Ethereum zal +-99.95% minder energie verbruiken
Ethereum voltooit de overgang naar Proof-of-Stake in de komende maanden, wat een groot aantal verbeteringen met zich meebrengt waarover al jaren wordt getheoretiseerd. Maar nu de Beacon-keten een paar maanden loopt, kunnen we echt in de cijfers graven. Een gebied dat we graag willen verkennen, betreft nieuwe schattingen van het energieverbruik, aangezien we het proces van het besteden van de energie van een land aan consensus beëindigen.
Er zijn nog geen concrete statistieken over het energieverbruik (of zelfs maar over de hardware die wordt gebruikt), dus wat volgt is een schatting van het energieverbruik van de toekomst van Ethereum.
Omdat veel mensen meerdere validators gebruiken, heb ik besloten om het aantal unieke adressen dat geld heeft gestort te gebruiken als proxy voor het aantal servers dat er vandaag de dag is. Veel stakers hadden meerdere eth1-adressen kunnen gebruiken, maar dit compenseert grotendeels tegen degenen met overtollige opstellingen.
Op het moment van schrijven zijn er 140.592 validators van 16.405 unieke adressen. Dit wordt duidelijk sterk vertekend door uitwisselingen en staking-services, dus als je ze verwijdert, blijven 87.897 validators van huis uit. Als een gezond verstand, impliceert dit dat de gemiddelde huisbewoner 5.4 validators gebruikt, wat mij een redelijke schatting lijkt.
Energiebehoeften
Hoeveel stroom kost het om een beacon node (BN), 5.4 validator clients (VC) en een eth1 full-node te draaien? Als ik mijn persoonlijke opstelling als basis gebruik, is hij ongeveer 15 watt. Joe Clapis (een Rocket Pool-ontwikkelaar) heeft onlangs 10 VC’s, een Nimbus BN en een Geth full node gedraaid op een 10Ah USB-batterijbank gedurende 10 uur, wat betekent dat deze opstelling gemiddeld 5W bedroeg. Het is onwaarschijnlijk dat de gemiddelde staker zo’n geoptimaliseerde opstelling gebruikt, dus laten we het 100W all-in noemen.
Door dit te vermenigvuldigen met de 87k validators van vroeger, verbruiken thuiswerkers ~ 1,64 megawatt. Het schatten van het stroomverbruik door bewarende stakers is een beetje moeilijker, ze draaien tienduizenden validatorclients met redundantie en back-ups.
Laten we, om het leven gemakkelijk te maken, ook aannemen dat ze 100 W per 5,5 validators gebruiken. Gebaseerd op de uitzetbare infrastructuur teams die ik heb gesproken, is dit een grove overschatting. Het echte antwoord is zoiets als 50x minder (en als je een custodial staking-team bent dat meer dan 5W / validator verbruikt, sla me dan op, ik weet zeker dat ik je kan helpen).
In totaal verbruikt een Proof-of-Stake Ethereum dus iets in de orde van grootte van 2,62 megawatt. Dit is niet op de schaal van landen, provincies of zelfs steden, maar die van een kleine stad (ongeveer 2100 Amerikaanse huizen).
Ter referentie: Proof-of-Work (PoW) consensus over Ethereum verbruikt momenteel het energie-equivalent van een middelgroot land, maar dit is eigenlijk nodig om een PoW-keten veilig te houden. Zoals de naam suggereert, bereikt PoW consensus op basis van welke vork het meeste “werk” heeft gedaan. Er zijn twee manieren om de snelheid van het “werk” dat wordt gedaan te verhogen, de efficiëntie van mijnbouwhardware te verhogen en tegelijkertijd meer hardware te gebruiken. Om te voorkomen dat een ketting met succes wordt aangevallen, moeten mijnwerkers ‘werk’ doen met een hogere snelheid dan een aanvaller zou kunnen. Omdat een aanvaller waarschijnlijk vergelijkbare hardware heeft, moeten miners grote hoeveelheden efficiënte hardware draaiende houden om te voorkomen dat een aanvaller deze uit mijnen haalt en al deze hardware verbruikt veel stroom.
Onder PoW, omdat de prijs van ETH en de hashrate positief gecorreleerd zijn. Daarom, naarmate de prijs stijgt, neemt in evenwicht ook het stroomverbruik door het netwerk toe. Onder Proof-of-Stake geldt dat wanneer de prijs van ETH stijgt, de veiligheid van het netwerk dat ook doet (de waarde van de ETH die op het spel staat, is meer waard), maar de energiebehoefte blijft ongewijzigd.
Enkele vergelijkingen
Digiconomist schat dat Ethereum-mijnwerkers momenteel 44,49 TWh per jaar verbruiken, wat neerkomt op 5,13 gigawatt op continue basis. Dit betekent dat PoS ~ 2000x energiezuiniger is op basis van de conservatieve schattingen hierboven, wat neerkomt op een reductie van ten minste 99,95% van het totale energieverbruik.
Als het energieverbruik per transactie hoger is dan uw snelheid, is dat ~ 35 Wh / tx (gem. ~ 60 K gas / tx) of ongeveer 20 minuten tv. Ethereum PoW daarentegen gebruikt 2,8 dagen per transactie de equivalente energie van een huis en Bitcoin verbruikt 38 huisdagen.
Ergens naar uitkijken
Hoewel Ethereum voorlopig PoW blijft gebruiken, zal dat niet veel langer het geval zijn. In de afgelopen weken hebben we de opkomst gezien van de eerste testnets voor The Merge, de naam die wordt gegeven aan het moment waarop Ethereum overschakelt van PoW naar PoS. Verschillende teams van ingenieurs draaien overuren om ervoor te zorgen dat The Merge zo snel mogelijk arriveert, zonder concessies te doen aan de veiligheid.
Schaaloplossingen (zoals rollups en sharding) zullen het energieverbruik per transactie verder helpen verminderen door schaalvoordelen te benutten.
De energie-hongerige dagen van Ethereum zijn geteld, en ik hoop dat dit ook geldt voor de rest van de industrie.
