Les crypto-actifs tels que le bitcoin sont souvent critiqués pour leur consommation d'énergie supérieure à celle de pays entiers, en raison d'activités de "minage" à forte intensité énergétique. Cependant, d'autres crypto-actifs comme l'Ethereum consomment beaucoup moins d'énergie et de nombreuses opérations de minage de crypto-actifs utilisent des énergies renouvelables ou des énergies qui seraient autrement gaspillées, comme le gaz de torchère provenant des forages pétroliers.
Alors que les crypto-actifs sont de plus en plus largement adoptés, les responsables gouvernementaux recherchent des conseils pour éclairer les décisions politiques et garantir le développement responsable des crypto-actifs et des technologies blockchain sous-jacentes. Cet article donne un bref aperçu des facteurs qui déterminent la consommation d'énergie des crypto-actifs et examine un rapport du Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche évaluant les implications climatiques et énergétiques des crypto-actifs.
Qu'est-ce qui détermine la consommation d'énergie des crypto-actifs ?
La consommation d'énergie des crypto-actifs résulte principalement de la technologie blockchain sous-jacente et du processus par lequel de nouveaux blocs sont ajoutés à la blockchain. Une blockchain est un registre numérique distribué qui permet à des parties qui ne se font pas confiance de s'accorder sur la propriété et la distribution actuelles des actifs. Une partie ou un "nœud" du réseau distribué propose un bloc - un ensemble de transactions de crypto-actifs et/ou d'autres données - à ajouter à la blockchain et les autres nœuds vérifient la validité du bloc. Une fois que les nœuds sont parvenus à un consensus, le nouveau bloc est ajouté à la blockchain.
Certains crypto-actifs, comme le bitcoin, utilisent un mécanisme de consensus par preuve de travail (PoW) pour déterminer quel nœud est autorisé à ajouter le bloc suivant à la chaîne de blocs. Ce processus est appelé "minage" et consiste à présenter aux nœuds un problème de calcul difficile. Le premier nœud à résoudre le problème propose la solution aux autres nœuds, qui vérifient ensuite que la solution est valide. Une fois vérifié, le nouveau bloc est ajouté à la blockchain et le premier nœud à avoir trouvé la solution est récompensé, généralement par des unités du crypto-actif correspondant. Les crypto-actifs qui utilisent un algorithme PoW nécessitent une énergie substantielle pour (1) faire fonctionner les dispositifs informatiques qui tentent de résoudre le problème de calcul et (2) fournir un refroidissement pour compenser la chaleur générée par les dispositifs informatiques pendant leur fonctionnement.
D'autres crypto-actifs utilisent des mécanismes de consensus moins gourmands en énergie, tels que la preuve d'enjeu (PoS), pour déterminer quel nœud est autorisé à ajouter le bloc suivant à la blockchain. Dans un système PoS, au lieu de demander aux nœuds de résoudre des problèmes de calcul difficiles, un nœud est sélectionné de manière aléatoire sur la base du montant du crypto-actif "mis en jeu" avec le nœud. La blockchain Ethereum est la plus grande crypto-monnaie en termes de capitalisation boursière à utiliser un mécanisme de consensus PoS. Ethereum est passé de PoW à PoS lors d'une mise à jour du réseau connue sous le nom de "Merge" en septembre 2022, ce qui a permis de réduire la consommation d'énergie d'Ethereum d'environ 99,95 %.
Rapport du Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche
En septembre 2022, le Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche a publié un rapport examinant les implications climatiques et énergétiques des crypto-actifs. Ce rapport fait suite au décret 14067 du président Biden, publié en mars 2022, qui vise à garantir un développement responsable des actifs numériques et répond aux quatre principales questions posées dans le décret :
- Comment les actifs numériques affectent-ils l'utilisation de l'énergie, y compris la gestion et la fiabilité du réseau, les incitations et les normes en matière d'efficacité énergétique et les sources d'approvisionnement en énergie ?
- Quelle est l'ampleur des impacts climatiques, énergétiques et environnementaux des actifs numériques par rapport à d'autres utilisations de l'énergie, et quelles sont les innovations et les politiques nécessaires en matière de données sous-jacentes pour permettre des comparaisons solides ?
- Quelles sont les utilisations potentielles de la technologie blockchain qui pourraient soutenir la surveillance du climat ou les technologies d'atténuation ?
- Quelles sont les décisions politiques clés, les innovations essentielles, la recherche et le développement, et les outils d'évaluation nécessaires pour minimiser ou atténuer les conséquences des actifs numériques sur le climat, l'énergie et l'environnement ?
Principales conclusions du rapport
Les crypto-actifs consomment une quantité importante d'énergie, mais profitent également au réseau électrique
Le rapport estime que la consommation annuelle mondiale d'électricité pour les crypto-actifs se situera entre 120 et 240 milliards de kilowattheures en août 2022, soit au moins le double de l'estimation de 2018. Cela équivaut à 0,4 % à 0,9 % de la consommation annuelle d'électricité dans le monde, et à plus que la consommation annuelle d'électricité de nombreux pays comme l'Argentine ou l'Australie. On estime que les États-Unis accueillent environ un tiers des opérations mondiales liées aux crypto-actifs, qui consomment actuellement entre 0,9 % et 1,7 % de la consommation totale d'électricité aux États-Unis.
Le rapport s'inquiète du fait que la consommation d'électricité liée à l'exploitation des crypto-actifs peut avoir un impact négatif sur le réseau électrique. Toutefois, le rapport souligne également les avantages que les opérations d'extraction de crypto-actifs apportent au réseau électrique, notamment la possibilité d'utiliser les opérations d'extraction comme une ressource du réseau. Les installations minières de crypto-actifs peuvent rapidement moduler leurs opérations pour participer à des programmes de réponse à la demande et réduire instantanément leur consommation d'électricité pendant les périodes de forte demande pour aider à stabiliser le réseau. Par exemple, en juillet 2022, les températures élevées et la forte demande d'électricité prévue ont amené le Conseil de fiabilité de l'électricité du Texas (ERCOT) à déclarer un événement d'urgence sur le réseau, et les mineurs de bitcoins utilisant 1 GW d'énergie auraient répondu à la demande de réponse à la demande de l'ERCOT en réduisant l'utilisation de l'énergie pour le minage.
Le rapport reconnaît que la quasi-totalité de la consommation d'électricité des crypto-actifs est due à des mécanismes de consensus, le PoW étant celui qui consomme le plus d'énergie. En août 2022, on estimait que le Bitcoin représentait 60 à 77 % de la consommation totale d'électricité des crypto-actifs au niveau mondial, et que l'Ethereum représentait 20 à 39 % lorsque les deux crypto-actifs utilisaient le mécanisme de consensus PoW. Toutefois, ces chiffres ne tiennent pas compte de l'événement "Merge" de septembre 2022 pour la blockchain Ethereum, qui a fait chuter la consommation d'énergie d'Ethereum d'environ 99,95 %.
Certains crypto-actifs ont d'autres impacts environnementaux liés à la consommation d'énergie
Selon le rapport, la production mondiale d'électricité pour les crypto-actifs ayant les plus grandes capitalisations boursières a généré 140 ± 30 millions de tonnes métriques de dioxyde de carbone par an (MtCO2/an), soit environ 0,3 % des émissions annuelles mondiales de gaz à effet de serre (GES). Aux États-Unis, l'activité liée aux crypto-actifs est estimée à environ 25 à 50 millions de tonnes deCO2 par an, soit 0,4 % à 0,8 % des émissions totales de gaz à effet de serre du pays. Le rapport constate que les émissions de GES liées à la consommation d'électricité varient d'une région à l'autre, car certaines régions ont davantage recours à des combustibles fossiles à forte intensité de carbone, tandis que d'autres utilisent davantage le nucléaire et les sources d'énergie renouvelables.
Outre la consommation d'électricité et les émissions de gaz à effet de serre, le rapport note que les opérations d'extraction de crypto-actifs ont également un impact sur le bruit et l'eau au niveau local, les déchets électroniques, la pollution de l'air et d'autres pollutions liées à l'utilisation directe d'électricité d'origine fossile, ainsi que d'autres impacts sur l'air, l'eau et les déchets liés à l'utilisation de l'électricité du réseau. Le rapport recommande au gouvernement fédéral de prendre des mesures pour encourager et garantir un développement et une adoption responsables des crypto-actifs.
La blockchain, une technologie habilitante pour les marchés environnementaux et les ressources énergétiques distribuées
La blockchain et la technologie des registres distribués (DLT) peuvent avoir un rôle à jouer dans l'amélioration de l'infrastructure de marché pour une série de marchés, y compris les marchés environnementaux. Toutefois, la justification du remplacement des technologies d'infrastructure de marché existantes par la DLT dépendra du contexte des marchés spécifiques, y compris des coûts de changement. Le rapport souligne que, sur les marchés environnementaux en particulier, ceux qui proposent d'adopter la DLT doivent s'assurer que les avantages environnementaux sont clairs, par rapport à l'empreinte environnementale des technologies d'infrastructure de marché existantes. Le rapport recommande également aux adoptants de la DLT de s'assurer que l'empreinte environnementale de la DLT n'annule pas les avantages des produits de marché environnementaux associés.
Les cas d'utilisation émergents de la DLT comprennent la gestion de l'énergie pour les ressources énergétiques distribuées (DER) telles que les véhicules électriques, les piles à combustible, les systèmes de batteries résidentielles et commerciales et les systèmes d'énergie solaire. La DLT pourrait potentiellement servir de registre numérique pour l'enregistrement, l'authentification et la participation de ces DER dans un réseau intelligent, permettant des opérations de réseau flexibles au fur et à mesure de l'adoption d'énergies renouvelables plus variables. En outre, la DLT pourrait permettre la vérification en permettant aux opérateurs de réseaux et aux agrégateurs d'auditer, en temps réel, les services fournis par chaque DER au sein du pool grâce à l'analyse du grand livre distribué inviolable.
Recommandations du rapport
Afin de garantir un développement responsable des actifs numériques, le rapport recommande aux décideurs politiques de prendre en compte les facteurs suivants lors de l'élaboration de la législation et des décisions politiques relatives aux crypto-actifs :
1. Réduire au minimum les émissions de GES, les incidences sur la justice environnementale et les autres incidences locales des crypto-actifs
Le rapport suggère que l'Agence de protection de l'environnement (EPA), le ministère de l'énergie (DOE) et d'autres agences fédérales collaborent à l'élaboration de "normes de performance environnementale efficaces et fondées sur des données probantes pour la conception, le développement et l'utilisation responsables de technologies de crypto-monnaie respectueuses de l'environnement". Le rapport propose de fixer des normes relatives à l'intensité énergétique, à la consommation d'eau, à la production de bruit, à l'utilisation d'énergies propres par les opérateurs, ainsi que des normes qui se renforcent au fil du temps pour que la production supplémentaire d'énergie sans carbone corresponde à la charge électrique supplémentaire de ces installations, voire la dépasse. Si ces mesures s'avèrent inefficaces, le rapport recommande d'envisager des mesures exécutives et législatives pour limiter ou éliminer l'utilisation de mécanismes de consensus à forte intensité énergétique pour l'extraction de crypto-actifs.
2. Assurer la fiabilité de l'énergie
Le rapport recommande que le ministère de l'énergie se coordonne avec la Commission fédérale de réglementation de l'énergie, la North American Electric Reliability Corporation et ses entités régionales pour mener des évaluations de la fiabilité des opérations actuelles et prévues d'extraction de crypto-actifs sur la fiabilité et l'adéquation du réseau électrique. Si ces évaluations de fiabilité révèlent des risques actuels ou anticipés pour le réseau électrique en raison de l'exploitation des crypto-actifs, le rapport suggère d'élaborer, d'actualiser et d'appliquer des normes de fiabilité et des procédures d'exploitation d'urgence afin de garantir la fiabilité et l'adéquation du réseau en cas de croissance de l'exploitation des crypto-actifs.
3. Obtenir des données pour comprendre, surveiller et atténuer les impacts
Le rapport recommande que l'Energy Information Administration et d'autres agences fédérales collectent et analysent les informations provenant des mineurs de crypto-actifs et des services publics d'électricité en préservant la vie privée, afin de permettre des décisions fondées sur des données probantes concernant les implications des crypto-actifs sur l'énergie et le climat. Les données collectées pourraient porter sur l'utilisation de l'énergie par les mineurs, les accords d'achat d'électricité, les implications en matière de justice environnementale et la participation à la réponse à la demande. Le rapport propose également la création d'un sous-comité du Conseil national de la science et de la technologie chargé de coordonner avec d'autres agences concernées l'évaluation de la consommation d'énergie des principaux crypto-actifs.
4. Faire progresser les normes d'efficacité énergétique
Le rapport recommande à l'administration actuelle de collaborer avec le Congrès pour permettre au ministère de l'énergie et encourager d'autres régulateurs fédéraux à promulguer et à mettre à jour des normes d'économie d'énergie pour l'exploitation minière des crypto-actifs et les opérations connexes.
5. Encourager la transparence et l'amélioration des performances environnementales
Le rapport recommande que la National Science Foundation, le DOE, l'EPA et les autres agences concernées encouragent et soutiennent les priorités de recherche et de développement qui améliorent la durabilité environnementale des actifs numériques. Ces recherches pourraient inclure la modélisation de l'impact des crypto-actifs, l'évaluation de l'impact sur la justice environnementale et la compréhension des utilisations bénéfiques pour la gestion du réseau et l'atténuation des effets sur l'environnement.
