Eficiência de mineração: o que é e como medi-la?

1. Definição de Eficiência de Mineração

A eficiência da mineração de criptomoedas geralmente se refere à saída obtida por unidade de entrada no processo de mineração. Em termos mais simples, ela mede quanta criptomoeda ou lucro pode ser gerado consumindo uma certa quantidade de recursos (por exemplo, eletricidade ou poder computacional). Este conceito avalia a relação entre entrada e saída na mineração: a entrada inclui custos de eletricidade, poder computacional de hardware, etc., enquanto a saída é a quantidade ou valor das moedas mineradas. Quanto maior a eficiência da mineração, mais moedas podem ser mineradas ou maior o retorno obtido com a mesma quantidade de recursos, melhorando assim a lucratividade da mineração.

2. Métricas Chave

A eficiência da mineração envolve várias métricas técnicas que, juntas, determinam o desempenho e a eficiência do dispositivo de mineração:

• Taxa de Hash (Hash Rate): A taxa de hash indica quantas operações de hash (tentativas de resolver o enigma) um minerador pode realizar por segundo, geralmente medida em hashes por segundo (H/s). Para a mineração de Bitcoin, TH/s (trilhões de hashes por segundo) é comumente usado. Quanto maior a taxa de hash, mais tentativas dentro de um determinado tempo e maior a probabilidade de encontrar um bloco válido. No entanto, uma taxa de hash mais alta geralmente vem com um consumo de energia maior, então o uso de energia também deve ser considerado para avaliar a eficiência.

• Consumo de Energia: O consumo de energia refere-se à quantidade de eletricidade (medida em watts, W) utilizada pelo minerador em funcionamento. O consumo de energia afeta diretamente os custos de mineração, pois a eletricidade é uma das principais despesas. O consumo de energia e a taxa de hash são avaliados em conjunto: se dois mineradores têm a mesma taxa de hash, aquele com menor consumo de energia é mais eficiente em termos energéticos e mais lucrativo.

• Taxa de Eficiência Energética (J/TH): Frequentemente expressa em joules por terahash, este é um dos indicadores mais cruciais da eficiência de um minerador. Ele reflete quanta energia é consumida por unidade de taxa de hash. É calculado dividindo o consumo de energia pela taxa de hash do minerador. Por exemplo, um minerador que consome 3.250 W a 110 TH/s tem uma eficiência de cerca de 29,5 J/TH. Um número menor indica maior eficiência (ou seja, menos joules consumidos por hash). Um minerador com 20 J/TH é duas vezes mais eficiente em termos energéticos do que um com 40 J/TH.

Nos últimos anos, a eficiência do hardware (J/TH) na mineração de Bitcoin melhorou significativamente. De cerca de 89 J/TH em 2018, a eficiência melhorou constantemente para cerca de 33 J/TH em 2023, o que significa que a quantidade de energia usada por terahash diminuiu em aproximadamente 60%. Isso destaca o rápido avanço tecnológico no hardware de mineração para melhorar a eficiência geral.

3. Principais Fatores que Afetam a Eficiência da Mineração

Vários fatores afetam a eficiência real de mineração que os mineradores podem alcançar:

• Desempenho e Tipo de Hardware: O design e o hardware do próprio dispositivo de mineração determinam sua eficiência. Os mineradores ASIC modernos são ordens de grandeza mais eficientes do que as abordagens mais antigas de mineração com CPU ou GPU. Dispositivos mais novos usam processos e arquiteturas avançadas de fabricação de chips para fornecer taxas de hash mais poderosas com menor consumo de energia. Alguns dispositivos de próxima geração podem atingir cerca de 20 J/TH ou até menos, enquanto modelos mais antigos de apenas alguns anos atrás podem ter exigido 80–100 J/TH. Assim, a geração do hardware é um fator primário: a atualização para dispositivos de maior eficiência pode melhorar significativamente tanto a eficiência da mineração quanto a lucratividade.

• Custos de Energia: Os preços da eletricidade têm um impacto enorme na lucratividade da mineração. Mesmo que um minerador seja altamente eficiente em termos de hardware, altas taxas de eletricidade podem corroer ou eliminar os lucros. Tipicamente, os custos de eletricidade formam a maior parte das despesas operacionais na mineração. Consequentemente, os mineradores frequentemente favorecem regiões com baixas taxas de eletricidade ou usam fontes de energia renovável ou excedente. O mesmo minerador localizado em uma área com eletricidade a $0,05/kWh será muito mais lucrativo do que em uma área que cobra $0,15/kWh. Assim, o preço da eletricidade e a estabilidade do fornecimento afetam diretamente a eficiência real da mineração (custo-benefício por unidade de saída).

• Dificuldade da Rede e Concorrência: As blockchains ajustam periodicamente a dificuldade de mineração para manter uma taxa constante de produção de blocos. À medida que mais mineradores se juntam e a taxa de hash total da rede aumenta, a dificuldade da rede sobe, reduzindo a quantidade de moedas que um único minerador pode produzir em um determinado tempo. Mesmo que a eficiência de um minerador permaneça constante, o aumento da dificuldade diminui o rendimento por unidade de taxa de hash. Isso impulsiona os mineradores a atualizar continuamente o equipamento para permanecerem competitivos. Além disso, as reduções na recompensa por bloco (como o halving do Bitcoin) e as flutuações de preço das moedas também afetam a receita da mineração. Assim, as condições gerais da rede (dificuldade, preço da moeda, taxa de recompensa) são fatores externos significativos na eficiência da mineração.

• Outros Fatores: O ambiente operacional e a gestão também influenciam a eficiência. O resfriamento adequado evita o superaquecimento e a limitação dos mineradores, ajudando-os a manter a máxima eficiência. A estrutura de taxas do pool e a estabilidade afetam os ganhos finais (a utilização efetiva dos hashes submetidos), e a manutenção do equipamento e as taxas de falha afetam o tempo de atividade. Se os mineradores ficam frequentemente offline ou experimentam flutuações na taxa de hash, a eficiência média é prejudicada.

4. Estratégias para Melhorar a Eficiência da Mineração

Com os fatores acima em mente, os mineradores e as fazendas de mineração podem tomar várias medidas para aumentar a eficiência:

1. Utilizar Hardware de Mineração de Alta Eficiência: A atualização para dispositivos de última geração com melhor eficiência energética é a forma mais direta de aumentar a eficiência geral. Os mineradores ASIC avançados produzem taxas de hash mais altas consumindo menos energia. Embora o hardware novo possa ser caro, o menor J/TH acaba reduzindo o custo de mineração de cada moeda. Os mineradores devem ficar atentos aos novos lançamentos e substituir dispositivos mais antigos por modelos mais eficientes quando for economicamente viável.

2. Otimizar Custos de Eletricidade: Buscar fontes de eletricidade estáveis e de baixo custo para reduzir despesas gerais. Mineradores de grande escala frequentemente se localizam em áreas com eletricidade barata ou fazem parcerias com usinas para usar energia excedente. Por exemplo, o uso de energia hidrelétrica, eólica ou outras energias renováveis pode reduzir substancialmente as despesas com eletricidade. Operar fora do horário de pico ou usar o calor residual para aquecimento pode melhorar o uso geral de energia, reduzindo assim o custo de produção por moeda.

3. Melhorar o Resfriamento e a Conservação de Energia: Um design de resfriamento e controle ambiental eficazes mantêm os mineradores funcionando em seu melhor desempenho. Altas temperaturas podem levar à limitação, menor eficiência ou danos ao hardware. As fazendas de mineração frequentemente utilizam ventilação forçada, resfriamento a água ou resfriamento por imersão para manter as plataformas frias, estabilizando as taxas de hash e melhorando a eficiência energética. Alguns mineradores novos usam resfriamento a água ou menos ventiladores para melhorar a dissipação de calor e reduzir o consumo de energia. A manutenção de rotina, a limpeza e a substituição de ventiladores ou fontes de alimentação antigos também são cruciais para manter a eficiência a longo prazo.

4. Adotar Algoritmos e Software Otimizados: Otimizações em nível de software também podem aumentar a eficiência. Por exemplo, o uso de software ou firmware de mineração de alto desempenho e implementações de algoritmos otimizadas pode aumentar a taxa de hash ou reduzir o uso de energia. Certos firmwares de terceiros podem diminuir o clock dos mineradores ASIC para reduzir o consumo. Para a mineração de GPU, ajustar as velocidades de clock e as voltagens ou ajustar os parâmetros do algoritmo pode melhorar significativamente a taxa de hash por watt. Garantir conexões de rede estáveis e minimizar shares rejeitados melhora ainda mais a relação entre o poder de hash válido e o total. Essas sinergias hardware-software podem ajudar a extrair melhor eficiência do equipamento existente.

5. Planejar Operações e Manutenção: Operação e gestão inteligentes maximizam a eficiência geral. Monitorar o desempenho do minerador em tempo real permite a solução rápida de problemas e reduz o tempo de inatividade; programar operações para capitalizar as flutuações da tarifa de eletricidade; e aposentar máquinas menos eficientes durante crises de mercado contribuem para melhores retornos. A iteração e o aprimoramento contínuos, mantendo a frota de mineração em sua melhor configuração, garantem alta eficiência sustentada a longo prazo.

5. Mineradores de Alta Eficiência Comuns e Comparação de Desempenho

Vários mineradores ASIC de alta eficiência estão atualmente disponíveis no mercado. Abaixo estão exemplos de modelos representativos com parâmetros como taxa de hash e eficiência (uso de energia), para comparação:

• Bitmain Antminer S21: Aproximadamente 200 TH/s, cerca de 3.500 W de consumo de energia, e cerca de 17,5 J/TH. Lançado no final de 2023, oferece uma melhoria substancial na eficiência em relação à geração S19 anterior.

• Bitmain Antminer S21 Pro: Até 234 TH/s com uma eficiência energética de cerca de 15,0 J/TH. Esta é uma atualização do S21, oferecendo taxas de hash mais altas em níveis de energia comparáveis, tornando-o um dos melhores em eficiência energética.

• Bitmain Antminer S21 XP: Até 270 TH/s, reduzindo ainda mais a eficiência para cerca de 13,5 J/TH. Isso estabelece um novo marco para plataformas de mineração refrigeradas a ar. Em comparação, o Antminer S19 XP mais antigo oferece 140 TH/s a cerca de 21,5 J/TH, indicando que o novo modelo é mais de 30% mais eficiente.

• Bitdeer SEALMINER A2 Pro: Esta linha de alta eficiência vem em versões refrigeradas a ar e a líquido. O modelo refrigerado a ar produz cerca de 255–270 TH/s, consumindo cerca de 3.790–4.050 W (cerca de 14,9 J/TH). A versão refrigerada a líquido pode exceder 500 TH/s a 7.450–7.900 W, também cerca de 14,9 J/TH. Estes demonstram eficiência competitiva de fabricantes emergentes.

• MicroBT Whatsminer M60S+: Cerca de 212 TH/s, cerca de 3.600 W, e ~17 J/TH. Como o carro-chefe da série M60, que usa tecnologia de chip de 5 nm, ele atinge menos de 20 J/TH, muito à frente da geração M50 anterior (cerca de 29 J/TH).

• Canaan AvalonMiner A1566: Cerca de 185 TH/s a aproximadamente 3.420 W, rendendo cerca de 18,5 J/TH. Lançado em 2024, é o modelo mais eficiente da Canaan até agora, marcando um salto notável em relação às suas versões anteriores.

Os mineradores líderes de hoje geralmente atingem cerca de 15 J/TH ou até menos. Ao selecionar um minerador, os operadores devem considerar o orçamento, os preços da eletricidade e a escala operacional, juntamente com a taxa de hash, o consumo de energia e a eficiência energética geral. Ao combinar hardware de mineração de alta eficiência com as estratégias de otimização descritas acima, os mineradores podem maximizar o retorno de seus recursos e permanecer competitivos no mundo dinâmico da mineração de criptomoedas.

Referências

1. Bitdeer：《How long does it take to mine one Bitcoin?》bitdeer.com
2. Compass Mining：《Why Energy Costs and Mining Fleet Efficiency are crucial for Bitcoin Miners》education.compassmining.io education.compassmining.io
3. CoinDesk：《Bitcoin Mining Machine Efficiency Doubled in Five Years》coindesk.com
4. EZ Blockchain：《How To Choose Bitcoin Mining Equipment 2024》ezblockchain.net ezblockchain.net
5. Investing.com Financial News：《Bitdeer Launches the New SEALMINER A2 Pro Series of Bitcoin Miners》cn.investing.com