Анотація
У цьому дослідженні ми показуємо, що використання звалищного газу (ЗГ) для обчислення цифрових активів (наприклад, майнінг біткойнів) є не лише можливим, але й економічно життєздатним та екологічно вигідним. Щоб підтвердити цю теорію, Marathon співпрацює з Nodal Power, щоб використати надлишкову потужність їхнього проекту, який працює виключно на звалищному метані. Це партнерство, використовуючи запатентовану технологію Nodal, успішно використало метан зі звалища, перетворило його на електроенергію та використало для живлення локального центру обробки даних. Цей процес виявився незмінно надійним, з тривалим часом безвідмовної роботи та став фінансово вигідним для Marathon і Nodal. Вартість електроенергії була значно нижчою, ніж у середньому по галузі, а сміттєзвалище приносило дохід від раніше невикористаного ресурсу, який інакше був би витрачений даремно. Крім того, живлення обчислень за допомогою звалищного газу ефективно зменшило викиди метану. У сценаріях, коли сміттєзвалище спалювало метан у факелі, обчислення цифрових активів виявилося більш ефективним у зменшенні викидів.
Цей пілотний проект був першим успішним тестовим запуском Marathon «збирання енергії», який включає ініціативи, спрямовані на перетворення відходів на енергію, повторне уловлювання метану, стабілізацію енергетичних мереж шляхом утилізації або надлишку енергії та повторне використання тепла, виробленого центрами обробки даних, для промислових і комерційних потреб. цілей.
вступ
Метан є сильним парниковим газом із потенціалом глобального потепління, який у 80 разів перевищує потенціал вуглекислого газу протягом 20 років. Відповідно до Global Methane Assessment, «досягнення скорочення викидів метану в наступне десятиліття дозволить зберегти планету значно холоднішою, ніж спроби скоротити лише викиди вуглекислого газу». У нашому звіті «Заробити на смітнику» ми посилалися на те, що сміттєві звалища спричиняють 11% глобальних викидів метану, а останні дослідження показують, що ці викиди можуть бути в 1,4–2,6 рази вищими, ніж передбачалося раніше.
Визнаючи, що сміттєзвалища є основними викидами метану, ми вважали, що існує можливість зробити звалища більш стійкими за допомогою наших технологій обчислення цифрових активів. Великі звалища, здатні виробляти достатню кількість метану, мають можливість економічно скоротити свої викиди за допомогою технологій перетворення відходів на енергію. Ці об’єкти можуть перетворювати вловлений метан у дві форми стійкої енергії: 1) електроенергію, яку можна продавати в мережу, і 2) відновлюваний природний газ (ГПГ), який можна розподіляти по трубопроводах. На жаль, традиційні методи перетворення відходів на енергію часто неможливі або економічні для менших або віддалених полігонів. У нашому звіті ми запропонували більш життєздатне, безпрограшне рішення, яке, на нашу думку, є можливим сьогодні для невеликих сміттєзвалищ: збирання метану зі сміттєзвалищ, перетворення його на електроенергію та живлення центрів обробки даних цифрових активів для економічного скорочення викидів метану.
Щоб перевірити нашу теорію, Marathon запустив пілотний проект, приєднавшись до позамережевої обчислювальної бази цифрових активів Nodal для живлення центру обробки даних біткойнів 100% відновлюваною позамережевою енергією зі звалища.
Деталі пілота
Розташування: Юта, США
Дата запуску: 27 вересня 2023 р
Статус пілота: триває
Тривалість: 240+ днів
Потужність: 270 кВт
Обчислювальне обладнання: 83 S19J Pros
Операційна швидкість хешування (обчислювальна потужність): 8,3 PH/с
Малюнок 1: Проект Марафона та Нодала
Джерело: Nodal Power
Джерело: Nodal Power
Результати цього пілотного проекту підтвердили нашу початкову теорію. Marathon і Nodal використали метан зі сміттєзвалища та перетворили його на електроенергію для живлення цифрового центру обробки даних. Звалище успішно зменшило викиди метану, водночас створивши потік доходу, який інакше не міг би отримати. У Marathon і Nodal витрати на електроенергію значно нижчі за середні показники по галузі та підтримували час безвідмовної роботи вище середнього. Крім того, це було перше успішне випробування Marathon «збору енергії», що знаменує важливу віху в нашому розвитку проектів сталої та інклюзивної енергетики. Ці проекти передбачають перетворення відходів на енергію, повторне уловлювання метану, стабілізацію енергетичної мережі шляхом утилізації зайвої або надлишкової енергії та повторне використання тепла, виробленого шахтними системами, для промислових і комерційних процесів.
Визначення та обчислення ключових показників
Під час пілотного проекту ми відстежували різні показники, щоб оцінити ефективність і вплив нашої діяльності. Нижче наведено ключові показники, які використовуються в цьому звіті, кожен з яких містить своє визначення та метод розрахунку.
Середня операційна швидкість хешування
Середня швидкість хешування або обчислювальна потужність, яка була згенерована протягом певного періоду часу з усіх робочих пристроїв обчислення цифрових активів, вимірюється в петахешах за секунду (PH/s).
Повідомлений пул хеш-швидкість на день / загальна кількість днів
Час безвідмовної роботи
Відсоток часу, протягом якого обчислювальні пристрої працювали та активно працювали.
Операційний час безвідмовної роботи = Хвилини з хеш-рейтом, повідомленим у пулі, / Загальна кількість хвилин
Утилізований метан
Об’єм метану (CH4), який використовувався для виробництва, вимірюється в стандартних кубічних футах (SCF).
Утилізований CH4 (SCF) = Середній петагаш (PH/с) × Рівень утилізації метану (SCF/PH/с/День) × Дні
Еквівалент викидів вуглекислого газу (C02e)
CO2e кількісно визначає вплив різних парникових газів, таких як метан, на глобальне потепління, порівнюючи їх вплив з ефектом еквівалентної кількості вуглекислого газу. Це порівняння базується на потенціалі глобального потепління (GWP) кожного газу, факторі, який представляє порівняльний ефект нагрівання одиниці газу відносно тієї самої одиниці CO2 протягом певного періоду часу. Ми використовували графік GWP 20 років (фактор: 84) і 100 років (фактор: 28).
C02e = утилізований фунт CH4 * коефіцієнт GWP
Примітка. Ми припустили, що один SCF CH4 дорівнює 0,045 фунта при одній атмосфері та 80 градусах Фаренгейта.
Середня вартість палива за кіловат-годину (кВт-год)
Середня вартість електроенергії за кВт/год включає експлуатаційні та поточні витрати.
Середня вартість палива за кВт/год =
(SCF × 0,001002 декатерм на SCF × вміст метану у відсотках × швидкість на декатерм / кВт-год) + (витрати на експлуатацію та обслуговування / кВт-год)
Результати
Результати, представлені в цьому розділі, відображають перші 240 днів пілотного проекту, який охоплює з 27 вересня 2023 р. по 24 травня 2024 р. Важливо зазначити, що ці висновки не охоплюють весь період проекту, а зосереджуються конкретно на цей період.
Утилізований метан
Протягом 240 днів ми використали приблизно 16,1 мільйона SCF метану. Ця цифра була розрахована на основі добового коефіцієнта використання, який становив приблизно 8400 SCF метану на кожен петахеш.
Якби ми не використовували цей метан, полігон спалив би його. Незважаючи на те, що спалювання в факелі зменшує потенціал глобального потепління метану, перетворюючи його на вуглекислий газ, воно ефективне лише на 92%. В середньому 8% спаленого метану все ще вилітає в атмосферу. Перенаправляючи метан на живлення поршневого двигуна для виробництва електроенергії для центру обробки даних Nodal, ми досягли майже 100% ефективності пом’якшення. Цей підхід призвів до того, що ми зменшили додаткові 672 SCF метану щодня на петаш, які інакше не були б зменшені спалюванням. Протягом 240 днів ми запобігли викиду приблизно 1,3 мільйона SCF метану в атмосферу.
Малюнок 2. Метан, утилізований пілотним проектом БГ Marathon і Nodal (тривалість 240 днів)
Джерело: Nodal Power
Еквівалентний вплив вуглекислого газу
Щоб контекстуалізувати вплив нашого пілотного проекту на навколишнє середовище, ми розрахували його утилізацію метану в еквіваленті вуглекислого газу, використовуючи часову шкалу GWP 20 і 100 років.
Із загальних 16,1 мільйона SCF метану, які ми використали, наші висновки вказують на те, що ми допомогли запобігти викиду приблизно 60,9 мільйонів фунтів CO2e, використовуючи 20-річний графік GWP, і 20,3 мільйона фунтів CO2e, використовуючи 100-річний графік GWP.
За даними Агентства з охорони навколишнього середовища (EPA), середній легковий автомобіль, що працює на газі, щорічно викидає близько 9200 фунтів CO2. Таким чином, протягом 240 днів наш проект зменшив еквівалент 6 627 легкових автомобілів, що працюють на газі, за 20-річної шкали GWP і 2 209 легкових автомобілів, що працюють на газі, за 100-річної шкали GWP.
Якщо ми врахуємо лише додаткові 1,2 мільйона SCF метану, зменшені на додаток до спалювання, ми запобігли викиду приблизно 4,8 мільйонів фунтів CO2e, використовуючи 20-річний графік GWP, і приблизно 1,6 мільйона фунтів CO2e, використовуючи 100-річний графік GWP. Таким чином, протягом 240 днів наш проект зменшив еквівалент річних викидів від 530 легкових автомобілів, що працюють на газі, використовуючи 20-річний графік GWP, і 177 легкових автомобілів, що працюють на газі, використовуючи 100-річний графік GWP.
Рисунок 3: Метан, еквівалентний двоокису вуглецю, який використовується в пілотному проекті LFG компаній Marathon і Nodal (тривалість 240 днів)
Джерело: Nodal Power
Операційна ефективність і безвідмовна робота
Ми використовували на місці поршневий двигун для перетворення метану на електрику. Цей двигун виробляв до 10 000 BTU на кВт-год, що відповідає ефективності перетворення приблизно 34%. Порівняно із середніми вугільними та існуючими атомними електростанціями, які працюють із ККД приблизно 32% та 33% відповідно, генератор Nodal працював із дещо вищою ефективністю.
Рисунок 4: Ефективність середніх електростанцій, що працюють на природному газі, існуючих атомних електростанцій та вугільних електростанцій порівняно з поршневим генератором Nodal на місці
Джерело: Nodal Power, EIA
Рисунок 5: Поршневий генератор і центр обробки даних на місці
Джерело: Nodal Power
Крім того, для ефективного використання метану для використання в генераторі, він пройшов обробку через стиснення газу та систему кондиціонування. Цей важливий крок очистив метан і створив тиск, щоб він відповідав необхідним стандартам. Ступінь очищення залежить від якості газу, на який безпосередньо впливає склад органічної речовини звалища. У цьому конкретному випадку звалищний газ містив приблизно 50% метану, що призвело до порівняно нижчого рівня вимог до очищення.
Малюнок 6: Блок стиснення та кондиціонування газу
Джерело: Nodal Power
Ключовим аспектом успіху проекту стала здатність полігону генерувати постійний потік метану завдяки сприятливому складу та об’єму відходів. Приступаючи до проекту, ми очікували, що час безперебійної роботи складе 85%, що приблизно відповідає середньому показнику по галузі. Однак наш пілот перевершив очікування, досягнувши безвідмовної роботи 92%. Простої були здебільшого пов’язані з обслуговуванням, а не через відсутність газу.
Рисунок 7: Середній час безвідмовної роботи пілотного проекту Marathon і Nodal
Джерело: Nodal Power, TheMinerMag
*Середній час безвідмовної роботи постачальників обчислень цифрових активів базується на середньому рівні реалізації хешрейту біткойнів. До таких постачальників належать 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 і Digihost Technology. Доступ до даних було отримано 28 травня 2024 року, і з того часу вони могли змінитися.
Фінансові вигоди для марафону, вузла та полігону
Електростанція Nodal виробляє електроенергію за ціною $0,03 за кВт/год, що включає експлуатаційні витрати та витрати на технічне обслуговування. Ця ставка менше половини середнього 0,08 дол. США за кВт/год, який сплачує промисловий сектор.
Малюнок 8: Середні витрати на паливо, включаючи електроенергію, експлуатаційні витрати та витрати на технічне обслуговування пілотного проекту БГ Marathon і Nodal
Джерело: Nodal Power, індекс хешрейту
Наш пілотний проект не мав права на отримання вуглецевих кредитів або кредитів на відновлювану енергію (REC), переваги, які часто отримують багато подібних сайтів. Якби ми мали право на ці стимули, наші витрати на обчислення були б значно нижчими.
За 240 днів Marathon і Nodal використали приблизно 1,4 мільйона кВт-год електроенергії, за рахунок чого полігон міг отримати дохід. Без пілотного проекту Marathon і Nodal сміттєзвалище спалило б надлишок метану, не приносячи жодної додаткової фінансової вигоди. Зіштовхнувшись із обмеженими можливостями, полігон може або спалювати метан без жодної фінансової вигоди, або використовувати його для живлення локального центру обробки даних. Останній варіант, як свідчить пілотний проект, не тільки запобіг відходам, але й перетворив раніше нерентабельний побічний продукт на джерело доходу.
Висновок
Результати нашого пілотного проекту успішно підтвердили нашу початкову теорію. Обчислення цифрових активів є не тільки можливим, але й економічно життєздатним варіантом зменшення викидів метану зі звалищ. Marathon і Nodal успішно вловили метан зі звалища, перетворили його на електрику та використали для живлення центру обробки даних Nodal. Для таких операторів центрів обробки даних, як Marathon і Nodal, проект був фінансово вигідним, оскільки ми зрозуміли, що витрати на обчислення з надійно високим часом безвідмовної роботи нижчі, ніж у середньому по галузі. Для сміттєзвалища, яке раніше не мало стимулу для продуктивного використання метану, обчислення цифрових активів стало каталізатором для більш ефективного скорочення викидів шляхом створення нового потоку доходу, який інакше не міг би бути отриманий. Цей проект справді був безпрограшним для всіх залучених сторін.
Крім того, ми вважаємо, що методи та знання, отримані в рамках цього проекту, відкривають двері для нових можливостей на сміттєзвалищах та в інших галузях промисловості, де ми можемо використовувати наші технології збору енергії, щоб отримати недостатньо використані або втрачені джерела енергії та перетворити їх на продуктивні, більш стійкі активи.
Застереження: цей звіт надається лише для загальних інформаційних цілей. Думки, висловлені у звіті, можуть відрізнятися від думок Marathon Digital Holdings («MDH»), її керівників, співробітників, директорів або радників або їхніх філій. Інформація в цьому звіті не є інвестиційною, юридичною, бухгалтерською чи іншою консультацією чи інформацією від MDH або її посадових осіб, співробітників, директорів або радників або їхніх філій. Інформація була отримана з джерел, які вважаються надійними, але MDH або її афілійовані особи не гарантують її повноту чи точність. Прогнози та попередні показники не є гарантією майбутніх результатів. Інформація у звіті може бути змінена без попередження, і не гарантується, що вона буде повною, правильною чи актуальною, а також може не відображати останніх подій.
Джерело: Bitcoin Magazine
Повідомлення LFG Learnings Report: Digital Asset Computing є економічно життєздатним підходом до зменшення викидів метану зі звалищ вперше з’явилося на Crypto Breaking News.
