Efficienza mineraria: cos’è e come misurarla?

1. Definizione di efficienza mineraria

L'efficienza del mining di criptovaluta si riferisce generalmente all'output ottenuto per unità di input nel processo di mining. In termini più semplici, misura la quantità di criptovaluta o profitto che può essere generata consumando una certa quantità di risorse (ad esempio, elettricità o potenza di calcolo). Questo concetto valuta il rapporto tra input e output nel mining: l'input include i costi dell'elettricità, la potenza di calcolo dell'hardware, ecc., mentre l'output è l'importo o il valore delle monete estratte. Maggiore è l’efficienza mineraria, maggiore sarà il numero di monete che potranno essere estratte o maggiore sarà il rendimento ottenuto con la stessa quantità di risorse, migliorando così la redditività del mining.

2. Metriche chiave

L’efficienza del mining coinvolge diversi parametri tecnici che insieme determinano le prestazioni e l’efficienza del dispositivo di mining:

Tasso di hash: L'hash rate indica quanti calcoli hash (tentativi di risolvere il puzzle) un minatore può eseguire al secondo, solitamente misurati in hash al secondo (H/s). Per il mining di Bitcoin, viene comunemente utilizzato TH/s (trilioni di hash al secondo). Maggiore è l’hash rate, maggiori saranno i tentativi entro un dato tempo e maggiore sarà la probabilità di trovare un blocco valido. Tuttavia, un hash rate più elevato spesso comporta un consumo energetico maggiore, quindi è necessario considerare anche il consumo energetico per valutare l’efficienza.
Consumo energetico: Il consumo energetico si riferisce alla quantità di elettricità (misurata in watt, W) utilizzata dal minatore durante il funzionamento. Il consumo di energia influisce direttamente sui costi minerari, poiché l’elettricità è una delle spese principali. Consumo energetico e hash rate vengono valutati insieme: se due minatori hanno lo stesso hash rate, quello con un consumo energetico inferiore è più efficiente dal punto di vista energetico e più redditizio.
Rapporto di efficienza energetica (J/TH): Spesso espresso in joule per terahash, questo è uno degli indicatori più cruciali dell’efficienza di un minatore. Riflette la quantità di energia consumata per unità di hash rate. Viene calcolato dividendo il consumo energetico per l’hash rate del minatore. Ad esempio, un minatore che consuma 3.250 W a 110 TH/s ha un’efficienza di circa 29,5 J/TH. Un numero inferiore indica una maggiore efficienza (ovvero, meno joule consumati per hash). Un minatore con 20 J/TH è due volte più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a uno con 40 J/TH.

Negli ultimi anni, l’efficienza dell’hardware (J/TH) nel mining di Bitcoin è migliorata in modo significativo. Da circa 89 J/TH nel 2018, l'efficienza è costantemente migliorata fino a circa 33 J/TH nel 2023, il che significa che la quantità di energia utilizzata per terahash è diminuita di circa il 60%. Ciò evidenzia il rapido progresso tecnologico nell’hardware di mining per migliorare l’efficienza complessiva.

3. Principali fattori che influenzano l'efficienza mineraria

Diversi fattori influenzano l’effettiva efficienza mineraria che i minatori possono raggiungere:

Prestazioni e tipo di hardware: Il design e l'hardware del dispositivo di mining stesso ne determinano l'efficienza. I moderni minatori ASIC sono ordini di grandezza più efficienti rispetto ai vecchi approcci di mining con CPU o GPU. I dispositivi più recenti utilizzano processi e architetture avanzati di fabbricazione dei chip per fornire hash rate più potenti con un consumo energetico inferiore. Alcuni dispositivi di nuova generazione possono raggiungere circa 20 J/TH o anche meno, mentre i modelli più vecchi di pochi anni fa avrebbero potuto richiedere 80-100 J/TH. Pertanto, la generazione dell’hardware è un fattore primario: l’aggiornamento a dispositivi più efficienti può migliorare significativamente sia l’efficienza che la redditività del mining.
Costi energetici: I prezzi dell’elettricità hanno un impatto enorme sulla redditività del settore minerario. Anche se un minatore è altamente efficiente in termini di hardware, le tariffe elettriche elevate possono erodere o eliminare i profitti. In genere, i costi dell’elettricità costituiscono la quota maggiore delle spese operative nel settore minerario. Di conseguenza, i minatori spesso preferiscono le regioni con tariffe elettriche basse o utilizzano fonti energetiche rinnovabili o in eccedenza. Lo stesso minatore situato in un’area con elettricità di 0,05 dollari/kWh sarà molto più redditizio che in un’area con tariffa di 0,15 dollari/kWh. Pertanto, il prezzo dell’elettricità e la stabilità dell’offerta influiscono direttamente sull’effettiva efficienza mineraria (efficacia in termini di costi per unità di produzione).
Difficoltà di rete e concorrenza: Le blockchain regolano periodicamente la difficoltà di mining per mantenere un tasso di produzione di blocchi costante. Man mano che più minatori si uniscono e l’hash rate totale della rete aumenta, la difficoltà della rete aumenta, riducendo la quantità di monete che un singolo minatore può produrre in un dato tempo. Anche se l’efficienza di un minatore rimane costante, l’aumento della difficoltà riduce il rendimento per unità di hash rate. Ciò spinge i minatori ad aggiornare continuamente le attrezzature per rimanere competitivi. Inoltre, anche le riduzioni delle ricompense dei blocchi (come l’halving di Bitcoin) e le fluttuazioni dei prezzi delle monete influiscono sulle entrate del mining. Pertanto, le condizioni generali della rete (difficoltà, prezzo delle monete, tasso di ricompensa) sono fattori esterni significativi nell’efficienza del mining.
Altri fattori: Anche l’ambiente operativo e la gestione influiscono sull’efficienza. Un raffreddamento adeguato impedisce ai minatori di surriscaldarsi e rallentarsi, aiutandoli a mantenere la massima efficienza. La struttura tariffaria e la stabilità del pool influiscono sui guadagni finali (l’utilizzo efficace degli hash inviati) e la manutenzione delle apparecchiature e i tassi di guasto incidono sui tempi di attività. Se i minatori vanno spesso offline o subiscono fluttuazioni dell’hash rate, l’efficienza media ne risente.

4. Strategie per migliorare l'efficienza mineraria

Tenendo presenti i fattori di cui sopra, i minatori e le mining farm possono adottare varie misure per aumentare l’efficienza:

Utilizza hardware di mining ad alta efficienza: L'aggiornamento ai dispositivi di ultima generazione con migliore efficienza energetica è il modo più diretto per aumentare l'efficienza complessiva. I minatori ASIC avanzati producono tassi di hash più elevati consumando meno energia. Sebbene il nuovo hardware possa essere costoso, il J/TH inferiore riduce in definitiva il costo di mining di ciascuna moneta. I minatori dovrebbero tenere d’occhio le nuove versioni e sostituire i dispositivi più vecchi con modelli più efficienti quando economicamente vantaggioso.
Ottimizza i costi dell'elettricità: Cercare fonti di elettricità stabili e a basso costo per ridurre le spese generali. I minatori su larga scala spesso si localizzano in aree con elettricità a basso costo o collaborano con centrali elettriche per utilizzare l’energia in eccesso. Ad esempio, l’utilizzo dell’energia idroelettrica, eolica o di altre fonti rinnovabili può ridurre sostanzialmente le spese per l’elettricità. Operare in orari non di punta o utilizzare il calore di scarto per il riscaldamento può migliorare il consumo energetico complessivo, riducendo così il costo di produzione per moneta.
Migliora il raffreddamento e il risparmio energetico: L'efficace progettazione del raffreddamento e il controllo ambientale garantiscono il funzionamento ottimale dei minatori. Le temperature elevate possono causare limitazioni, riduzione dell'efficienza o danni all'hardware. Le aziende minerarie utilizzano spesso la ventilazione forzata, il raffreddamento ad acqua o il raffreddamento ad immersione per mantenere gli impianti di perforazione freschi, stabilizzando i tassi di hashish e migliorando l'efficienza energetica. Alcuni nuovi minatori utilizzano il raffreddamento ad acqua o meno ventole per migliorare la dissipazione del calore e ridurre il consumo energetico. Anche la manutenzione ordinaria, la pulizia e la sostituzione di ventole o alimentatori obsoleti sono fondamentali per mantenere l'efficienza a lungo termine.
Adotta algoritmi e software ottimizzati: Le ottimizzazioni a livello di software possono anche aumentare l'efficienza. Ad esempio, l'utilizzo di software o firmware di mining ad alte prestazioni e implementazioni di algoritmi ottimizzati può aumentare l'hash rate o ridurre il consumo energetico. Alcuni firmware di terze parti possono indebolire i minatori ASIC per ridurre i consumi. Per il mining tramite GPU, la regolazione delle velocità di clock e delle tensioni o i parametri dell'algoritmo di ottimizzazione possono migliorare significativamente l'hash rate per watt. Garantire connessioni di rete stabili e ridurre al minimo le condivisioni rifiutate migliora ulteriormente il rapporto tra potenza hash valida e potenza totale. Queste sinergie hardware-software possono aiutare a ottenere una migliore efficienza dalle apparecchiature esistenti.
Pianificare le operazioni e la manutenzione: Il funzionamento e la gestione intelligenti massimizzano l'efficienza complessiva. Il monitoraggio delle prestazioni del minatore in tempo reale consente una rapida risoluzione dei problemi e riduce i tempi di inattività; operazioni di programmazione per sfruttare le oscillazioni della tariffa elettrica; e il ritiro delle macchine meno efficienti durante le recessioni del mercato contribuiscono a rendimenti migliori. L’iterazione e il miglioramento continui, mantenendo la flotta mineraria nella sua migliore configurazione, garantiscono un’elevata efficienza sostenuta nel lungo termine.

5. Minatori comuni ad alta efficienza e confronto delle prestazioni

Attualmente sul mercato sono disponibili diversi miner ASIC ad alta efficienza. Di seguito sono riportati esempi di modelli rappresentativi con parametri quali hash rate ed efficienza (utilizzo di energia), per confronto:

BitmainAntminer S21: Circa 200 TH/s, circa 3.500 W di consumo energetico e circa 17,5 J/TH. Lanciato alla fine del 2023, offre un sostanziale miglioramento dell’efficienza rispetto alla precedente generazione S19.
Bitmain Antminer S21 Pro: Fino a 234 TH/s con un'efficienza energetica di circa 15,0 J/TH. Si tratta di un aggiornamento rispetto all'S21, che offre tassi di hash più elevati a livelli di potenza comparabili, rendendolo uno dei migliori in termini di efficienza energetica.
Bitmain Antminer S21XP: Fino a 270 TH/s, riducendo ulteriormente l'efficienza a circa 13,5 J/TH. Ciò stabilisce un nuovo punto di riferimento per le piattaforme minerarie raffreddate ad aria. In confronto, il vecchio Antminer S19 XP offre 140 TH/s a circa 21,5 J/TH, indicando che il nuovo modello è più efficiente di oltre il 30%.
Bitdeer SEALMINER A2 Pro: Questa gamma ad alta efficienza è disponibile sia nella versione con raffreddamento ad aria che a liquido. Il modello raffreddato ad aria produce circa 255–270 TH/s, consumando circa 3.790–4.050 W (circa 14,9 J/TH). La versione raffreddata a liquido può superare i 500 TH/s a 7.450–7.900 W, anch'essa circa 14,9 J/TH. Questi dimostrano l’efficienza competitiva dei produttori emergenti.
MicroBT Whatsminer M60S+: Circa 212 TH/s, circa 3.600 W e ~17 J/TH. Essendo il fiore all'occhiello della serie M60, che utilizza la tecnologia chip da 5 nm, raggiunge meno di 20 J/TH, molto più avanti della precedente generazione M50 (circa 29 J/TH).
Canaan AvalonMiner A1566: Circa 185 TH/s a circa 3.420 W, con un rendimento di circa 18,5 J/TH. Rilasciato nel 2024, è finora il modello più efficiente di Canaan, segnando un notevole salto rispetto alle versioni precedenti.

I principali miner di oggi raggiungono comunemente circa 15 J/TH o anche meno. Quando selezionano un minatore, gli operatori dovrebbero considerare il budget, i prezzi dell’elettricità e la scala operativa insieme all’hash rate, al consumo energetico e all’efficienza energetica complessiva. Abbinando hardware di mining ad alta efficienza alle strategie di ottimizzazione sopra descritte, i miner possono massimizzare i rendimenti sulle proprie risorse e rimanere competitivi nel dinamico mondo del mining di criptovalute.

Riferimenti

D-Central：《Comprensione delle dinamiche energia-hashrate nel mining di Bitcoin》d-central.tech d-central.tech
Bitdeer:《Quanto tempo ci vuole per estrarre un Bitcoin?》bitdeer.com
Compass Mining:《Perché i costi energetici e l'efficienza della flotta mineraria sono cruciali per i minatori di Bitcoin》education.compassmining.io education.compassmining.io
CoinDesk:《L'efficienza delle macchine minerarie Bitcoin è raddoppiata in cinque anni》coindesk.com
EZ Blockchain:《Come scegliere l'attrezzatura per l'estrazione mineraria Bitcoin 2024》ezblockchain.net ezblockchain.net
Notizie finanziarie Investing.com：《Bitdeer lancia la nuova serie SEALMINER A2 Pro di minatori Bitcoin》cn.investing.com

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