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 produção obtida por unidade de entrada no processo de mineração. Em termos mais simples, ela mede a quantidade de criptomoeda ou lucro que pode ser gerada consumindo uma determinada quantidade de recursos (por exemplo, eletricidade ou capacidade de processamento). Este conceito avalia a relação entre entrada e saída na mineração: a entrada inclui custos de eletricidade, capacidade de processamento do 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, aumentando assim a lucratividade da mineração.

2. Métricas-chave

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

Taxa de Hash : A taxa de hash indica quantos cálculos de hash (tentativas de resolver o quebra-cabeça) um minerador consegue realizar por segundo, geralmente medidos em hashes por segundo (H/s). Para mineração de Bitcoin, TH/s (trilhões de hashes por segundo) é comumente usado. Quanto maior a taxa de hash, mais tentativas em um determinado período e maior a probabilidade de encontrar um bloco válido. No entanto, uma taxa de hash mais alta geralmente acarreta um maior consumo de energia, portanto, o consumo 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) usada pelo minerador durante a operação. O consumo de energia afeta diretamente os custos de mineração, já que 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 de energia e mais lucrativo.
Índice de Eficiência Energética (J/TH) : frequentemente expresso em joules por terahash, este é um dos indicadores mais cruciais da eficiência de um minerador. Ele reflete a quantidade de energia consumida por unidade de taxa de hash. É calculado dividindo-se 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 de energia do que um com 40 J/TH.

Nos últimos anos, a eficiência de hardware (J/TH) na mineração de Bitcoin melhorou significativamente. De cerca de 89 J/TH em 2018, a eficiência melhorou continuamente para cerca de 33 J/TH em 2023, o que significa que a quantidade de energia utilizada por terahash diminuiu cerca de 60%. Isso evidencia o rápido avanço tecnológico em hardware de mineração para melhorar a eficiência geral.

3. Principais fatores que afetam a eficiência da mineração

Vários fatores afetam a eficiência real da 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 muito mais eficientes do que as abordagens mais antigas de mineração com CPU ou GPU. Dispositivos mais novos utilizam processos e arquiteturas de fabricação de chips avançados para fornecer taxas de hash mais potentes com menor consumo de energia. Alguns dispositivos de última geração podem atingir cerca de 20 J/TH ou até menos, enquanto modelos mais antigos, de apenas alguns anos atrás, talvez exigissem de 80 a 100 J/TH. Portanto, a geração do hardware é um fator primordial: a atualização para dispositivos de maior eficiência pode melhorar significativamente tanto a eficiência quanto a lucratividade da mineração.
Custos de Energia : Os preços da eletricidade têm um impacto enorme na lucratividade da mineração. Mesmo que uma mineradora seja altamente eficiente em termos de hardware, tarifas de eletricidade elevadas podem corroer ou eliminar lucros. Normalmente, os custos de eletricidade constituem a maior parte das despesas operacionais na mineração. Consequentemente, as mineradoras frequentemente favorecem regiões com tarifas de eletricidade baixas ou utilizam fontes de energia renováveis ou excedentes. A mesma mineradora localizada em uma área com eletricidade a US$ 0,05/kWh será muito mais lucrativa do que em uma área que cobra US$ 0,15/kWh. Portanto, o preço da eletricidade e a estabilidade do fornecimento afetam diretamente a eficiência real da mineração (custo-benefício por unidade de produção).
Dificuldade e Competição da Rede : As blockchains ajustam periodicamente a dificuldade de mineração para manter uma taxa de produção de blocos constante. À medida que mais mineradores se juntam e a taxa de hash total da rede aumenta, a dificuldade da rede aumenta, reduzindo a quantidade de moedas que um único minerador pode produzir em um determinado período. Mesmo que a eficiência de um minerador permaneça constante, o aumento da dificuldade reduz o rendimento por unidade de taxa de hash. Isso leva os mineradores a atualizarem continuamente seus equipamentos para se manterem competitivos. Além disso, reduções na recompensa por bloco (como o halving do Bitcoin) e flutuações no preço das moedas também afetam a receita da mineração. Portanto, as condições gerais da rede (dificuldade, preço das moedas, 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 de velocidade dos mineradores, ajudando-os a manter a eficiência máxima. A estrutura de taxas e a estabilidade do pool afetam os lucros finais (a utilização efetiva dos hashes enviados), e a manutenção e as taxas de falhas dos equipamentos afetam o tempo de atividade. Se os mineradores ficam offline com frequência ou sofrem flutuações na taxa de hashes, a eficiência média é prejudicada.

4. Estratégias para melhorar a eficiência da mineração

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

Use hardware de mineração de alta eficiência : atualizar para dispositivos de última geração com melhor eficiência energética é a maneira mais direta de aumentar a eficiência geral. Mineradores ASIC avançados produzem taxas de hash mais altas e consomem menos energia. Embora novos hardwares possam ser caros, o menor J/TH reduz o custo de mineração de cada moeda. Os mineradores devem ficar de olho em novos lançamentos e substituir dispositivos mais antigos por modelos mais eficientes quando economicamente viável.
Otimize os custos de eletricidade : busque fontes de eletricidade estáveis e de baixo custo para reduzir os custos indiretos. Mineradores de grande porte frequentemente se instalam em áreas com eletricidade barata ou fazem parcerias com usinas de energia para usar o excedente de energia. Por exemplo, o uso de energia hidrelétrica, eólica ou outras fontes renováveis pode reduzir substancialmente os gastos com eletricidade. Operar fora do horário de pico ou usar calor residual para aquecimento pode melhorar o uso geral de energia, reduzindo assim o custo de produção por moeda.
Melhorar o resfriamento e a conservação de energia : Um projeto de resfriamento eficaz e o controle ambiental mantêm os mineradores operando em sua melhor forma. Altas temperaturas podem levar a estrangulamentos, redução da eficiência ou danos ao hardware. As fazendas de mineração frequentemente utilizam ventilação forçada, resfriamento a água ou resfriamento por imersão para manter as plataformas resfriadas, estabilizando as taxas de hash e melhorando a eficiência energética. Alguns novos mineradores utilizam resfriamento a água ou menos ventiladores para melhorar a dissipação de calor e reduzir o consumo de energia. Manutenção de rotina, limpeza e substituição de ventiladores ou fontes de alimentação antigos também são cruciais para manter a eficiência a longo prazo.
Adote 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 otimizadas de algoritmos pode aumentar a taxa de hash ou reduzir o consumo de energia. Certos firmwares de terceiros podem reduzir o clock de mineradores ASIC para reduzir o consumo. Para mineração por GPU, ajustar a velocidade e a voltagem do clock ou ajustar os parâmetros do algoritmo pode melhorar significativamente a taxa de hash por watt. Garantir conexões de rede estáveis e minimizar os compartilhamentos rejeitados melhora ainda mais a relação entre a potência de hash válida e a potência de hash total. Essas sinergias entre hardware e software podem ajudar a extrair maior eficiência dos equipamentos existentes.
Planeje Operações e Manutenção : Operação e gerenciamento inteligentes maximizam a eficiência geral. Monitorar o desempenho do minerador em tempo real permite a rápida solução de problemas e reduz o tempo de inatividade; programar operações para capitalizar as flutuações da tarifa de energia; e aposentar máquinas menos eficientes durante períodos de baixa do mercado contribuem para melhores retornos. A iteração e a melhoria contínuas, mantendo a frota de mineração em sua melhor configuração, garantem alta eficiência sustentada a longo prazo.

5. Mineradores comuns de alta eficiência e comparação de desempenho

Diversos mineradores ASIC de alta eficiência estão disponíveis no mercado. Abaixo, 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 anterior, S19.
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 potência comparáveis, tornando-o um dos melhores em termos de 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 padrão para equipamentos de mineração refrigerados a ar. Em comparação, o antigo Antminer S19 XP 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 está disponível 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 (aproximadamente 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 modelos demonstram eficiência competitiva em relação a fabricantes emergentes.
MicroBT Whatsminer M60S+ : Cerca de 212 TH/s, cerca de 3.600 W e ~17 J/TH. Como carro-chefe da série M60, que utiliza tecnologia de chip de 5 nm, ele atinge menos de 20 J/TH, muito à frente da geração anterior M50 (cerca de 29 J/TH).
Canaan AvalonMiner A1566 : Cerca de 185 TH/s a aproximadamente 3.420 W, gerando cerca de 18,5 J/TH. Lançado em 2024, é o modelo mais eficiente da Canaan até o momento, marcando um salto notável em relação às versões anteriores.

Os principais mineradores atuais geralmente alcançam 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, além da 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 sobre seus recursos e permanecer competitivos no mundo dinâmico da mineração de criptomoedas.

Referências

D-Central: Compreendendo a dinâmica da relação energia-hash na mineração de Bitcoin. d-central.tech d-central.tech
Bitdeer：《Quanto tempo leva para minerar um Bitcoin?》 bitdeer.com
Compass Mining: Por que os custos de energia e a eficiência da frota de mineração são cruciais para os mineradores de Bitcoin. education.compassmining.io education.compassmining.io
CoinDesk：《A eficiência da máquina de mineração de Bitcoin dobrou em cinco anos》  coindesk.com
EZ Blockchain: Como escolher equipamentos de mineração de Bitcoin em 2024 ezblockchain.net ezblockchain.net
Notícias financeiras do Investing.com: Bitdeer lança a nova série SEALMINER A2 Pro de mineradores de Bitcoin cn.investing.com