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Warum Drehstromsysteme Bergbauunternehmen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen können, während die ASIC-Effizienz sinkt
Seit der Einführung des ersten ASIC-Miners im Jahr 2013 hat das Bitcoin-Mining exponentiell zugenommen, wobei die Effizienz von 1.200 J/TH auf nur noch 15 J/TH gestiegen ist. Obwohl diese Fortschritte auf verbesserte Chiptechnologie zurückzuführen sind, sind wir nun an die Grenzen siliziumbasierter Halbleiter gestoßen. Mit der weiteren Effizienzsteigerung muss der Fokus auf die Optimierung anderer Aspekte des Minings, insbesondere der Energieeinstellungen, verlagert werden.
Beim Bitcoin-Mining hat sich Drehstrom als bessere Alternative zu Wechselstrom etabliert. Da immer mehr ASICs für Drehstrom ausgelegt sind, sollte die zukünftige Mining-Infrastruktur die Implementierung eines einheitlichen 480-V-Drehstromsystems in Betracht ziehen, insbesondere angesichts dessen Verbreitung und Skalierbarkeit in Nordamerika.
Um die Bedeutung der Drehstromversorgung beim Bitcoin-Mining zu verstehen, muss man zunächst die Grundlagen von Einphasen- und Drehstromsystemen verstehen.
Einphasenstrom ist die gebräuchlichste Stromart in Wohnhäusern. Er besteht aus zwei Leitern: einem Phasenleiter und einem Neutralleiter. Die Spannung in einem Einphasensystem schwankt sinusförmig, wobei die zugeführte Leistung während jedes Zyklus zweimal einen Spitzenwert erreicht und dann auf null abfällt.
Stellen Sie sich vor, Sie schieben eine Person auf einer Schaukel an. Mit jedem Schubs schwingt die Schaukel vorwärts, dann rückwärts, erreicht ihren höchsten Punkt, fällt dann zu ihrem tiefsten Punkt zurück, und dann schieben Sie sie wieder an.
Ähnlich wie Schwingungen weisen auch einphasige Stromnetze Phasen maximaler und null Ausgangsleistung auf. Dies kann zu Ineffizienzen führen, insbesondere wenn eine stabile Stromversorgung erforderlich ist. Im privaten Bereich sind diese Ineffizienzen jedoch vernachlässigbar. Bei anspruchsvollen industriellen Anwendungen wie dem Bitcoin-Mining spielt dies hingegen eine entscheidende Rolle.
Drehstrom wird häufig in Industrie und Gewerbe eingesetzt. Er besteht aus drei Phasenleitungen und bietet eine stabilere und zuverlässigere Stromversorgung.
Nehmen wir das Beispiel mit der Schaukel: Drei Personen schieben die Schaukel an, aber in unterschiedlichen Zeitabständen. Eine Person schiebt die Schaukel an, sobald sie nach dem ersten Anschub langsamer wird, eine zweite, wenn sie ein Drittel des Weges zurückgelegt hat, und die dritte, wenn sie zwei Drittel zurückgelegt hat. Dadurch schaukelt die Schaukel gleichmäßiger und ruhiger, da sie ständig in unterschiedlichen Winkeln angeschoben wird, was eine kontinuierliche Bewegung gewährleistet.
Dreiphasen-Stromsysteme gewährleisten einen konstanten und ausgeglichenen Stromfluss und erhöhen dadurch Effizienz und Zuverlässigkeit, was insbesondere für Anwendungen mit hohem Strombedarf wie das Bitcoin-Mining von Vorteil ist.
Das Bitcoin-Mining hat seit seinen Anfängen einen langen Weg zurückgelegt, und der Strombedarf hat sich im Laufe der Jahre erheblich verändert.
Vor 2013 nutzten Miner CPUs und GPUs zum Bitcoin-Mining. Mit dem Wachstum des Bitcoin-Netzwerks und dem zunehmenden Wettbewerb revolutionierten ASIC-Miner (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen) den Markt. Diese Geräte sind speziell für das Bitcoin-Mining entwickelt und bieten unübertroffene Effizienz und Leistung. Allerdings verbrauchen sie immer mehr Strom, was Verbesserungen bei den Stromversorgungssystemen erforderlich macht.
Im Jahr 2016 erreichten die leistungsstärksten Mining-Maschinen eine Rechengeschwindigkeit von 13 TH/s und verbrauchten etwa 1.300 Watt. Obwohl das Mining mit dieser Ausrüstung nach heutigen Maßstäben extrem ineffizient war, war es damals aufgrund des geringen Wettbewerbs im Netzwerk profitabel. Um im heutigen wettbewerbsintensiven Umfeld jedoch einen angemessenen Gewinn zu erzielen, setzen institutionelle Miner mittlerweile auf Mining-Hardware mit einem Stromverbrauch von rund 3.510 Watt.
Da die Anforderungen an Leistung und Effizienz von ASICs für den Hochleistungsbergbau stetig steigen, werden die Grenzen einphasiger Stromversorgungssysteme deutlich. Der Umstieg auf Dreiphasenstrom ist daher ein logischer Schritt, um den wachsenden Energiebedarf der Branche zu decken.
Drehstrom mit 480 V ist in Nord- und Südamerika sowie anderen Regionen seit Langem Standard in der Industrie. Er ist aufgrund seiner zahlreichen Vorteile hinsichtlich Effizienz, Kosteneinsparungen und Skalierbarkeit weit verbreitet. Die Stabilität und Zuverlässigkeit von Drehstrom mit 480 V machen ihn ideal für Betriebe, die eine hohe Verfügbarkeit und Flotteneffizienz erfordern, insbesondere in einer Welt, in der sich die Weltwirtschaft halbiert.
Einer der Hauptvorteile von Drehstrom ist seine Fähigkeit, eine höhere Leistungsdichte zu liefern, wodurch Energieverluste reduziert und ein optimaler Betrieb der Bergbauausrüstung gewährleistet werden.
Darüber hinaus kann die Einführung eines Dreiphasen-Stromversorgungssystems zu erheblichen Einsparungen bei den Kosten der Strominfrastruktur führen. Weniger Transformatoren, weniger Verkabelung und ein geringerer Bedarf an Spannungsstabilisierungsanlagen tragen zur Senkung der Installations- und Wartungskosten bei.
Beispielsweise benötigt eine 17,3 kW starke Last bei 208 V Drehstrom 48 Ampere Strom. Bei einer Versorgungsspannung von 480 V sinkt die Stromaufnahme jedoch auf nur 24 Ampere. Durch die Halbierung des Stroms werden nicht nur die Leistungsverluste reduziert, sondern auch der Bedarf an dickeren und teureren Leitungen minimiert.
Mit der Ausweitung des Bergbaus ist die Möglichkeit, die Kapazität ohne wesentliche Änderungen an der Stromversorgungsinfrastruktur problemlos zu erhöhen, von entscheidender Bedeutung. Systeme und Komponenten, die für 480-V-Drehstrom ausgelegt sind, bieten eine hohe Verfügbarkeit und ermöglichen es Bergbauunternehmen, ihre Betriebe effizient zu skalieren.
Mit dem Wachstum der Bitcoin-Mining-Branche zeichnet sich ein klarer Trend hin zur Entwicklung von ASICs ab, die dem Dreiphasenstandard entsprechen. Die Auslegung von Mining-Anlagen mit einer 480-V-Dreiphasenkonfiguration löst nicht nur das aktuelle Effizienzproblem, sondern gewährleistet auch eine zukunftssichere Infrastruktur. Dadurch können Miner neue Technologien, die möglicherweise für die Kompatibilität mit Dreiphasenstrom ausgelegt sind, nahtlos integrieren.
Wie die folgende Tabelle zeigt, sind Immersionskühlung und Wasserkühlung hervorragende Methoden, um das Bitcoin-Mining zu skalieren und eine höhere Hash-Leistung zu erzielen. Um diese hohe Rechenleistung zu unterstützen, muss die Drehstromversorgung jedoch so konfiguriert sein, dass ein vergleichbarer Wirkungsgrad erhalten bleibt. Kurz gesagt: Dies führt zu höheren Betriebsgewinnen bei gleicher Gewinnspanne.
Die Umstellung auf ein Drehstromsystem erfordert sorgfältige Planung und Umsetzung. Nachfolgend sind die grundlegenden Schritte zur Implementierung von Drehstrom in Ihrem Bitcoin-Mining-Betrieb aufgeführt.
Der erste Schritt bei der Implementierung eines Drehstromsystems besteht darin, den Strombedarf Ihres Bergbaubetriebs zu ermitteln. Dies beinhaltet die Berechnung des Gesamtstromverbrauchs aller Bergbaugeräte und die Bestimmung der entsprechenden Systemkapazität.
Die Umrüstung Ihrer elektrischen Infrastruktur auf ein Drehstromsystem kann die Installation neuer Transformatoren, Leitungen und Leistungsschalter erfordern. Es ist unerlässlich, mit einem qualifizierten Elektriker zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass die Installation den Sicherheitsstandards und -vorschriften entspricht.
Viele moderne ASIC-Miner sind für den Betrieb mit Drehstrom ausgelegt. Ältere Modelle benötigen jedoch unter Umständen Modifikationen oder einen Stromwandler. Die Einrichtung Ihres Mining-Rigs für den Betrieb mit Drehstrom ist ein entscheidender Schritt für maximale Effizienz.
Um einen unterbrechungsfreien Betrieb im Bergbau zu gewährleisten, ist die Implementierung von Backup- und Redundanzsystemen unerlässlich. Dazu gehören die Installation von Notstromaggregaten, unterbrechungsfreien Stromversorgungen und Notstromkreisen zum Schutz vor Stromausfällen und Geräteausfällen.
Sobald ein Drehstromsystem in Betrieb ist, sind kontinuierliche Überwachung und Wartung entscheidend für eine optimale Leistung. Regelmäßige Inspektionen, Lastverteilung und vorbeugende Instandhaltung helfen, potenzielle Probleme zu erkennen und zu beheben, bevor sie den Betrieb beeinträchtigen.
Die Zukunft des Bitcoin-Minings liegt in der effizienten Nutzung von Stromressourcen. Da die Fortschritte in der Chiptechnologie an ihre Grenzen stoßen, wird die Optimierung der Stromversorgung immer wichtiger. Drehstrom, insbesondere 480-V-Systeme, bietet zahlreiche Vorteile, die das Bitcoin-Mining revolutionieren können.
Dreiphasen-Stromversorgungssysteme können den wachsenden Bedarf der Bergbauindustrie decken, indem sie eine höhere Leistungsdichte, verbesserte Effizienz, geringere Infrastrukturkosten und Skalierbarkeit bieten. Die Implementierung eines solchen Systems erfordert zwar sorgfältige Planung und Umsetzung, doch die Vorteile überwiegen die Herausforderungen bei Weitem.
Da die Bitcoin-Mining-Branche weiter wächst, könnte die Einführung von Drehstrom den Weg für einen nachhaltigeren und profitableren Betrieb ebnen. Mit der richtigen Infrastruktur können Miner das volle Potenzial ihrer Geräte ausschöpfen und im wettbewerbsintensiven Bitcoin-Mining-Markt weiterhin führend sein.
Dies ist ein Gastbeitrag von Christian Lucas von Bitdeer Strategy. Die geäußerten Meinungen sind ausschließlich seine eigenen und spiegeln nicht zwangsläufig die Ansichten von BTC Inc. oder des Bitcoin Magazine wider.