazului metan, stabilizarea rețelelor energetice prin utilizarea energiei blocate sau în exces și reutilizarea căldurii generate de centrele de date pentru scopuri industriale și comerciale. scopuri.
Introducere
Metanul este un gaz cu efect de seră puternic, cu un potențial de încălzire globală de 80 de ori mai mare decât dioxidul de carbon pe o perioadă de 20 de ani. Potrivit Global Methane Assessment, „realizarea reducerii emisiilor de metan în următorul deceniu va menține planeta semnificativ mai rece decât încercările de a reduce doar emisiile de dioxid de carbon”. În raportul Cashing in on Trash, am menționat că depozitele de gunoi sunt responsabile pentru 11% din emisiile globale de metan, studii recente sugerând că aceste emisii ar putea fi de 1,4 până la 2,6 ori mai mari decât se estimase anterior.
Recunoscând că depozitele de gunoi sunt emițători majori de metan, am crezut că există o oportunitate de a face depozitele mai sustenabile cu tehnologiile noastre de calcul a activelor digitale. Gropile de gunoi mari capabile să producă cantități suficiente de metan au opțiunea de a-și reduce din punct de vedere economic emisiile prin tehnologii de conversie a deșeurilor în energie. Aceste situri pot transforma metanul captat în două forme de energie durabilă: 1) electricitate, care poate fi vândută la rețea și 2) gaz natural regenerabil (GNR), care poate fi distribuit prin conducte. Din păcate, metodele tradiționale de conversie a deșeurilor în energie nu sunt adesea fezabile sau economice pentru depozitele de gunoi mai mici sau mai îndepărtate. În raportul nostru, am propus o soluție mai viabilă, de câștig-câștig, despre care credeam că este fezabilă astăzi pentru depozitele de gunoi mai mici: captarea metanului din gropi de gunoi, transformarea acestuia în electricitate și alimentarea centrelor de date cu active digitale pentru a reduce economic emisiile de metan.
Pentru a testa teoria noastră, Marathon a lansat un proiect pilot prin alăturarea facilității de calcul a activelor digitale off-grid a Nodal pentru a alimenta un centru de date Bitcoin cu energie 100% regenerabilă, în afara rețelei dintr-o groapă de gunoi.
Detalii pilot
Locație: Utah, SUA
Data lansării: 27 septembrie 2023
Stare pilot: În desfășurare
Durata: 240+ zile
Capacitate: 270 kW
Echipamente de calcul: 83 S19J Pro
Rată de hash operațională (putere de calcul): 8,3 PH/s
Figura 1: Proiectul Marathon și Nodal
Sursa: Nodal Power
Sursa: Nodal Power
Rezultatele acestui pilot au susținut teoria noastră inițială. Marathon și Nodal au folosit metanul din groapa de gunoi și l-au transformat în energie electrică pentru a alimenta un centru de date cu active digitale. Depozitul și-a redus cu succes emisiile de metan, generând în același timp un flux de venituri pe care altfel nu l-ar fi putut obține. Marathon și Nodal au realizat un cost al energiei semnificativ sub media industriei și au menținut un timp de funcționare peste medie. În plus, aceasta a fost prima încercare de succes de „recoltare a energiei” a Marathon, marcând o piatră de hotar semnificativă în dezvoltarea noastră de proiecte energetice durabile și incluzive. Aceste proiecte includ transformarea deșeurilor în energie, recaptarea gazului metan, stabilizarea rețelei energetice prin utilizarea energiei blocate sau în exces și reutilizarea căldurii generate de sistemele miniere pentru procese industriale și comerciale.
Definiții și calcule ale parametrilor cheie
În timpul proiectului nostru pilot, am urmărit diverse valori pentru a evalua eficacitatea și impactul operațiunilor noastre. Următoarele sunt valorile cheie utilizate în acest raport, fiecare subliniat cu definiția și metoda de calcul.
Rata de hash operațională medie
Rata medie de hash sau puterea de calcul care a fost generată într-o anumită perioadă de timp de la toate dispozitivele operaționale de calcul a activelor digitale, măsurată în petahash-uri pe secundă (PH/s).
Rata de hash raportată în grup pe zi / Total zile
Timp de funcționare
Procentul de timp în care dispozitivele de calcul au fost funcționale și au funcționat activ.
Timp de funcționare = Minute cu rata de hash raportată în grup / Total de minute
Metan folosit
Volumul de gaz metan (CH4) care a fost valorificat pentru generare, măsurat în Standard Cubic Feet (SCF).
CH4 utilizat (SCF) = petahash mediu (PH/s) × rata de utilizare a metanului (SCF/PH/s/zi) × zile
Emisii echivalente de dioxid de carbon (C02e)
CO2e cuantifică impactul încălzirii globale al diferitelor gaze cu efect de seră, cum ar fi metanul, comparând efectul acestora cu cel al unei cantități echivalente de dioxid de carbon. Această comparație se bazează pe potențialul de încălzire globală (GWP) al fiecărui gaz, un factor care reprezintă efectul de încălzire comparativ al unei unități de gaz în raport cu aceeași unitate de CO2 într-un interval de timp specific. Am folosit o cronologie GWP de 20 de ani (factor: 84) și 100 de ani (factor: 28).
C02e = CH4 lire sterline utilizate * factor GWP
Notă: Am presupus că un SCF de CH4 este egal cu 0,045 de lire sterline la o atmosferă și 80 de grade Fahrenheit.
Costul mediu al combustibilului pe kilowatt-oră (kWh)
Costul mediu al energiei electrice pe kWh include cheltuielile de exploatare și întreținere.
Costul mediu de combustibil pe kWh =
(SCF × 0,001002 dekaterm per SCF × procent de conținut de metan × rata per dekaterm / kwh) + (cost de operare și întreținere / kWh)
Rezultate
Rezultatele prezentate în această secțiune reflectă primele 240 de zile ale proiectului-pilot, cuprinzând între 27 septembrie 2023 și 24 mai 2024. Este important de reținut că aceste constatări nu cuprind întreaga durată a proiectului, ci se concentrează în mod special pe aceasta perioada.
Metan folosit
Pe parcursul a 240 de zile, am folosit aproximativ 16,1 milioane SCF de metan. Această cifră a fost estimată din rata zilnică de utilizare, care a fost de aproximativ 8.400 SCF de metan pentru fiecare petahash operațional.
Dacă nu am fi valorificat acest metan, groapa de gunoi l-ar fi ars. În timp ce arderea cu ardere reduce potențialul de încălzire globală al metanului transformându-l în dioxid de carbon, este eficientă doar cu aproximativ 92%. În medie, 8% din metanul ars încă scapă în atmosferă. Prin redirecționarea metanului pentru a alimenta un motor alternativ pentru a produce electricitate pentru centrul de date Nodal, am obținut o eficiență de atenuare de aproape 100%. Această abordare a condus la reducerea a 672 SCF suplimentari de metan zilnic per petahash, care altfel nu ar fi fost atenuate prin ardere. În decurs de 240 de zile, am împiedicat eliberarea a aproximativ 1,3 milioane SCF de metan în atmosferă.
Figura 2: Metanul utilizat de proiectul pilot LFG al Marathon și Nodal (durată de 240 de zile)
Sursa: Nodal Power
Impactul echivalent al dioxidului de carbon
Pentru a contextualiza impactul asupra mediului al proiectului nostru pilot, am calculat utilizarea sa de metan în echivalentul său de dioxid de carbon utilizând o cronologie GWP de 20 de ani și 100 de ani.
Din totalul de 16,1 milioane SCF de metan pe care l-am folosit, constatările noastre indică faptul că am ajutat la prevenirea eliberării a aproximativ 60,9 milioane de lire de CO2e utilizând o cronologie GWP de 20 de ani și 20,3 milioane de lire de CO2e utilizând calendarul de 100 de ani GWP.
Potrivit Agenției pentru Protecția Mediului (EPA), o mașină de pasageri alimentată cu gaz emite anual aproximativ 9.200 de lire de CO2. Astfel, pe parcursul a 240 de zile, proiectul nostru a atenuat echivalentul a 6.627 de mașini de pasageri alimentate cu benzină utilizând cronologia GWP de 20 de ani și 2.209 autoturisme de pasageri alimentate cu benzină folosind cronologia de 100 de ani GWP.
Dacă luăm în considerare doar cele 1,2 milioane SCF suplimentare de metan atenuate în plus față de ardere, am prevenit eliberarea a aproximativ 4,8 milioane de lire de CO2e utilizând o cronologie GWP de 20 de ani și aproximativ 1,6 milioane de lire de CO2e utilizând calendarul de 100 de ani GWP. Astfel, pe parcursul a 240 de zile, proiectul nostru a atenuat echivalentul emisiilor anuale provenite de la 530 de autoturisme alimentate cu gaz folosind calendarul GWP de 20 de ani și 177 de autoturisme alimentate cu gaz folosind calendarul GWP de 100 de ani.
Figura 3: Metanul echivalent de dioxid de carbon utilizat de proiectul pilot LFG al Marathon și Nodal (durată de 240 de zile)
Sursa: Nodal Power
Eficiență operațională și timp de funcționare
Am folosit un motor alternativ la fața locului pentru a transforma metanul în electricitate. Acest motor a produs până la 10.000 BTU per kWh, ceea ce echivalează cu o eficiență de conversie de aproximativ 34%. În comparație cu centralele centrale pe cărbune și nuclear existente, care funcționează la o eficiență de aproximativ 32%, respectiv 33%, generatorul Nodal a funcționat cu o eficiență puțin mai mare.
Figura 4: Eficiența medie a centralelor electrice pe gaz natural, a centralelor nucleare existente și a centralelor pe cărbune față de generatorul alternativ la fața locului Nodal
Sursa: Nodal Power, EIA
Figura 5: Generator alternativ și centru de date la fața locului
Sursa: Nodal Power
Mai mult, pentru a valorifica eficient metanul pentru utilizarea generatorului, acesta a fost supus unui tratament printr-un skid de compresie și condiționare a gazului. Acest pas crucial a rafinat și a presurizat metanul pentru a îndeplini standardele necesare. Amploarea epurării depinde de calitatea gazului, direct influențată de compoziția materiei organice a depozitului de deșeuri. În acest caz particular, gazul de depozit a conținut aproximativ 50% metan, rezultând un nivel comparativ mai scăzut al cerinței de tratare.
Figura 6: Skid de compresie și condiționare a gazului
Sursa: Nodal Power
Un aspect cheie al succesului proiectului a fost capacitatea depozitului de a genera un flux consistent de metan datorită compoziției și volumului favorabil al deșeurilor. Intrând în proiect, ne așteptam la un timp de funcționare de 85%, care este aproximativ la egalitate cu media industriei. Cu toate acestea, pilotul nostru a depășit așteptările, realizând un timp de funcționare de 92%. Timpurile de nefuncționare s-au datorat în principal scopurilor de întreținere și nu s-au datorat lipsei disponibilității gazului.
Figura 7: Durata operațională medie a proiectului pilot Marathon și Nodal
Sursa: Nodal Power, TheMinerMag
*Timpul mediu de funcționare al furnizorilor de calcul a activelor digitale se bazează pe rata medie de realizare a ratei de hash Bitcoin. Acești furnizori includ Iris Energy, Bitdeer Technologies Group, Hive Digital Technologies, Bit Digital, CleanSpark, TeraWulf, Core Scientific, Cipher Mining Technologies, Riot Platforms, Marathon Digital Holdings, Argo Blockchain, Hut 8 și Digihost Technology. Datele au fost accesate pe 28 mai 2024 și este posibil să se fi schimbat de atunci.
Beneficii financiare pentru Marathon, Nodal și depozitul de deșeuri
Centrala electrică a lui Nodal generează energie electrică la o rată de 0,03 USD pe kWh, care include costurile operaționale și de întreținere. Această rată este mai mică de jumătate din media de 0,08 USD pe kWh plătită de sectorul industrial.
Figura 8: Costurile medii ale combustibilului, inclusiv costurile de energie electrică, operaționale și de întreținere ale proiectului pilot LFG al Marathon și Nodal
Sursa: Nodal Power, Hashrate Index
Proiectul nostru pilot nu a fost eligibil pentru credite de carbon sau credite pentru energie regenerabilă (REC), beneficii pe care multe site-uri similare le primesc adesea. Dacă ne-am fi calificat pentru aceste stimulente, cheltuielile noastre de calcul ar fi fost semnificativ mai mici.
Pe parcursul celor 240 de zile, Marathon și Nodal au utilizat aproximativ 1,4 milioane kWh de energie electrică, din care depozitul de deșeuri a putut genera venituri. Fără proiectul pilot al lui Marathon și Nodal, depozitul de deșeuri ar fi arsat excesul de metan, fără a aduce niciun beneficiu financiar suplimentar. Confruntat cu opțiuni limitate, depozitul de gunoi ar putea fie arde metanul fără niciun câștig financiar, fie îl poate valorifica pentru a alimenta un centru de date la fața locului. Ultima opțiune, după cum a demonstrat proiectul pilot, nu numai că a prevenit risipa, ci a transformat un produs secundar anterior neprofitabil într-o sursă de venit.
Concluzie
Rezultatele proiectului nostru pilot au validat cu succes teoria noastră inițială. Calculul digital al activelor nu este doar posibil, ci și o opțiune viabilă din punct de vedere economic pentru a reduce emisiile de metan din gropile de gunoi. Marathon și Nodal au capturat cu succes metanul dintr-o groapă de gunoi, l-au transformat în electricitate și l-au folosit pentru a alimenta centrul de date Nodal. Pentru operatorii de centre de date precum Marathon și Nodal, proiectul a fost avantajos din punct de vedere financiar, deoarece am realizat un cost mai mic decât cel mediu al industriei pentru calcul cu un timp de funcționare ridicat fiabil. Pentru depozitul de gunoi, care anterior nu avea un stimulent pentru a folosi gazul metan în utilizare productivă, calculul de active digitale a oferit un catalizator pentru reducerea emisiilor mai eficient prin crearea unui nou flux de venituri care altfel nu ar fi putut fi generat. Acest proiect a fost, într-adevăr, un câștig-câștig pentru toate părțile implicate.
În plus, credem că tehnicile și cunoștințele dobândite în urma acestui proiect deschid ușa către noi oportunități la depozitele de gunoi și alte industrii în care putem folosi tehnologiile noastre de recoltare a energiei pentru a folosi surse de energie subutilizate sau risipite și a le transforma în active productive și mai durabile.
Disclaimer: Acest raport este furnizat doar în scopuri informative generale. Opiniile exprimate în raport pot diferi de cele exprimate de Marathon Digital Holdings („MDH”), ofițerii, angajații, directorii sau consilierii săi sau afiliații acestora. Informațiile din acest raport nu constituie sfaturi sau informații de investiții, juridice, contabile sau de altă natură din partea MDH sau a ofițerilor, angajaților, directorilor sau consilierilor săi sau a afiliaților acestora. Informațiile au fost obținute din surse considerate a fi de încredere, dar MDH sau afiliații săi nu garantează caracterul complet sau acuratețea acestora. Perspectivele și performanța trecută nu sunt garanții ale rezultatelor viitoare. Informațiile din raport pot fi modificate fără notificare și nu se garantează că sunt complete, corecte sau actualizate și este posibil să nu reflecte cele mai recente evoluții.
Sursa: Bitcoin Magazine
Postarea Raportul LFG Learnings: Digital Asset Computing este o abordare viabilă din punct de vedere economic pentru reducerea emisiilor de metan din depozitele de deșeuri a apărut mai întâi pe Crypto Breaking News.