Ethereum, le deuxième actif crypto au monde sur le plan de la capitalisation boursière, a radicalement changé sa consommation d'énergie, économisant une proportion de la consommation d'énergie de la taille d'un pays. Cette mise à jour radicale a très probablement réduit la consommation d'énergie du réseau cryptographique de 99,84 % à 9,99 %, selon un article publié mardi par la revue de science des données à comité de lecture Patterns.« Cette perspective met en évidence comment Ethereum, le deuxième plus grand actif cryptographique par capitalisation boursière, a probablement réussi à réduire considérablement sa demande d'énergie grâce à un événement appelé The Merge », lit-on dans l'étude. « Cet événement s'est produit le 15 septembre 2022 et consistait à remplacer le mécanisme de minage de preuve de travail d'Ethereum par une alternative connue sous le nom de preuve d'enjeu ».
La diminution de la consommation d'énergie pourrait suffire à répondre aux besoins électriques nationaux de l'Autriche ou de l'Irlande.
La fusion d'Ethereum a enfin eu lieu ! Après des années de planification, de développement et de retards, le passage d'Ethereum à un mécanisme de consensus de preuve de participation s'est déroulé en septembre sans accroc.
À un haut niveau d'abstraction, voici comment fonctionne une blockchain : une personne du réseau propose un bloc contenant une liste de transactions récentes. Les autres participants au réseau vérifient ensuite que le bloc respecte les règles du réseau. Si un nombre suffisant d'autres participants au réseau accepte le bloc, celui-ci devient le bloc suivant "officiel" de la chaîne. Tant que la plupart des participants au réseau sont honnêtes, les utilisateurs peuvent être sûrs que les transactions acceptées par la majorité du réseau ne seront pas supprimées ou modifiées ultérieurement.
Le grand défi pour tout projet de chaîne de blocs est d'empêcher une partie malveillante de créer de nombreux comptes de marionnettes pour « bourrer l'urne », mettre en minorité les participants honnêtes et ainsi altérer les transactions passées. La grande idée du pseudo-fondateur du bitcoin, Satoshi Nakamoto, qui a rendu le bitcoin possible, était que ce problème pouvait être résolu grâce au principe « un hachage, un vote ». Sur le réseau bitcoin, quiconque possède la plus grande puissance de calcul - en particulier la capacité de calculer des hachages SHA-256 - a le plus d'influence sur les blocs qui sont ajoutés à la blockchain. Tant que les mineurs honnêtes ont plus de puissance de hachage que les mineurs malveillants, les utilisateurs peuvent avoir confiance dans l'intégrité de la blockchain - et donc dans l'intégrité des paiements effectués sur le réseau bitcoin.
Lorsque Vitalik Buterin a lancé Ethereum en 2015, il a utilisé une variante du schéma de Nakamoto. À ce moment-là, le minage de bitcoins était déjà dominé par un silicium spécialisé, optimisé pour le calcul d'un grand nombre de hachages SHA-256, ce qui excluait les bitcoiners ordinaires du jeu du minage. Buterin a donc développé un nouvel algorithme de minage conçu pour être « dur pour la mémoire », et donc difficile à accélérer avec du matériel personnalisé. En conséquence, le minage d'Ethereum est encore largement réalisé à l'aide de cartes graphiques standard, ce qui permet aux utilisateurs ordinaires d'Ethereum de participer.
Après des années de travail acharné, la mise à niveau de la preuve d'enjeu d'Ethereum est enfin arrivée.
Une demande en énergie qui a drastiquement diminué
Les cryptomonnaies telles que Bitcoin font face à une pression croissante de la part des régulateurs du monde entier pour limiter leur demande d'énergie.
Au cours de l'année écoulée, les régulateurs du monde entier se sont davantage concentrés sur la consommation d'énergie et les impacts climatiques des cryptomonnaies telles que Bitcoin et Ethereum. Bien que les estimations de ces impacts varient, il a été suggéré que la demande de charge électrique du seul réseau Bitcoin pourrait dépasser 13 GW, avec une empreinte carbone associée de plus de 65 mégatonnes de CO2 (MtCO2) par an, à partir de 2021. Cette demande de charge électrique dépasserait la moitié de la demande d'électricité estimée de tous les centres de données mondiaux combinés et représenterait près d'un demi pour cent de la consommation mondiale d'énergie électrique. L'empreinte carbone estimée est également suffisamment importante pour dépasser les réductions mondiales estimées de CO2 par les véhicules électriques (51,9 MtCO2 en 2020). De plus, d'autres cryptomonnaies peuvent ajouter conjointement 50% supplémentaires à la soif d'énergie de Bitcoin.
Au milieu de l'urgence climatique actuelle et de la crise énergétique mondiale, les régulateurs ont commencé à envisager leurs options pour limiter la demande d'énergie de ces réseaux de cryptomonnaie. Dans certains cas, cette concentration s'est déjà traduite par des actions drastiques. Par exemple, au printemps 2021, des interdictions de minage de cryptomonnaie ont été émises dans toute la Chine (abritant auparavant la majorité du réseau minier Bitcoin), les préoccupations environnementales étant citées comme raison de le faire. De plus, en mars 2022, le Parlement européen a envisagé une éventuelle interdiction de tout type de services liés aux cryptomonnaies utilisant le processus de minage à forte intensité énergétique. La proposition a été rejetée suite à un lobbying des fournisseurs de services de cryptoactifs, mais la Banque centrale européenne a déclaré plus tard qu'il était « hautement improbable » que les autorités européennes ne poursuivent aucune autre action (y compris la possibilité d'une interdiction pure et simple) contre le minage de cryptomonnaie.
Aux États-Unis, l'État de New York est en train de terminer une nouvelle législation interdisant aux mineurs de cryptomonnaie de recevoir de l'électricité derrière le compteur des centrales électriques à combustibles fossiles.
Un rapport du Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison-Blanche publié en septembre 2022 recommandait de promouvoir des «technologies de cryptoactifs respectueuses de l'environnement», ajoutant qu'une législation visant à «limiter ou éliminer» le minage de cryptomonnaie à forte intensité énergétique devrait être envisagée si d'autres mesures pour freiner l'environnement impacts s'avèrent inefficaces. Les communautés de cryptoactifs peuvent notamment limiter leur impact environnemental en évitant ou en remplaçant complètement le processus d'extraction à forte intensité énergétique.
Cette perspective met en évidence comment Ethereum, le deuxième plus grand cryptoactif par capitalisation boursière, a probablement réussi à réduire considérablement sa demande d'énergie grâce à un événement appelé The Merge. Cet événement s'est produit le 15 septembre 2022 et consistait à remplacer le mécanisme de minage de preuve de travail (PoW) d'Ethereum par une alternative connue sous le nom de preuve de participation (PoS). Dans cette perspective, la gamme probable d'électricité économisée grâce à ce changement est estimée, tandis que les limites de l'évaluation de ces chiffres sont soulignées. Enfin, les défis et les opportunités de répliquer The Merge sur d'autres cryptomonnaies telles que Bitcoin sont discutés.
Selon des statistiques, le réseau Ethereum a probablement réduit sa demande d'énergie de 99,84 % à 9,9996 % à la suite de ce changement. En termes absolus, la réduction de la demande de puissance pourrait être équivalente au besoin en puissance électrique d'un pays comme l'Irlande ou même l'Autriche.
Même s'il serait encore prématuré pour la communauté Ethereum de déclarer une victoire complète sur les préoccupations de durabilité auxquelles sont confrontés les cryptoactifs, les facteurs qui ont contribué au succès de The Merge peuvent désormais servir de feuille de route pour permettre le passage de la preuve de travail à la preuve de participation dans Bitcoin et d'autres cryptoactifs utilisant toujours la preuve de travail.
PoW contre PoS
Pour comprendre comment il est possible de réduire considérablement la demande de puissance d'un actif crypto en ne changeant qu'une partie limitée de son logiciel, il faut d'abord considérer le rôle que les PoW et PoS ont au sein de la technologie blockchain qui sous-tend les réseaux Bitcoin et Ethereum et les différentes structures d'incitations qu'ils introduisent. Que PoW ou PoS soit utilisé, les blockchains sont des chaînes littérales de blocs de données. Les opérations (c'est-à-dire les transactions) pour mettre à jour l'état actuel du réseau sont traitées dans ces blocs, qui sont ensuite ajoutés à la fin de la chaîne. Dans Bitcoin et Ethereum, aucune partie n'est en charge de ce processus. Au lieu de cela, ils ont des réseaux ouverts où, théoriquement, n'importe qui peut joindre son matériel informatique pour aider au processus de création de blocs. Dans les deux cas, une récompense est fournie pour chaque bloc créé comme incitation à participer. La différence entre PoW et PoS devient pertinente en ce qui concerne la manière dont les réseaux basés sur la blockchain s'alignent sur l'état actuel du réseau (c'est-à-dire le processus d'ajout de nouveaux blocs à la blockchain).
Lorsqu'un réseau utilise PoW, le processus de création de blocs est volontairement rendu difficile sur le plan informatique. De nouveaux blocs ne peuvent être ajoutés à la blockchain qu'une fois qu'un PoW valide a été obtenu, ce qui ne peut être réalisé que par un processus itératif d'essais et d'erreurs qui peut être décrit au mieux comme un jeu de devinettes numériques. Une "estimation" correcte complète un bloc, permettant à l'heureux gagnant de l'ajouter à la blockchain et d'obtenir la récompense associée pour le faire. Plus on peut générer de suppositions, plus grandes sont les chances de gagner. Le processus se répète indéfiniment après chaque nouveau bloc créé. Avant The Merge, le réseau Ethereum générait environ 900 milliards de ces suppositions chaque seconde de la journée sans interruption.
En revanche, un réseau utilisant PoS n'incite pas les participants à rivaliser de puissance de calcul pour créer de nouveaux blocs pour la blockchain. Au lieu de cela, le processus de sélection des ordinateurs qui créent le bloc suivant pour la blockchain est principalement basé sur la richesse. Les participants doivent acquérir une partie de la monnaie native utilisée sur le réseau de blockchain respectif, qui peut ensuite être verrouillée en garantie dans le processus de jalonnement. Dans Ethereum, un minimum de 32 unités de la cryptomonnaie native, Ether, est nécessaire pour participer à ce processus de jalonnement. Le logiciel sélectionne ensuite au hasard un « intervenant » pour produire le bloc suivant pour la blockchain. Plus le solde misé est élevé, plus grandes sont les chances d'être sélectionné. Bien que les participants aient toujours besoin d'un appareil avec une capacité de stockage suffisante et une connexion Internet active, la puissance de calcul de l'appareil n'est pas pertinente pour le processus de jalonnement.
Figure 1 : Divers scénarios pour la demande de puissance d'Ethereum avant la fusion
Estimation des économies d'électricité
Bien que l'absence de toute incitation à concurrencer sur du matériel énergivore soit essentielle pour réduire la demande d'énergie d'un réseau lors du passage de PoW à PoS, l'effet exact que ce changement a eu sur les besoins en énergie d'Ethereum n'est pas facile à déterminer. Une limitation majeure dans l'estimation de la demande de puissance d'un réseau PoW est que même s'il est possible d'estimer la puissance de calcul totale (appelée hashrate) dans le réseau, la distribution exacte des appareils participants et leurs coûts énergétiques (frais généraux) ne sont pas connus. Le seul chiffre qui peut être estimé avec un degré élevé de certitude est la demande de puissance minimale du réseau PoW. Cette estimation peut même être faite au dos d'une enveloppe, car elle est calculée en multipliant la puissance de calcul estimée du réseau par la demande de puissance par unité de puissance de calcul du dispositif de minage le plus économe en énergie disponible sur le marché. Au moment de la fusion d'Ethereum, le 15 septembre 2022, cet appareil était le X4 de Jasminer avec un hashrate maximum de 2,5 gigahashes par seconde à une consommation électrique de 1 200 W.
À un taux de hachage total estimé à 871 terahashes par seconde la veille de The Merge, en supposant que ce taux de hachage provient uniquement des appareils Jasminer X4, la demande totale de puissance du réseau serait d'au moins 418 MW.
Un inconvénient important du Jasminer X4 est qu'il utilise des circuits intégrés spécifiques à l'application (ASIC), ce qui rend l'appareil inutile pour effectuer toute tâche autre que l'exploitation minière sur l'algorithme d'exploitation minière Ethereum. Les ASIC offrent généralement un avantage concurrentiel significatif dans le processus d'extraction, mais l'incapacité de réutiliser l'appareil après la fusion peut avoir repoussé les acheteurs. L'appareil n'est également sorti qu'en novembre 2021, laissant relativement peu de temps avant The Merge. Il n'est donc pas improbable que cet appareil n'ait pas réussi à gagner beaucoup de terrain dans l'industrie minière Ethereum par rapport à des composants informatiques plus génériques, tels que des unités de traitement graphique (GPU), qui, selon le type d'appareil, pourraient encore être utilisées pour exploiter de manière rentable Ethereum jusqu'à The Merge (et être réutilisé par la suite). Il a été généralement supposé qu'une grande partie (bien qu'inconnue) du réseau Ethereum était composée de GPU. Refaire le calcul précédent avec une GPU plus performante, tel que la Nvidia RTX 3090Ti, avec un hashrate estimé de 132 mégahashes par seconde à 346 W, donnerait déjà une demande totale de puissance de 2,23 GW au lieu de 418 MW.
Une estimation réaliste de la demande de puissance du réseau Ethereum avant la fusion peut être encore plus élevée, car un réseau minier PoW comprend généralement un mélange de types d'appareils, et des coûts énergétiques supplémentaires peuvent être encourus pour refroidir de grands lots de ces appareils miniers. Un traqueur de Kyle McDonald a estimé la demande de puissance d'Ethereum à 2,44 GW avant The Merge. De plus, l'indice de consommation d'énergie Ethereum évalue ce chiffre à 8,88 GW. Ce dernier est approximativement la demande de puissance maximale que les mineurs d'Ethereum auraient pu se permettre, car ils gagnaient environ 13 000 pièces par jour grâce à l'exploitation minière. Avec Ether se négociant à environ 1 700 USD la semaine précédant la fusion, ce montant se traduit par un revenu disponible de 22,1 millions de dollars USD. Avec un tarif d'électricité de 10 cents par kWh (couramment utilisé dans les calculateurs de rentabilité minière), la demande d'électricité des mineurs ne doit pas dépasser 9,21 GW pour éviter de fonctionner à perte (en supposant également qu'il n'y a pas d'autres dépenses autres que l'électricité). La figure 1 résume les différents scénarios d'exigences d'alimentation pour PoW Ethereum.
Source : rapport
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