trừu tượng
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiết lộ rằng việc sử dụng khí bãi rác (LFG) để tính toán tài sản kỹ thuật số (ví dụ: khai thác Bitcoin) không chỉ khả thi mà còn hiệu quả về mặt kinh tế và có lợi cho môi trường. Để hỗ trợ lý thuyết này, Marathon hợp tác với Nodal Power để khai thác công suất dư thừa từ dự án của họ, dự án được cung cấp năng lượng độc quyền bằng khí mê-tan bãi rác. Sự hợp tác này, tận dụng công nghệ đã được cấp bằng sáng chế của Nodal, đã sử dụng thành công khí mê-tan từ bãi chôn lấp, chuyển đổi nó thành điện năng và sử dụng để cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu tại chỗ. Quá trình này được chứng minh là luôn đáng tin cậy, có thời gian hoạt động cao và mang lại lợi ích tài chính cho Marathon và Nodal. Chi phí điện thấp hơn đáng kể so với mức trung bình của ngành và bãi chôn lấp tạo ra doanh thu từ nguồn tài nguyên chưa được khai thác trước đây mà lẽ ra sẽ bị lãng phí. Ngoài ra, việc cung cấp năng lượng cho điện toán bằng khí bãi rác giúp giảm lượng khí thải mêtan một cách hiệu quả. Trong các tình huống mà bãi chôn lấp sẽ phải sử dụng đến việc đốt khí mê-tan, tính toán tài sản kỹ thuật số tỏ ra hiệu quả hơn trong việc giảm thiểu khí thải.
Dự án thí điểm này là đợt thử nghiệm thành công đầu tiên của Marathon về “thu hoạch năng lượng”, bao gồm các sáng kiến nhằm chuyển đổi chất thải thành năng lượng, thu hồi khí metan, ổn định lưới năng lượng bằng cách tận dụng năng lượng bị mắc kẹt hoặc dư thừa và tái sử dụng nhiệt do trung tâm dữ liệu tạo ra cho công nghiệp và thương mại. mục đích.
Giới thiệu
Khí mê-tan là một loại khí nhà kính mạnh có khả năng làm nóng lên toàn cầu lớn hơn 80 lần so với carbon dioxide trong khoảng thời gian 20 năm. Theo Đánh giá Khí mê-tan Toàn cầu, “việc đạt được mức giảm phát thải khí mê-tan trong thập kỷ tới sẽ giúp hành tinh này mát hơn đáng kể so với những nỗ lực chỉ cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide”. Trong báo cáo Kiếm tiền từ rác thải, chúng tôi đã trích dẫn rằng các bãi chôn lấp chịu trách nhiệm cho 11% lượng khí thải mêtan toàn cầu, với các nghiên cứu gần đây cho thấy lượng khí thải này có thể cao hơn từ 1,4 đến 2,6 lần so với ước tính trước đây.
Nhận thấy rằng các bãi chôn lấp là nguồn phát thải khí mê-tan lớn, chúng tôi tin rằng có cơ hội làm cho các bãi chôn lấp trở nên bền vững hơn bằng công nghệ tính toán tài sản kỹ thuật số của chúng tôi. Các bãi chôn lấp lớn có khả năng sản xuất đủ lượng khí mê-tan có thể giảm lượng khí thải một cách kinh tế thông qua các công nghệ chuyển đổi chất thải thành năng lượng. Những địa điểm này có thể chuyển đổi khí mê-tan thu được thành hai dạng năng lượng bền vững: 1) điện, có thể bán cho lưới điện và 2) khí tự nhiên tái tạo (RNG), có thể được phân phối qua đường ống. Thật không may, các phương pháp chuyển đổi chất thải thành năng lượng truyền thống thường không khả thi hoặc không kinh tế đối với các bãi chôn lấp nhỏ hơn hoặc xa hơn. Trong báo cáo của mình, chúng tôi đã đề xuất một giải pháp khả thi hơn, đôi bên cùng có lợi mà chúng tôi tin là khả thi hiện nay đối với các bãi chôn lấp nhỏ hơn: thu khí mêtan từ các bãi chôn lấp, chuyển đổi thành điện năng và cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu tài sản kỹ thuật số để giảm lượng khí thải mêtan một cách kinh tế.
Để kiểm tra lý thuyết của chúng tôi, Marathon đã khởi động một dự án thí điểm bằng cách tham gia cơ sở tính toán tài sản kỹ thuật số ngoài lưới điện của Nodal để cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu Bitcoin bằng 100% năng lượng tái tạo, ngoài lưới điện từ bãi rác.
Chi tiết thí điểm
Vị trí: Utah, Hoa Kỳ
Ngày ra mắt: 27 tháng 9 năm 2023
Tình trạng thí điểm: Đang thực hiện
Thời lượng: 240+ ngày
Công suất: 270 kW
Thiết bị máy tính: 83 S19J Ưu điểm
Tốc độ băm hoạt động (sức mạnh tính toán): 8,3 PH/s
Hình 1: Dự án của Marathon và Nodal
Nguồn: Sức mạnh nút
Nguồn: Sức mạnh nút
Kết quả từ thí điểm này đã hỗ trợ lý thuyết ban đầu của chúng tôi. Marathon và Nodal sử dụng khí mê-tan từ bãi rác và chuyển nó thành điện năng để cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu tài sản kỹ thuật số. Bãi rác đã giảm thành công lượng khí thải mêtan trong khi tạo ra nguồn doanh thu mà nếu không thì nó không thể kiếm được. Marathon và Nodal nhận thấy chi phí năng lượng thấp hơn đáng kể so với mức trung bình của ngành và duy trì thời gian hoạt động trên mức trung bình. Ngoài ra, đây là thử nghiệm thành công đầu tiên của Marathon về “thu hoạch năng lượng”, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển các dự án năng lượng bền vững và toàn diện của chúng tôi. Các dự án này bao gồm chuyển đổi chất thải thành năng lượng, thu hồi khí metan, ổn định lưới năng lượng bằng cách tận dụng năng lượng bị mắc kẹt hoặc dư thừa và tái sử dụng nhiệt do hệ thống khai thác tạo ra cho các quy trình công nghiệp và thương mại.
Định nghĩa và tính toán các số liệu chính
Trong dự án thí điểm của mình, chúng tôi đã theo dõi nhiều số liệu khác nhau để đánh giá tính hiệu quả và tác động của hoạt động của mình. Sau đây là các số liệu chính được sử dụng trong báo cáo này, mỗi số liệu được trình bày kèm theo định nghĩa và phương pháp tính toán.
Tỷ lệ băm hoạt động trung bình
Tốc độ băm trung bình hoặc sức mạnh tính toán được tạo ra trong một khoảng thời gian cụ thể từ tất cả các thiết bị tính toán tài sản kỹ thuật số đang hoạt động, được đo bằng petahash mỗi giây (PH/s).
Tỷ lệ băm được báo cáo nhóm mỗi ngày / Tổng số ngày
Thời gian hoạt động
Phần trăm thời gian mà các thiết bị máy tính hoạt động và hoạt động tích cực.
Thời gian hoạt động hoạt động = Số phút với tỷ lệ băm được báo cáo trong nhóm / Tổng số phút
Mêtan được sử dụng
Thể tích khí metan (CH4) được khai thác để tạo ra, được đo bằng Feet khối tiêu chuẩn (SCF).
CH4 được sử dụng (SCF) = Petahash trung bình (PH/s) × Tốc độ sử dụng khí mê-tan (SCF/PH/s/Ngày) × Ngày
Lượng phát thải tương đương Carbon Dioxide (C02e)
CO2e định lượng tác động làm nóng lên toàn cầu của các loại khí nhà kính khác nhau, như khí mê-tan, bằng cách so sánh tác động của chúng với tác động của một lượng carbon dioxide tương đương. Sự so sánh này dựa trên Tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP) của mỗi loại khí, một yếu tố thể hiện hiệu ứng nóng lên so sánh của một đơn vị khí so với cùng một đơn vị CO2 trong một khung thời gian cụ thể. Chúng tôi đã sử dụng mốc thời gian GWP là 20 năm (hệ số: 84) và 100 năm (hệ số: 28).
C02e = pound CH4 được sử dụng * hệ số GWP
Lưu ý: Chúng tôi giả định một SCF CH4 bằng 0,045 pound ở một bầu khí quyển và 80 độ F.
Chi phí nhiên liệu trung bình trên mỗi kilowatt giờ (kWh)
Chi phí điện trung bình trên mỗi kWh bao gồm chi phí vận hành và bảo trì.
Chi phí nhiên liệu trung bình trên mỗi kWh =
(SCF × 0,001002 dekatherms trên mỗi SCF × tỷ lệ phần trăm hàm lượng metan × tốc độ trên mỗi dekatherm / kwh) + (chi phí vận hành và bảo trì / kWh)
Kết quả
Các kết quả được trình bày trong phần này phản ánh 240 ngày đầu tiên của dự án thí điểm, kéo dài từ ngày 27 tháng 9 năm 2023 đến ngày 24 tháng 5 năm 2024. Điều quan trọng cần lưu ý là những phát hiện này không bao gồm toàn bộ thời gian của dự án mà đặc biệt tập trung vào Giai đoạn này.
Mêtan được sử dụng
Trong suốt 240 ngày, chúng tôi đã sử dụng khoảng 16,1 triệu SCF khí mê-tan. Con số này được ước tính từ tỷ lệ sử dụng hàng ngày, khoảng 8.400 SCF khí mê-tan cho mỗi hoạt động petahash.
Nếu chúng ta không khai thác lượng khí mê-tan này thì bãi rác sẽ đốt cháy nó. Mặc dù việc đốt cháy có làm giảm khả năng nóng lên toàn cầu của khí mê-tan bằng cách chuyển nó thành carbon dioxide, nhưng nó chỉ hiệu quả khoảng 92%. Trung bình, 8% khí mê-tan bùng lên vẫn thoát vào khí quyển. Bằng cách chuyển hướng khí mêtan để cung cấp năng lượng cho động cơ pittông nhằm sản xuất điện cho trung tâm dữ liệu của Nodal, chúng tôi đã đạt được hiệu suất giảm thiểu gần 100%. Cách tiếp cận này giúp chúng tôi giảm thiểu thêm 672 SCF khí mêtan mỗi ngày trên mỗi petahash, nếu không thì lượng khí này sẽ không được giảm thiểu bằng cách đốt cháy. Trong khoảng thời gian 240 ngày, chúng tôi đã ngăn chặn việc thải khoảng 1,3 triệu SCF khí mê-tan vào khí quyển.
Hình 2: Khí mê-tan được sử dụng bởi Dự án thí điểm LFG của Marathon và Nodal (Thời gian 240 ngày)
Nguồn: Sức mạnh nút
Tác động tương đương của Carbon Dioxide
Để bối cảnh hóa tác động môi trường của dự án thí điểm của chúng tôi, chúng tôi đã tính toán mức sử dụng khí mê-tan theo lượng carbon dioxide tương đương bằng cách sử dụng mốc thời gian GWP là 20 năm và 100 năm.
Trong tổng số 16,1 triệu SCF khí mê-tan mà chúng tôi sử dụng, các phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng chúng tôi đã giúp ngăn chặn việc giải phóng khoảng 60,9 triệu pound C02e theo mốc thời gian GWP 20 năm và 20,3 triệu pound CO2e theo mốc thời gian GWP 100 năm.
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), một chiếc ô tô chở khách chạy bằng xăng trung bình thải ra khoảng 9.200 pound C02 mỗi năm. Do đó, trong suốt 240 ngày, dự án của chúng tôi đã giảm thiểu lượng khí thải tương đương với 6.627 ô tô chở khách chạy bằng khí đốt sử dụng mốc thời gian GWP 20 năm và 2.209 ô tô chở khách chạy bằng khí đốt sử dụng mốc thời gian GWP 100 năm.
Nếu chúng ta chỉ xem xét việc giảm thiểu 1,2 triệu SCF khí mê-tan bổ sung ngoài việc đốt cháy, thì chúng ta đã ngăn chặn việc giải phóng khoảng 4,8 triệu pound C02e bằng cách sử dụng mốc thời gian GWP 20 năm và khoảng 1,6 triệu pound CO2e bằng cách sử dụng mốc thời gian GWP 100 năm. Do đó, trong suốt 240 ngày, dự án của chúng tôi đã giảm thiểu lượng khí thải hàng năm tương đương từ 530 ô tô chở khách chạy bằng xăng sử dụng mốc thời gian GWP 20 năm và 177 ô tô chở khách chạy bằng khí đốt sử dụng mốc thời gian GWP 100 năm.
Hình 3: Khí mê-tan tương đương với Carbon Dioxide được sử dụng bởi Dự án thí điểm LFG của Marathon và Nodal (Thời gian 240 ngày)
Nguồn: Sức mạnh nút
Hiệu quả hoạt động và thời gian hoạt động
Chúng tôi sử dụng động cơ pittông tại chỗ để chuyển khí mê-tan thành điện năng. Động cơ này tạo ra công suất lên tới 10.000 BTU/kWh, tương đương hiệu suất chuyển đổi khoảng 34%. So với các nhà máy điện than trung bình và điện hạt nhân hiện có, hoạt động với hiệu suất lần lượt khoảng 32% và 33%, máy phát điện của Nodal hoạt động với hiệu suất cao hơn một chút.
Hình 4: Hiệu suất trung bình của các nhà máy điện khí tự nhiên, các nhà máy điện hạt nhân hiện có và các nhà máy điện than so với máy phát điện pittông tại chỗ của Nodal
Nguồn: Nodal Power, EIA
Hình 5: Trung tâm dữ liệu và máy phát điện pittông tại chỗ
Nguồn: Sức mạnh nút
Hơn nữa, để khai thác hiệu quả khí mêtan cho mục đích sử dụng máy phát điện, nó đã trải qua quá trình xử lý thông qua quá trình nén khí và điều hòa. Bước quan trọng này đã tinh chế và điều áp khí mê-tan để đáp ứng các tiêu chuẩn cần thiết. Mức độ xử lý phụ thuộc vào chất lượng khí, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thành phần chất hữu cơ của bãi chôn lấp. Trong trường hợp cụ thể này, khí bãi rác chứa khoảng 50% khí mê-tan, dẫn đến yêu cầu xử lý ở mức độ tương đối thấp hơn.
Hình 6: Trượt nén và điều hòa khí
Nguồn: Sức mạnh nút
Một khía cạnh quan trọng tạo nên sự thành công của dự án là khả năng tạo ra dòng khí mê-tan ổn định của bãi chôn lấp do thành phần và khối lượng chất thải thuận lợi. Khi tham gia vào dự án, chúng tôi dự kiến thời gian hoạt động là 85%, gần ngang bằng với mức trung bình của ngành. Tuy nhiên, chương trình thí điểm của chúng tôi đã vượt quá mong đợi, đạt được thời gian hoạt động là 92%. Thời gian ngừng hoạt động chủ yếu là do mục đích bảo trì chứ không phải do thiếu khí đốt.
Hình 7: Thời gian hoạt động trung bình của Dự án thí điểm Marathon và Nodal
Nguồn: Nodal Power, TheMinerMag
*Thời gian hoạt động trung bình của các nhà cung cấp dịch vụ tính toán tài sản kỹ thuật số dựa trên tỷ lệ thực hiện tỷ lệ băm Bitcoin trung bình. Các nhà cung cấp này bao gồm 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 và Digihost Technology. Dữ liệu được truy cập vào ngày 28 tháng 5 năm 2024 và có thể đã thay đổi kể từ đó.
Lợi ích tài chính cho Marathon, Nodal và bãi rác
Nhà máy điện của Nodal tạo ra điện với mức giá 0,03 USD mỗi kWh, bao gồm chi phí vận hành và bảo trì. Tỷ lệ này chưa bằng một nửa mức trung bình 0,08 USD/kWh mà ngành công nghiệp phải trả.
Hình 8: Chi phí nhiên liệu trung bình bao gồm chi phí điện, vận hành và bảo trì của Dự án thí điểm LFG của Marathon và Nodal
Nguồn: Sức mạnh nút, Chỉ số Hashrate
Dự án thí điểm của chúng tôi không đủ điều kiện nhận tín dụng carbon hoặc tín dụng năng lượng tái tạo (REC), những lợi ích mà nhiều địa điểm tương tự thường nhận được. Nếu chúng tôi đủ điều kiện nhận những ưu đãi này thì chi phí tính toán của chúng tôi sẽ thấp hơn đáng kể.
Trong 240 ngày, Marathon và Nodal đã sử dụng khoảng 1,4 triệu kWh điện mà bãi rác có thể tạo ra doanh thu. Nếu không có dự án thí điểm của Marathon và Nodal, bãi rác sẽ thải ra lượng khí mê-tan dư thừa, không mang lại thêm lợi ích tài chính nào. Đối mặt với những lựa chọn hạn chế, bãi rác có thể đốt khí mê-tan mà không thu được bất kỳ lợi ích tài chính nào hoặc khai thác nó để cung cấp năng lượng cho một trung tâm dữ liệu tại chỗ. Lựa chọn thứ hai, như được chứng minh bởi dự án thí điểm, không chỉ ngăn ngừa lãng phí mà còn biến sản phẩm phụ không mang lại lợi nhuận trước đây thành nguồn doanh thu.
Phần kết luận
Kết quả từ dự án thí điểm của chúng tôi đã xác nhận thành công lý thuyết ban đầu của chúng tôi. Tính toán tài sản kỹ thuật số không chỉ khả thi mà còn là một lựa chọn khả thi về mặt kinh tế để giảm lượng khí thải mêtan từ các bãi chôn lấp. Marathon và Nodal đã thu hồi thành công khí mê-tan từ bãi rác, chuyển nó thành điện năng và sử dụng để cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu của Nodal. Đối với các nhà khai thác trung tâm dữ liệu như Marathon và Nodal, dự án mang lại lợi ích về mặt tài chính vì chúng tôi nhận thấy chi phí trung bình trong ngành thấp hơn so với ngành điện toán với thời gian hoạt động cao đáng tin cậy. Đối với bãi rác, nơi trước đây không có động cơ khuyến khích đưa khí metan vào sử dụng hiệu quả, tính toán tài sản kỹ thuật số đã cung cấp chất xúc tác để giảm lượng khí thải hiệu quả hơn bằng cách tạo ra nguồn thu nhập mới mà lẽ ra không thể tạo ra. Dự án này thực sự mang lại lợi ích cho tất cả các bên tham gia.
Hơn nữa, chúng tôi tin rằng các kỹ thuật và hiểu biết sâu sắc thu được từ dự án này sẽ mở ra cơ hội mới tại các bãi chôn lấp và các ngành công nghiệp khác, nơi chúng tôi có thể tận dụng công nghệ thu hoạch năng lượng của mình để khai thác các nguồn năng lượng không được sử dụng đúng mức hoặc lãng phí và biến chúng thành tài sản bền vững, hiệu quả hơn.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Báo cáo này được cung cấp chỉ nhằm mục đích cung cấp thông tin chung. Các quan điểm trình bày trong báo cáo có thể khác với quan điểm của Marathon Digital Holdings (“MDH”), các cán bộ, nhân viên, giám đốc hoặc cố vấn hoặc các chi nhánh của họ. Thông tin trong báo cáo này không phải là tư vấn hoặc thông tin về đầu tư, pháp lý, kế toán hoặc các thông tin khác của MDH hoặc các cán bộ, nhân viên, giám đốc hoặc cố vấn hoặc các chi nhánh của họ. Thông tin được lấy từ các nguồn được cho là đáng tin cậy, nhưng MDH hoặc các chi nhánh của nó không đảm bảo tính đầy đủ hoặc chính xác của thông tin đó. Triển vọng và kết quả hoạt động trong quá khứ không đảm bảo cho kết quả trong tương lai. Thông tin trong báo cáo có thể được thay đổi mà không cần thông báo trước và không được đảm bảo là đầy đủ, chính xác hoặc cập nhật và có thể không phản ánh những diễn biến mới nhất.
Nguồn: Tạp chí Bitcoin
Bài đăng Báo cáo học tập của LFG: Điện toán tài sản kỹ thuật số là một phương pháp khả thi về mặt kinh tế để giảm lượng phát thải khí mê-tan ở bãi chôn lấp xuất hiện đầu tiên trên Tin tức nóng hổi về tiền điện tử.
