Guía para que los mineros de Bitcoin y la red eléctrica se beneficien mutuamente de la respuesta a la demanda
La red eléctrica es un sistema complejo con una producción de energía diversa y una demanda fluctuante. Durante más de un siglo, las fuentes de energía tradicionales se encargaron de proporcionar un suministro predecible, flexible y constante para satisfacer la demanda de la red eléctrica. Con nuevas fuentes de energía que aportan más imprevisibilidad, la red se ha fracturado y se ha vuelto inestable, dejando espacio para el arbitraje. La respuesta a la demanda (RD) incentiva a los consumidores de electricidad a ajustar su comportamiento y adaptar mejor su demanda a la oferta de la red.
La minería de bitcoins está cambiando la respuesta a la demanda, y lo está haciendo a mayor escala y volumen. El momento y la forma en que los mineros de Bitcoin ajustan su consumo energético no tiene parangón en ninguna otra industria. Este artículo tratará sobre cómo la minería de Bitcoin es naturalmente simbiótica y sinérgica con la red en evolución, cómo la minería puede resolver algunos de los puntos débiles de la red y cómo asegura un equilibrio fiable, flexible y estable entre demanda y suministro.
¿ Cómo funciona la red ?
El sistema de red eléctrica de Estados Unidos tiene casi un siglo de antigüedad, con una infraestructura diseñada en torno a la dependencia de los productores de energía que tratan de satisfacer directamente la demanda de los consumidores. Las centrales eléctricas generan electricidad y los transformadores aumentan el voltaje para que la electricidad pueda recorrer largas distancias a través de las líneas de transmisión, y luego otro transformador reduce el voltaje para satisfacer con seguridad las necesidades de los consumidores.
Uno de los principales problemas de este sistema es que siempre debe estar en equilibrio constante; si la energía producida por el lado de la oferta no es igual a la energía consumida por el lado de la demanda en tiempo real, la red se apaga o puede resultar dañada. Como actualmente no existe una forma escalable de almacenar el exceso de electricidad, la energía debe consumirse cuando se produce a demanda. Si un lado de la ecuación demanda-suministro es dinámico y fluctuante, el otro debe ser flexible para mantener el equilibrio activamente.
El principal indicador de este equilibrio es la frecuencia de la red eléctrica. En EE.UU., se mantiene siempre en torno a 60 Hz, aumentando ligeramente con la demanda baja y disminuyendo con la demanda alta. Se puede pensar en esta frecuencia como el latido de la red: las pequeñas desviaciones de esta frecuencia nominal son normales, mientras que las grandes pueden provocar apagones e interrupciones.
Muchas variables deben coexistir armoniosamente para mantener la frecuencia en un estado estable. Sin embargo, a medida que más recursos intermitentes se conectan a la red y sustituyen a las fuentes tradicionales, mantener la frecuencia nominal se convierte en un reto y se necesitan soluciones más sofisticadas.
En la red actual, hay dos grandes tipos de carga eléctrica. El primero, la "carga base", proporciona una producción constante y continua necesaria para satisfacer el nivel mínimo de demanda; dos ejemplos son el carbón y la energía nuclear. El otro tipo es la "carga intermitente". Esta carga intermitente fluctúa, creando un suministro de energía impredecible; dos ejemplos principales son la energía solar y la eólica.
Las fluctuaciones diarias, mezcladas con el cambio de las estaciones, hacen que estas fuentes de energía sean intermitentes, introduciendo tensiones en la red. Antes de la generalización de la energía solar residencial e industrial, la curva de demanda de energía era predecible, y los productores de electricidad tenían una demanda más previsible. Ahora que la energía solar produce una gran cantidad de energía al mediodía, la curva ha cambiado. Se crea un periodo dramático en el que la producción tiene que aumentar rápidamente.
Los momentos de demanda inusualmente alta o "punta", por ejemplo durante fenómenos meteorológicos adversos como una tormenta invernal o un día caluroso de verano, requieren una energía adicional rápida y flexible para complementar la carga base. Las centrales de pico entran en funcionamiento para ayudar a resolver las fluctuaciones drásticas de la curva de demanda. Como son bastante caras y menos eficientes que las centrales de carga base, suelen utilizarse sólo ocasionalmente.
¿ Qué es la respuesta a la demanda ?
La respuesta a la demanda (RD) consiste en restringir o reducir el consumo de electricidad durante los picos de demanda. Es una oportunidad para que las empresas sean compensadas por devolver energía a la red. Actualmente, hay dos sectores que utilizan la respuesta a la demanda: el residencial y el comercial.
Respuesta a la demanda residencial
Las compañías eléctricas y los proveedores de servicios públicos suelen ofrecer opciones de ahorro, como tarifas eléctricas reducidas durante las horas valle, para incentivar a los clientes residenciales a limitar el consumo durante las horas punta. Algunos clientes residenciales aprovechan la RD a través de programas que permiten a los proveedores de electricidad acceder a sus termostatos inteligentes. Los propietarios de instalaciones solares a menudo van un paso más allá, aprovechando la generación doméstica para reducir las facturas de electricidad durante los picos de demanda o incluso obteniendo ingresos por la venta de esta energía a la red.
Este nuevo giro hacia la generación de energía distribuida tiene algunas consecuencias imprevistas. La respuesta a la demanda residencial y los paneles solares han dado lugar a lo que se conoce como curva del pato, que representa una reducción de la producción neta de energía (se explica más adelante). La energía solar devuelve energía a la red a mediodía, obligando a otros productores a cerrar. La curva de pato representa interrupciones significativas en las redes, haciendo que la curva de demanda sea más pronunciada. En última instancia, esto significa que otros productores de energía deben aumentar rápidamente la producción de energía, empujando a algunos productores a sus límites.
Respuesta a la demanda comercial
A nivel industrial, la respuesta a la demanda permite a los consumidores de energía restringir y reducir los costes de electricidad a escala. Los consumidores de alta potencia pueden reducir los gastos generales mensuales optando por participar en programas de RD. Una forma de hacerlo es a través de un proveedor de servicios de reducción (CSP).
Proveedor de Servicios de Reducción (PSC)
Los PSC permiten a los consumidores de electricidad participar en programas de respuesta a la demanda. Según el programa, pueden pagar a los consumidores de energía para que reduzcan o estén disponibles para el uso durante determinados eventos. Un pico en la demanda provoca altos costes de electricidad, y el CSP ayuda a los inscritos a anticiparse a estos eventos de emergencia a través de alertas y monitorización del sistema.
Sólo determinados sectores pueden participar eficazmente en la RD, con cuatro factores clave a tener en cuenta: el coste de reaccionar, el tiempo de reacción, la disponibilidad y la granularidad. Arcane Research profundiza en estas propiedades, pero he aquí dos breves ejemplos.
Los centros de datos son grandes consumidores de energía que pueden sufrir restricciones. Si el centro de datos se apaga, los procesos esenciales se detendrán, suponiendo que las cargas de trabajo del servidor no sean de alta disponibilidad. Aunque los centros de datos pueden reducir rápidamente su consumo con precisión, reaccionar les cuesta mucho.
Plantas de producción como las de aluminio, acero y fabricantes industriales pueden utilizar la RD, pero no sin coste. El precio de la reducción debe compensar el coste de producción. El coste de la reducción, el tiempo de reacción y el punto del proceso de producción en el que se encuentra la planta son factores que influyen en la RD. Es probable que las plantas de producción necesiten más tiempo para funcionar si reducen el suministro.
Bitcoin y la respuesta a la demanda
La minería de Bitcoin tiene propiedades que pocos consumidores de energía tienen a escala. Los mineros pueden desconectarse rápidamente sin afectar a la red Bitcoin, proporcionando energía a la red en un momento dado y creando una reserva de electricidad de emergencia. Aunque la restricción no es nueva, no ha estado disponible a esta escala con tanta precisión. La minería de Bitcoin, como nueva herramienta de respuesta a la demanda, básicamente actualiza y proporciona un sistema operativo a la centenaria red eléctrica.
Las instalaciones mineras tienen una ventaja a la hora de restringir porque los usuarios no se ven directamente afectados. Esto permite dos fuentes de ingresos: las recompensas por bloque al apoyar la red Bitcoin y los dólares de respuesta a la demanda.
"La respuesta a la demanda es la clave para liberar el poder de las cargas flexibles para nuestros sistemas de red. Los mineros de Bitcoin son más sensibles y actúan con mayor rapidez que cualquier otro tipo de carga industrial, comercial o residencial, lo que los asemeja a una batería de demanda. Nuestra red eléctrica de Texas y otras del país se están adaptando para dar cabida a una combinación energética más diversa, que incluye fuentes de energía más intermitentes. La minería de Bitcoin puede funcionar como una herramienta de respuesta a la demanda mejor y más rápida que puede actuar esencialmente como almacenamiento de baterías o planta de energía auxiliar, desempeñando un papel importante en la estabilización de la red." -
Coste de reacción
Por lo general, una empresa sólo reducirá su consumo eléctrico si le resulta económicamente beneficioso hacerlo desde la perspectiva del coste de oportunidad. En otras palabras, los pagos de los proveedores de servicios públicos por reducir el consumo de electricidad como parte de la respuesta a la demanda deben ser superiores a su coste de reacción (o de mantener su actividad cotidiana como de costumbre).
Al reducir el consumo, no se incurre en ningún coste real, ya que los mineros simplemente se apagan. La gente confía en los servicios basados en la nube, por lo que si un centro de datos se reduce, los consumidores pueden verse afectados (imagínese si Netflix se desconecta durante 6 horas). Con los mineros Bitcoin, no hay coste para la instalación, y es trivial encender y apagar los mineros con el software adecuado. Tampoco hay coste para la red; la dificultad cambia (en dos semanas), y otros mineros recogen el hashrate para el siguiente bloque. Los mineros cambiarán entre la restricción y la minería en función de lo que les resulte más rentable.
Tiempo de reacción
Los mineros de Bitcoin pueden reaccionar inmediatamente cuando se produce un pico de demanda. Mientras que algunas fábricas tardan horas o días en reducir su producción, un minero puede desconectarse a distancia en menos de 60 segundos. Este tiempo de reacción se presta a un nuevo espectro de respuesta rápida a la demanda, allanando el camino para programas más agresivos en ERCOT, PJM y NYISO. Si se produce un fenómeno meteorológico, los mineros pueden prepararse para reducir el suministro mientras siguen extrayendo. Si se produce un cierre de emergencia de última hora con poca antelación, los mineros o las instalaciones que participan en la respuesta a la demanda pueden desviar rápidamente la energía hacia donde se necesite.
Además, las soluciones automatizadas por capas de software están mejorando aún más el tiempo de reacción.
Disponibilidad
Cuando los clientes pueden reducir su consumo sin interrumpir su actividad diaria, la disponibilidad es máxima. Si un proceso funciona continuamente a pleno rendimiento, siempre podrá reducir el consumo y devolver esa energía adicional a la red en momentos de tensión. Cuanto mayor sea la disponibilidad de la energía, más estable y adecuado será el sector para su uso como DR.
Bitcoin necesita un consumo de energía constante para que la minería sea rentable. Los mineros están continuamente trabajando para alcanzar su ROI. La economía de la minería es tal que cada diez minutos se extrae un bloque basado en la suerte, y si el minero no está conectado, pierde beneficios potenciales. El continuo crecimiento de la tecnología y la competencia también aumentan la velocidad a la que un minero pierde el precio en el mercado. Los mineros tienden a conectar los ASIC rápidamente por estas razones específicas. Cuando un CSP u otra entidad solicita un recorte, la disponibilidad casi siempre está ahí, por lo que es especialmente alta.
Granularidad
En una instalación minera, los recortes pueden ejecutarse individualmente en tantas máquinas como se desee y necesite. Por lo tanto, es muy granular hasta niveles de máquina individual, tan bajos como unos pocos kilovatios. Este control sobre la potencia y el hashrate de cada minero permite a las minas de Bitcoin ajustarse al detalle preciso y a la potencia necesaria. Si hay una instalación de 2 megavatios, y la red sólo necesita 1 megavatio, los operadores de los mineros pueden apagar 1 MW de máquinas o reducirlas todas al 50% de potencia. Si algunas máquinas son menos eficientes, pueden desconectarse primero, dejando en funcionamiento las más eficientes.
La mejor herramienta de equilibrio de carga
Combinando el bajo coste de reacción, el rápido tiempo de reacción, la alta disponibilidad y una escala infinitamente granular: se obtiene una herramienta de equilibrio de red extremadamente potente. El continuo crecimiento del hashrate implica un aumento de la amplitud y profundidad del mercado. La amplitud se traduce en una mayor difusión y saturación del hashrate en todo el mundo, lo que ofrece la oportunidad de una mayor restricción. La profundidad significa un aumento de la potencia y la capacidad de las minas.
Esta industria en rápido crecimiento y la herramienta de respuesta a la demanda más potente conocida hasta la fecha crean una nueva forma de suministrar energía a la red en momentos de estrés. La expansión de la industria minera de Bitcoin y la precisa herramienta de respuesta a la demanda abren la puerta a una red eléctrica más estable y barata.
Los beneficios son muy volátiles en la industria minera, y las dificultades siguen aumentando a medida que se incorporan más mineros, lo que reduce los márgenes y crea una carrera hacia cero en los precios de la energía. Esta volatilidad la convierte en una industria difícil, por lo que ahorrar costes siempre que sea posible es algo que deben hacer todos los participantes.
Riot, la mayor minera de Texas, publicó un informe en el que mostraba que la reducción de la producción durante un evento de respuesta a una emergencia por calor en verano aportó muchos más beneficios que lo que se podría haber hecho solo con los mineros. En julio de 2022, el minero produjo 318 BTC al tiempo que reducía y devolvía energía a la red. Según Riot, la actividad de restricción dio lugar a créditos de energía de 9,5 millones de dólares, o alrededor de 439 BTC. En total, el equivalente a unos 757 BTC y el pago de la electricidad de todo el mes. Esto supone un aumento del 180% respecto al mes anterior.
Estas situaciones de emergencia se producen varias veces al año. Otras técnicas de restricción, como Peak Avoidance, presentan oportunidades semanales y podrían reportar más beneficios a largo plazo. El informe de Arcane Research sobre la minería de Bitcoin y la red energética estudió el efecto de la reducción del porcentaje de energía y lo que esto supone para los beneficios de los mineros. El estudio se llevó a cabo en el oeste de Texas utilizando generación eólica y solar, y demostró que un 95% de tiempo de actividad se traducía en unos precios medios de la electricidad significativamente más bajos. Con un tiempo de actividad del 100%, los costes de electricidad habrían dado lugar a un rendimiento de la inversión de 6.203 días, mientras que el 95% resultó ser un punto dulce de 502 días.
¿Por qué deben participar las empresas mineras en la respuesta a la demanda?
La respuesta más sencilla es que es rentable. En un sector nuevo y en auge, la competencia siempre busca una ventaja. Aprovechar la capacidad de reducir el consumo durante los picos de demanda podría repercutir en el balance final y ahorrar costes. Ésta es sólo una de las herramientas que pueden cambiar la trayectoria de una explotación minera.
La red se beneficia de los mineros
Debido a sus propiedades, la minería de Bitcoin cambia significativamente la red eléctrica. Reduce la dependencia de la red de las centrales eléctricas y crea nuevas unidades de energía auxiliar.
La respuesta a la demanda interrumpe las centrales eléctricas
En la actualidad, las centrales eléctricas desempeñan el papel de recurso energético de reserva. Su funcionamiento es caro, ya que sólo se encienden cuando la demanda y la electricidad son elevadas. Además, a veces tardan en ponerse en marcha, por lo que necesitan un aviso previo. Los mineros de Bitcoin podrían sustituir a las centrales eléctricas y reducir el coste de las reservas de electricidad bajo demanda. En lugar de las costosas centrales eléctricas que sólo se encienden cuando la demanda es alta, las centrales auxiliares son de bajo coste y están disponibles para suministrar energía a la red en momentos de necesidad.
Los mineros crean centrales eléctricas auxiliares en la red
El gas varado es un excelente ejemplo de mineros de Bitcoin que crean y financian generadores de energía auxiliares. Debido a su ubicación, si un pozo de petróleo no tiene conexión con un gasoducto, es muy caro instalarlo. El pozo está limitado por la distancia a un gasoducto y por la cantidad que produce. Por eso, los mineros de Bitcoin, como Giga Energy, han instalado generadores in situ para producir energía y aprovechar lo que de otro modo habría sido gas quemado.
Pero ese generador tiene otro uso. Puede conectarse a la red eléctrica y responder a la demanda. Cuando la demanda es alta y los precios de la energía reducen los márgenes de beneficio, los mineros pueden reducir la producción y obtener créditos de energía para reducir costes. Esto se puede extrapolar a cualquier mercado en el que exista un arbitraje en los precios de la electricidad y una oportunidad de reducir costes mediante la reducción. Los mineros de Bitcoin crean centrales eléctricas auxiliares, financiándolas y creando una red más estable y barata.
El mundo está cambiando, y con los cambios en la producción de energía llegan nuevos e impredecibles cambios a la red. La respuesta a la demanda de los mineros de Bitcoin es muy económica y, de hecho, es una de las pocas industrias que pueden suministrar energía a gran escala cuando es necesario. Nadie lo vio venir, pero la minería de Bitcoin se ha convertido en una industria que crea oportunidades increíbles para que la red funcione de forma sinérgica con energías renovables más integradas a escala.
Se presentan nuevas e interesantes formas de amortiguar las curvas de demanda. Una red más fiable y segura parece posible con la respuesta a la demanda y el fomento de unidades de energía auxiliares financiadas a través de la minería de Bitcoin. La minería de Bitcoin es la mejor herramienta para proteger nuestra red eléctrica ahora y para las generaciones futuras.