De Bitcoin een ecologische ramp?
Mijn interesse begon met een kop boven een artikel in een Belgische krant De Standaard van 19 oktober 2017 “De bitcoin is een ecologische ramp”. Er werd betoogd dat voor de winning van bitcoins ontzettend veel rekenkracht nodig was, dat dat inherent in competitie plaatsvond, dat je er goed mee kon verdienen en dat daarom computers in zeer korte tijd werden afgeschreven (en nieuwe aangeschaft). Het klonk een beetje als de goudwinning in Klondike en het proces heet van ook niet voor
niets “mining”.
De journalist zei een beetje slordig dat het stroomverbruik voor de bitcoin de helft was van het totale stroomverbruik van Vlaanderen, waardoor het net leek (voor mensen die gewend zijn om gelijksoortige grootheden te vergelijken) alsof half Vlaanderen niks anders deed als bitcoins mijnen, maar de bedoeling was dat het mondiale stroomverbruik van de bitcoin de helft was van dat van Vlaanderen.
Vervolgens zette de journalist er de verkeerde website bij zodat je het niet kon controleren, en mijn scepsis was groot.
Op 24 oktober deed de NRC een fact check op “Eén bitcointransactie voorziet een huis een maand lang van energie” en beoordeelde dat als ‘grotendeels waar’. Daar stond ING-onderzoeker Teunis Brosens genoemd bij een artikel op de ING-site ( zie ING-Think-why-bitcoin-transactions-are-more-expensive-than-you-think_13okt2017 ) , waarin doorverwijzingen naar de juiste website https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption ). En zo was het toch nog te controleren.
Een bitcoin vreet stroom en andere betaalwijzen zeer veel minder. Het mondiale vermogen, dat het bitcoinsysteem vraagt, is genoeg om iets meer dan 2 miljoen huishoudens in de VS van stroom te voorzien. Het mondiale VISA-systeem wikkelt zeer veel meer transacties af en vraagt daarvoor 40* minder vermogen.
In absolute getallen kost één bitcointransactie (volgens Brosens) 200kWh.
Maar. Het bitcoinsysteem groeit als een idioot.
De verticale eenheid TWh/jaar is een beetje moeizaam bij een dergelijk groeitempo. Maar een jaar is 8760 uur dus de omrekening is gauw gemaakt: 18,0TWh/y = 2050MW en 22,0TWh=2510MW. Ter vergelijking: de kolencentrale op de Maasvlakte is 1070MW . Nogmaals voor de duidelijkheid: de 2510MW is mondiaal en de 1070MW is één Nederlandse centrale.
2510MW zit al een eindje boven het totale energieverbruik van bijv. Azerbeidzjan .
Onrustbarender is het groeitempo. Over de looptijd van bovenstaande grafiek stijgt het benodigde bitcoinvermogen lineair met 0,86% per dag. Gaat dit een jaar door, dan staat er in de linkerkolom in plaats van 18 nu ca 60TWh/jaar. Mogelijk zelfs iets meer, want het gaat in de afgebeelde maand iets harder dan lineair.
Nu vraagt de bitcoin 0,11% van de mondiale stroomproductie. Volgend jaar is het percentage (lineair redenerend) ongeveer 3* zo hoog, enz.
Ik vind het nog geen ecologische ramp, als je naar het stroomverbruik kijkt, maar dat kan het over bijvoorbeeld een decennium wel worden. Gemeten aan het materiaal hangt het er van af hoe men na het afdanken met de computers omgaat.
Men zou kunnen zeggen dat daar waar de ecologische nadelen van de bitcoin aantoonbaar zijn, en de voordelen van de bitcoin voor niet-criminelen en niet-speculanten afwezig, de kosten-baten analyse van het systeem per definitie negatief is.
Je leest in de krant soms reacties, waarin mensen uitspreken dat kritiek op de bitcoin ingegeven is door banken, die hun monopoliepositie bedreigd zien.
Zonder sympathie te willen uitspreken voor de banken, moet ik toch zeggen dat het bericht waarschijnlijk op complotdenken neerkomt. Ook onafhankelijke onderzoekers komen op vergelijkbare getallen uit.
Harald Vranken, universitair hoofddocent informatica bij de Faculteit Management, Science & Technology van de Open Universiteit, haalde met het onderwerp bitcoin mining en duurzaamheid de laatste weken een aantal malen de internationale pers. Het laatste artikel is te vinden op de website van de Open Universiteit op www.ou.nl/-/bitcoin-mining-en-duurzaamheid-ou-wetenschapper-internationaal-in-de-belangstelling .
Vranken zegt daarin dat hij in een eerder artikel dd mei 2017 (wat achter de betaalmuur zit) nog opgeschreven had dat het mondiale gemiddelde vermogen, dat aan bitcoins besteed werd, op 100 tot 500MW inschatte. Dat vond hij toen nog wel meevallen. Goud smelten en bewerken vraagt ook heel wat energie, voegde hij als voorbeeld toe.
In bovenstaand persbericht dd december 2017 zegt hij, dat tussen zijn eerste artikel en dit persbericht (dus tussen begin en eind 2017) het stroomverbruik van de bitcoin ruim vervijfvoudigd is. In het recente artikel spreekt hij nu van “een serieus probleem”.
De wereld verbruikt gemiddeld aan stroom ca 2,5 a 3 TW, de bitcoin ongeveer 0,1% daarvan (dat is al een klein land).
In het december-artikel van Vranken wordt doorgelinkt naar enkele andere publicaties. Deze zijn vanuit het artikel op de OU-site vrij toegankelijk. In een artikel op spectrum.ieee.org (de IEEE is een soort mondiale organisatie van elektrotechnisch ingenieurs) wordt beschreven hoe een gezelschap van 11000 Venezolanen samen bitcoins aan het mijnen was (ongetwijfeld aangemoedigd door de wanhopige positie van hun land), tot de politie er een eind aan maakte. Door de illegale stroomaftap ontstonden er problemen op het net.
Datacentra en hun afvalwarmte in Nederland
(Ik heb de schatting van het winbare aantal PJ in Brabant bijgesteld van 3,5PJ naar 2,0PJ. In 3,5PJ zitten ook activiteiten waarvan de restwarmte moeilijk te oogsten lijkt, bijv. omdat ze decentraal zijn. De 2,0PJ zijn een wat betrouwbaarder schatting van de grote, centrale machines waarvan de restwarmte in praktijk mogelijk te oogsten valt.)
Toen het toch over computers en energie ging, het ik eens zitten kijken naar de energetische aspecten van de reguliere ICT-sector, waar ze ook nog wel eens dingen uitrekenen die voor de gewone mens wel nut hebben, bijvoorbeeld mijn pensioen. Die sector als geheel groeit ook sterk wat betreft de verwerkte bits (datacentra met zo’n 17,5% per jaar), maar omdat daar veel energiebesparende maatregelen genomen zijn, is het energiegebruik veel minder hard gegroeid en soms gedaald. De vraag is hoe het na, zeg maar, 2020 verder gaat. Het laaghangend fruit raakt gaandeweg geplukt.
Je hebt vier categorieën die voor de levering van restwarmte van belang zijn:
- I) de commerciele datacenters, voor wie dataopslag en -beheer de hoofdactiviteit vormen
- II) Telecommunicatiebedrijven
- III) (Semi)publieke rekencentra (bijv. van de universiteiten)
- IV) Commerciele ondernemingen met een groot datacentrum dat dienstig is aan een ander hoofddoel van de onderneming (bijv. de Rabobank)
De 37 grootste bedrijven uit categorie I en II vallen onder de industriele MJA-regeling en moeten 2% per jaar energiebesparen (en dat deden ze over de rapportageperiode, zo blijkt uit een controlestudie MJA3-Sectorrapport ICT-sector 2014 waaruit bovenstaande tabel). Vanaf 2011 tot 2014 kon je (alle bedrijven opgeteld) de volumegroei ongeveer wegstrepen tegen de besparingen. Zo zit deze groep ondernemingen al enkele jaren op 16,2PJ/jaar over al hun activiteiten. Een deel van deze activiteiten is van belang voor hun restwarmte.
De hele categorie I (alle datacenters samen, dus ook de niet-MJA) is goed voor 1247MW. Die dingen draaien non -stop en als dat op vollast zou zijn, zou dat 39PJ/jaar opleveren. In praktijk draaien ze geen vollast, maar grofweg 45% (zegt CE Delft). Zie Energiegebruik Nederlandse commerciële datacenters 2014-2017_CE Delft .
CE Delft kent aan de commerciele datacentra in 2017 ca 5,8PJ toe, welk aantal na 2014 weer is gaan groeien (met 23% per jaar).
Van categorie III en IV afzonderlijk heb ik geen expliciete totaal-statistiek kunnen vinden.
Wel is er een studie, ook van CE Delft, Trends ICT en Energie 2013-2030 (dd feb 2016), die deze categorieën in ander verband onderbrengt en kwantificeert. Te vinden op www.ce.nl/publicatie/trends_ict_en_energie_2013-2030 .
Het blijft natte vingerwerk, maar om de gedachten te bepalen: in 2020 is er in Nederland grofweg 15PJ stroom-input waarvan men in theorie de restwarmte zou kunnen oogsten. Als die gelijkmatig over het land verdeeld zou zijn, zou 1/7de daarvan, dus ca 2,0PJ, in Brabant te vinden zijn.
Energetisch gezien is een datacentrum/telecommunicatie/enz bedrijf iets waar stroom ingaat en ongeveer evenveel afvalwarmte uitkomt. Het in de sector veelvuldig gebruikte begrip “groen” kan dan ook drie dingen betekenen: dat er niet meer stroom ingaat dan nodig, dat die stroom groen is, en dat de afvalwarmte zinvol gebruikt wordt.
Het eerste gebeurt standaard (want dat bespaart geld), het tweede soms (niet te achterhalen valt wat precies ‘soms’ en ‘groen’ is), en het derde heel af en toe. Binnen de sector zelf is warmtelevering aan de buren regelmatig in discussie.
KPN levert bijvoorbeeld afvalwarmte aan de warmtering op de Eindhovense Hightech-campus (zie voor een artikel www.emerce.nl/nieuws/kpn-opent-eerste-tier-iv-datacenter-nederland ) en de TU/e heeft een befaamde Warmte-Koude opslag (WKO) (zie TU/e: Hoofdgebouw wordt uitzonderlijk duurzaam gerenoveerd en het lange termijn-duurzaamheidsbeleid )
Het datacenter van de Rabobank in Boxtel
Een case study is het datacenter van de Rabobank in Boxtel.
Dat trekt bij vol vermogen ongeveer 20MW stroom naar de computers, en ongeveer 25MW naar het complex als geheel – welke 25MW er dus ook weer uitkomt als warmte. Dat volgt uit de publiek bekende ontwerpspecificaties. Het belastingspercentage is onbekend.
25MW een jaar lang zou betekenen 0,79PJ aan afvalwarmte. Als je de 45% van CE Delft zou gebruiken, produceert het complex ongeveer 0,35PJ aan warmte. Dat zou op papier genoeg zijn om alle woningen in Boxtel te verwarmen als die goed geïsoleerd waren.
Binnen de gemeente Boxtel is hier al eens over gesproken.
In de projectbeschrijving (zie Datacenter Rabobank art TVVL 2011-1 ) wordt zelfs met zoveel woorden gewag gemaakt van de mogelijkheid om het nabij gelegen bedrijventerrein te verwarmen.
In praktijk vraagt dit om buizen, organisatie, en geld, dus er is op dit vlak nog niets gerealiseerd.
De Boxtelse SP liet mij weten, dat de gemeente Boxtel in zijn woningbouwopgave probeert de restwarmte van bovenstaand datacenter, en van de RWZI, mee te nemen. Daarbij wordt samengewerkt met oa engie, Enexis, Alliander, Heijmans, Brabant Water en het Waterschap. Het benodigde warmtenet wordt in eerste instantie ingezet om een nieuwbouwwijk van 600 woningen van warmte te voorzien. Men wil later een groter deel van Boxtel gaan verzorgen.
Ik heb de Boxtelse SP aangeraden wel goed de rechtspositie van de nieuwe bewoners in de gaten te houden. In het verleden is daar nog wel eens wat fout gegaan (zie bijv. De Warmtewet moet anders! of de verhalen op deze site over de stadsverwarming in Meerhoven.
Na het schrijven van dit artikel heb ik een ander artikel geschreven over Ecovat en het integreren van elektrische en warmtenetwerken. Dat kan in dit verband ook nuttige kennis zijn. Zie Energy Day TU/e bespreekt Ecovat-systeem .
ICT-bedrijven en Warmte in Brabant
De 2,0PJ warmte, waarvan hierboven sprake is, is in Brabantse verhoudingen een niet onaanzienlijk getal.
Ter vergelijking: in het Brabants Warmteplan, dat kort voor de zomervakantie in PS besproken is, (zie Het Brabantse warmteplan nader geanalyseerd ), staat bijvoorbeeld dat men gebruik wil maken van de 2 tot 5PJ afvalwarmte van het industrieterrein Moerdijk. De gezamenlijke warmteproductie door de Brabantse ICT-bedrijven ligt aan de onderkant van deze range.
Of: de totale geothermieverwachting ligt rond de 1,3PJ.
De Moerdijk en de geothermie staan wel in het Brabantse Warmteplan.
Zo men een andere vergelijking wil: 2,0PJ is genoeg om ca 100000 goed-geisoleerde huizen te verwarmen, zijnde ongeveer 1/10de deel van de Brabantse woningvoorraad.
Of: het is de helft van de opbrengst van het totaal Brabantse windenergieprogramma na voltooiing.
Maar in het Brabants Warmteplan zie je de ICT-bedrijven als potentiele bron van afvalwarmte niet terug. Dat is een gemis.
Nu zitten er tussen droom en daad in warmtezaken nogal wat wetten in de weg en praktische bezwaren. Er zouden buizen gelegd moeten worden en contracten getekend met een looptijd van decennia, en subsidies verstrekt. Die problemen zijn niet gering.
Toch zou het interessant kunnen zijn om op zijn minst in Brabant op korte termijn een inventarisatie van de warmte-leverende mogelijkheden van de ICT-sector in kaart te brengen.
Ik ben technisch beheerder bij diverse datacenters en wij hebben al naar deze mogelijkheid gekeken. Er zijn twee problemen:
1. De warmte die terug te winnen is uit de datacenters is laag-waardig (lucht van +/- 35 graden).
Deze lucht wordt middels koelmachines gekoeld tot +/- 22 Graden. Hier zou je warmte pompen voor kunnen gebruiken waardoor je hoog-waardige warmte in water zou kunnen stoppen ( water van +/- 55graden), maar… dat betekend dat je bij ontwerp dit gelijk mee moet nemen. Het grootste probleem is dat de datacenters tegenwoordig al veelvuldig gebruik maken van vrij-koeling (koelen middels buiten lucht) Het efficiëntste is natuurlijk in de winter… wanneer woningen warmte nodig hebben. Een warmtepomp is dan niet efficiënt genoeg.
2. Een datacenters heeft als core-bussiness de beschikbaarheid van data voor hun klanten. (op- en over-slag) NIET het leveren van warmte. Een datacenter kan dus nooit aansprakelijk gesteld worden voor het niet leveren van warmte, deze contracten zullen zij nooit aangaan. Dus, naast het verwarmen van de woning met i-warmte, zal er alsnog een CV-keltel of warmtepomp als back-up moeten staan. Dit maakt de installatie te duur voor een woning.
Ik realiseer mij deze problemen. Niet voor niets eindig ik het verhaal met ‘droom en daad’ en ‘inventarisatie’.
Ik realiseer mij ook dat het verschil maakt of je een bestaand of een nieuw te bouwen datacenter voor de omgeving wilt gebruiken.
Aan de andere kant is geen enkele vorm van opwekking van duur-
zame energie ideaal (en van niet-duurzame energie nog minder). Tegen alle duurzame energie zijn ja maar-verhalen in te brengen en dat gebeurt dan ook druk. Bij alle leveranciers of ontvangers van restwarmte is de lange duur van contracten een van de nadenk-punten.
Maar de nood dwingt en daarom verdient elke mogelijkheid een serieuze overweging.
Ik kwam bijvoorbeeld op donderdag 26 okt met een professor van de TU/e (bij de Energy Days) in gesprek over het onderwerp. Hij zei dat de TU/e (De Technische Universiteit Eindhoven) een structureel warmteoverschot had, en vooral behoefte aan koelvermogen. Daarom stonden er koeltorens op het terrein. De TU/e zit geconcentreerd op één terrein met aan de overkant van de Ring een groot ziekenhuiscomplex, een complex van de Fontys Hogescholen en een sportcomplex. Een aan de overkant van de Kennedylaan liggen flatcomplexen. Je zou denken dat daarmee iets te regelen moet zijn.
Bovendien heeft de TU/e nu al een befaamde Warmte-Koude Opslag (WKO) (zie elders op deze site).
Maar, zei de prof, de TU/e zal echt zelf niet de installaties aanleggen. En dat is volkomen logisch.
Wil je dus een grotere rol voor afvalwarmte, dan moet dat ingebed zijn in een groter geheel. Dat vraagt om meer dan alleen techniek. Het vraagt om geld, politieke steun, bestuurskracht, lange termijn commitment, liefst meerdere aanbieders, enz.
Daar staat tegenover dat je met een grote leverancier van restwarmte grote aantallen gerealiseerd kunnen worden. Ik heb er geen flauw benul van om hoeveel warmte het bij de TU/e zou kunnen gaan, dus ik beperkt mij tot een voorbeeld. Stel, het is 0,1PJ/jaar en een goed geïsoleerde woning vraagt om 20GJ/jaar warmte, dan moet de restwarmte op papier goed zijn voor 5000 woningen. Of, op all electric-basis uitgedrukt, scheelt het 25 hectare zonnepark of vier 3MW-windturbines.
Mits mits mits een heleboel, daar heb je gelijk in.
Een van mijn politieke bezigheden is dat ik fractiemedewerker ben van de SP in de provincie Brabant. Nou net dit soort warmtepolitiek is een provinciaal aandachtspunt. Het bestaande provinciale warmtebeleid (dat vooral inzet op industrieterrein Moerdijk) zou wel eens succes kunnen worden. Mijn voorstel zou zijn om het blikveld uit te breiden.