#15 ¿Por qué gasta tanta electricidad Bitcoin? Es el consenso, amigo

La búsqueda del consenso es en buena medida la culpable, pero existen alternativas e incentivos para transicionar a blockchains más eficientes

¡Hola! Soy Isaac González, profesor de informática y estudiante de doctorado en Blockchain.

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Bitcoin ¿catástrofe ecológica?

Esta semana he resistido la tentación de hablar de los Tokens no fungibles (NFT). Es posible que lo haga próximamente, aunque te confieso que es de las partes de crypto que menos entiendo. Y no es porque no entienda la parte técnica, que es relativamente sencilla, sino la necesidad de propiedad de un bien digital copiable. Así que mientras me informo y la cosa sigue ganando popularidad, vamos con uno de los temas de polémica habitual: el consumo eléctrico de Bitcoin.

Actualmente Bitcoin está consumiendo alrededor de un 1% de la electricidad mundial, lo que es más que Argentina o Bélgica. ¡Una auténtica barbaridad! Por muy pro Bitcoin que sea cualquiera, el dato es tan gigantesco que no tiene mucha contestación. ¿O si?

Gila era un querido humorista que tenía un chiste que viene mucho a cuento: - Hola, ¿cómo está su mujer? - ¿Comparándola con quien? El malentendido es gracioso, pero comparar es una buena estrategia de medición. Especialmente cuando las magnitudes son tan grandes que nuestra intuición nos puede traicionar.

Déjame que dé un pequeño rodeo. Estamos en medio de un proceso histórico en la industria del automóvil pasando de motores térmicos a motores eléctricos. En buena medida forzados por las instituciones para frenar el cambio climático y reducir la contaminación. Pero…

¿Cómo de nocivos son los óxidos de azufre? ¿Sería entonces más sencillo reducir los cruceros que cambiar todos los coches europeos? ¿Cómo de necesarios son los cruceros para el ser humano? No tengo las respuestas, solo las preguntas. Pero sí creo que la comparación ayuda a entender un fenómeno tan complejo como éste.

Volvamos a Bitcoin, y déjame recalcarlo: No hay que ser Bill Gates para reconocer que Bitcoin tiene un problema de consumo de electricidad que hay que resolver. Pero comparémoslo con su rival más directo en la categoría de “reserva de valor”, el oro.

Bitcoin consume 22TWh por año, últimamente alrededor de los 100TWh por año. La minería de oro consume unos 132TWh por año. Es cierto que el oro es muy superior en cuanto a su capitalización total (diez veces más que Bitcoin) y que tiene otros usos, pero Bitcoin también los tiene (como moneda, servicios financieros…). Pero sobre todo, la minería de oro es especialmente contaminante debido a los procesos de extracción mediante grandes cantidades de agua, azufre, mercurio, emisiones directas de CO2 e impacto físico en el medio. Además solo estamos contando la parte de minería y no el transporte, almacenamiento e intercambio, lo que subiría la factura energética de forma muy importante.

Tratando de reducir nuestro impacto sobre el planeta, no es una buena noticia que una tecnología consuma tanta electricidad. Pero si lo vemos de forma aislada podemos tener una fotografía incompleta. Hagamos otra comparación. Se estima que Google consume unos 6TWh al año, y todos los centros de datos del mundo unos 200TWh al año. Tampoco parece una buena noticia a priori, pero si contamos todos los ahorros y eficiencias que permite la existencia de Google ¿Hemos consumido más electricidad gracias a Google o menos?

El gráfico anterior es el llamado Índice de consumo de Bitcoin que realiza la universidad de Cambridge. Además de las estimaciones, tiene curiosidades que pueden ayudar a completar la foto del consumo de energía:

  • El consumo de los aparatos en “Stand By” sólo en los Estados Unidos podría alimentar bitcoin durante más de un año y medio

  • La electricidad utilizada en Bitcoin durante un año podría calentar las teteras de Europa y el Reino Unido durante cuatro años

  • La electricidad utilizada en Bitcoin durante un año podría satisfacer las necesidades de Energía de Cambridge durante más de 700 años

Y por último, la necesidad. Muchas veces la crítica al consumo de electricidad de Bitcoin viene acompañada por una crítica a la necesidad misma de esta tecnología. Y lo entiendo perfectamente. Si consideramos que Bitcoin no tiene utilidad entonces aunque consuma como una bombilla es ya un gasto innecesario. La cuestión es que lo “necesario” es algo muy discutible. ¿Es necesario hacer carreras de Fórmula1 o disputar partidos de fútbol? ¿Es necesario que existan 500 marcas, sabores y tipos de galletas? Nuestra sociedad regula esto con el precio que atribuimos a las cosas, por lo que si hay gente dispuesta a pagar por ver la carrera de Fórmula 1, ver el partido de fútbol o comprar las galletas, entonces los habrá. Si Bitcoin gasta esa cantidad enorme de energía es porque alguien está pagando esa factura, porque consideran interesante el valor que le aporta Bitcoin. Lo cual no quiere decir que tenga sentido ecológico 🤷‍♂️

En la segunda parte de la newsletter vamos a indagar en el por qué del consumo eléctrico, las blockchains que no consumen apenas electricidad y qué nos espera en el futuro.


El consumo eléctrico como forma de consenso y su alternativa

Cuando consultas tu correo, por ejemplo de Gmail, lo que estás haciendo es conectarte a un ordenador de google que tiene almacenados tus correos y al que le das órdenes como contestar ese correo, etiquetar este otro o borrar el spam. Tu ordenador es el cliente, y el ordenador de google es el servidor. En términos de consumo eléctrico, tu ordenador está consumiendo energía, pero también el router que te conecta a internet, los equipos de tu proveedor de internet y especialmente el servidor al que te estás conectando. Como millones de personas se conectan a los servicios de google, éste junta todos los servidores en granjas, también llamadas centros de procesado de datos, en inglés data center. De esta forma se gana eficiencia al aumentar la escala. Aunque en caso de fallo, el problema afectará a mucha gente como hemos visto con el caso de OVH.

En el caso de Bitcoin o de las blockchains actuales, la idea es parecida, pero en vez de conectarte a un equipo servidor, te conectas a una red de equipos que procesan las transacciones. La clave, como ya sabrás, es que en esta red no manda nadie. Cualquiera puede poner su ordenador en esta red, y cualquiera puede realizar una transacción. Sin pedir permiso a nadie. Lo único que ha de hacer es ejecutar el código de Bitcoin en su ordenador para minar, o utilizar una billetera si quiere realizar transacciones con Bitcoin.

Entonces surge la cuestión: Alguien podría poner su ordenador en la red de bitcoin y modificar el código para tratar de falsear las transacciones, por ejemplo, para que todos los envíos de bitcoins vayan a su cuenta ¿qué pasa? Pues como es una red de muchos ordenadores, se detectará que ese ordenador tiene transacciones que no coinciden con las del resto y esas transacciones no se guardarán en la cadena de bloques. ¡Solucionado! Sí, salvo si en vez de un ordenador se ponen de acuerdo más de la mitad de ordenadores. Entonces sí se podrían falsear las transacciones del presente (las transacciones históricas son todavía más difíciles de modificar). Esto se llama “Ataque del 51%”.

Bitcoin lleva 11 años sin parar ni un solo día de funcionar y sin haber recibido un ataque del 51%. ¿Como lo ha conseguido? '¡Exacto! Haciendo que tener el 51% sea extremadamente caro, tanto en equipos informáticos como en energía necesaria. En un blog calculaban que el precio teórico de este ataque sería de 5 mil millones de dólares, lo que al precio actual serían unos cien mil bitcoins. Además, teniendo en cuenta que si Bitcoin falla es posible que semejante pérdida de confianza lo lleve a no valer nada, la operación no parece muy lucrativa. Parece que estamos condenados a gastar muchísima electricidad con Bitcoin.

El minado es la cuestión

El minado de bitcoin no es más que un ordenador se ponga a trabajar para la red de Bitcoin y a cambio le den parte de los nuevos bitcoins que se crean cada día, y a mayores, una parte de las comisiones que se cobran al hacer las transacciones. Lo que hace todo el tiempo un ordenador minando es calcular una función matemática llamada Hash. Por tanto la cantidad de hashes por segundo que el equipo o equipos pueden calcular, el Hash Rate, es lo importante. Las tarjetas gráficas (GPU) de gran potencia son muy buenas calculando hashes, mucho más que el mejor de los procesadores (CPU), por eso la gran demanda de los mineros hace que genere mucha escasez de tarjetas gráficas. Existe otra alternativa que son utilizar equipos especialmente creados para minar, llamados ASIC. Sea con tarjetas gráficas o ASICs, hablamos de equipos muy caros con un consumo eléctrico muy elevado y que suelen agruparse en centros de datos, como ves en la imagen del principio.

Es cierto que la eficiencia se ha mejorado mucho, pero también ha subido mucho la cantidad de cálculo (hash rate) necesaria en el momento actual de bitcoin. Recientemente se ha realizado una convención de la empresa más importante del mundo en minado de bitcoin, Bitmain. Empresa china, por supuesto. En la que ofrecen gráficos interesantes de la eficiencia de cálculo y también una proyección de precio de Bitcoin.

El futuro de Bitcoin

Honestamente, no parece que el consumo de Bitcoin vaya a moderarse y eso es un problema para el planeta y también para Bitcoin. Existen estrategias de mitigación del consumo energético que vale la pena conocer, pero mucho me temo que no son suficientes.

Lightning network es una red de segunda capa de Bitcoin. La idea es sencilla, si tienes una cafetería que vende con Bitcoin, que tus micropagos estén siendo verificados en Bitcoin es caro (valen más las comisiones que el pago), ineficiente y satura la red de bitcoin. Lightning network permite abrir un canal de pagos, en el que cobrar los cafés a los clientes y pagar a los proveedores. Así, los 600 cafés que se han vendido y los 12 pagos a proveedores que se han realizado, se gestionan en Lightning y no generan 612 transacciones en la red de bitcoin, sólo las necesarias para asentar el estado actual de los pagos. Por ejemplo, si Juan toma un café de 1€ al día, lo paga en bitcoin cada vez en la red lightning, pero eso sólo generará una transacción en bitcoin al final del mes de 30€. Todo ello de forma automática, claro.

Otras estrategias de mitigación, pasan por utilizar picos de electricidad sobrante para el minado. Un ejemplo muy gráfico se puede ver en el vídeo siguiente. La electricidad generada en pozos petrolíferos que se perdería va a un container con un montón de ASICS minando. También el uso del calor generado por el minado se puede reaprovechar, reduciendo el impacto del consumo. Por último, la utilización de fuentes de energía renovable que generan la electricidad de forma más limpia y barata es otra de las estrategias para reducir el impacto. De hecho, hay quien dice que incluso la exuberancia económica de las inversiones en Bitcoin podrían tener un impacto favorable en la transición a energías más limpias, ya que los mineros pueden invertir grandísimas cantidades de dinero en equipos de generación de energía renovable.

Consensos alternativos

Siempre hablamos de Bitcoin porque es la primera y más importante criptomoneda. Fue la que definió todo y después el resto fue proponiendo mejoras, como por ejemplo en este tema.

En Bitcoin, pero también en Litecoin o Ethereum, el minado se produce como ya comentamos, calculando muchos Hashes. Es lo que se llama Prueba de Trabajo, o Prove of Work (PoW) en inglés. Demuestras tu trabajo a favor de la red aportando potencia de cálculo. Es la forma más segura de buscar el consenso, porque quien lo rompa (quien haga trampas) perderá el coste de realizar ese esfuerzo computacional. Por contra, la cantidad de transacciones que se pueden realizar está muy limitada.

La alternativa consiste en un sistema de consenso más barato, en el que ser penalizado en caso de hacer trampas y ganar recompensas en caso de contribuir a la red. La Prueba de Participación, Prove of Stake (PoS) en inglés, permite eso. Cada minero pone un ordenador que contribuye a la red y deposita (stake) una gran cantidad de la criptomoneda que se está minando como prueba de su implicación en la red. Si contribuye ganará un porcentaje de las comisiones y si hace trampas puede perder el capital depositado. De esta forma, no obligamos a una competición gigantesca por la potencia de cálculo y los ordenadores de la red no están sobrecargados con operaciones matemáticas sólo necesarias para el consenso. El pero de este sistema es que la criptomoneda debe estar muy repartida, ya que si unos pocos tenedores acaparan más del 51% la red podría ser atacada.

Ethereum hoy en día ya procesa más transacciones que Bitcoin y la ganancia en comisiones es muy superior. Pero está muriendo de éxito, utiliza PoW y ya no es capaz de gestionar todas las transacciones que los usuarios demandan, lo que ha elevado las comisiones de uso a precios superiores a “carísimo”. Lo que antes valía céntimos de dólar, ahora puede valer entre $50 y $150. En este caso la eficiencia ecológica y la computacional están alineadas.

El equipo detrás de Ethereum es muy consciente de ello y hace tiempo que están trabajando en la segunda versión, Eth2. Consistirá en una pequeña blockchain principal con prueba de trabajo, pero muchas blockchains de capa 2 (como lightningh) con prueba de participación. De hecho muchas personas ya han depositado como mínimo 32ETH, que no podrán sacar hasta la salida de Ethereum 2.0 dentro al menos un año. A cambio recibirán un interés anual alrededor del 10%, será mayor si hay poca gente depositando y menor si hay mucha. Con esto Ethereum ganará en escalabilidad y sostenibilidad ambiental, pero también es un riesgo si la nueva versión introduce fallos.

La naturaleza de Ethereum es ser un proyecto que va a evolucionar con el tiempo, introduciendo mejoras decididas por la comunidad, pero lideradas por el grupo promotor de Ethereum y especialmente por Vitalik Buterin. En el otro extremo está Bitcoin, que carece de líder y es mantenida por una comunidad sumamente conservadora de la idea inicial de Bitcoin. Pueden crear cosas como Lighning pero no parece que esté en sus planes hacer una transición de PoW a PoS. De hecho, la proposición de cambios y mejoras ha producido en el pasado cismas (Bitcoin Cash, Bitcoin Satoshi Vision…) de los que la rama conservadora ha sido clara vencedora. Por supuesto, han existido intentos de crear monedas eficientes y rápidas mediante PoS, Dash podría ser un ejemplo, pero no han tenido la acogida necesaria para desbancar a Bitcoin. Algo parecido sucede con Ethereum, existen proyectos como Cardano o Polkadot que utilizan PoS desde su nacimiento y que están ganando popularidad debido a los problemas de Ethereum.

En conclusión, existe la tecnología para consumir mucha menos electricidad tanto por mitigación como por cambio de algoritmo de consenso. La mayoría de las nuevas blockchains utilizan o están en camino de utilizar algún tipo de Prueba de Participación. ¿Será éste el camino a la eficiencia? ¿Veremos una versión menos contaminante de Bitcoin?


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