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Por que os sistemas elétricos trifásicos podem dar aos mineradores uma vantagem competitiva enquanto a eficiência dos ASICs diminui?
Desde a introdução do primeiro minerador ASIC em 2013, a mineração de Bitcoin cresceu exponencialmente, com a eficiência aumentando de 1.200 J/TH para apenas 15 J/TH. Embora esses ganhos tenham sido impulsionados pela melhoria da tecnologia de chips, agora atingimos os limites dos semicondutores à base de silício. À medida que a eficiência continua a melhorar, o foco deve mudar para a otimização de outros aspectos da mineração, especialmente as configurações de energia.
Na mineração de Bitcoin, a energia trifásica tornou-se uma alternativa melhor à energia monofásica. À medida que mais ASICs são projetados para tensão de entrada trifásica, a infraestrutura de mineração futura deve considerar a implementação de um sistema trifásico unificado de 480V, especialmente devido à sua prevalência e escalabilidade na América do Norte.
Para entender a importância da alimentação trifásica na mineração de Bitcoin, é preciso primeiro compreender os princípios básicos dos sistemas de energia monofásicos e trifásicos.
A energia monofásica é o tipo de energia mais comum em aplicações residenciais. Ela consiste em dois fios: um fio de fase e um fio neutro. A tensão em um sistema monofásico flutua em um padrão senoidal, com a potência fornecida atingindo um pico e caindo para zero duas vezes durante cada ciclo.
Imagine empurrar uma pessoa em um balanço. A cada empurrão, o balanço vai para frente, depois para trás, atinge seu ponto mais alto, depois desce até o ponto mais baixo, e então você empurra novamente.
Assim como as oscilações, os sistemas de energia monofásicos também apresentam períodos de potência máxima e nula. Isso pode levar a ineficiências, especialmente quando se exige um fornecimento estável, embora em aplicações residenciais tais ineficiências sejam negligenciáveis. No entanto, em aplicações industriais exigentes, como a mineração de Bitcoin, isso se torna extremamente importante.
A energia elétrica trifásica é comumente utilizada em ambientes industriais e comerciais. Ela consiste em três fios de fase, o que proporciona um fornecimento de energia mais estável e confiável.
De forma semelhante, usando o exemplo do balanço, imagine que três pessoas estejam empurrando o balanço, mas o intervalo de tempo entre cada impulso seja diferente. Uma pessoa empurra o balanço quando ele começa a desacelerar após o primeiro impulso, outra o empurra quando ele atinge um terço do seu comprimento e a terceira o empurra quando atinge dois terços do seu comprimento. Como resultado, o balanço se move de forma mais suave e uniforme, pois está sendo constantemente empurrado em ângulos diferentes, o que garante um movimento constante.
Da mesma forma, os sistemas de energia trifásicos fornecem um fluxo de eletricidade constante e equilibrado, aumentando assim a eficiência e a confiabilidade, o que é especialmente útil para aplicações de alta demanda, como a mineração de Bitcoin.
A mineração de Bitcoin percorreu um longo caminho desde o seu início, e as necessidades de eletricidade mudaram significativamente ao longo dos anos.
Antes de 2013, os mineradores usavam CPUs e GPUs para minerar Bitcoin. Com o crescimento da rede Bitcoin e o aumento da competição, o surgimento dos mineradores ASIC (circuito integrado de aplicação específica) mudou completamente o jogo. Esses dispositivos são projetados especificamente para a mineração de Bitcoin e oferecem eficiência e desempenho incomparáveis. No entanto, essas máquinas consomem cada vez mais energia, exigindo melhorias nos sistemas de alimentação.
Em 2016, as máquinas de mineração mais potentes tinham uma velocidade de processamento de 13 TH/s e consumiam cerca de 1.300 watts. Embora minerar com esse equipamento fosse extremamente ineficiente para os padrões atuais, era lucrativo na época devido à baixa concorrência na rede. No entanto, para obter um lucro decente no ambiente competitivo atual, os mineradores institucionais agora dependem de equipamentos de mineração que consomem cerca de 3.510 watts de eletricidade.
À medida que os requisitos de potência e eficiência dos ASICs para operações de mineração de alto desempenho continuam a aumentar, as limitações dos sistemas de energia monofásicos tornam-se evidentes. A transição para a energia trifásica está se tornando um passo lógico para atender às crescentes necessidades energéticas do setor.
A alimentação trifásica de 480 V é há muito tempo o padrão em ambientes industriais na América do Norte, América do Sul e em outros lugares. Sua ampla adoção se deve aos seus inúmeros benefícios em termos de eficiência, redução de custos e escalabilidade. A estabilidade e a confiabilidade da energia trifásica de 480 V a tornam ideal para operações que exigem maior tempo de atividade e eficiência da frota, especialmente em um mundo que passa por uma redução de 50% na demanda por energia.
Uma das principais vantagens da eletricidade trifásica é a sua capacidade de fornecer maior densidade de potência, reduzindo assim as perdas de energia e garantindo que os equipamentos de mineração operem com desempenho ideal.
Além disso, a implementação de um sistema de alimentação trifásico pode gerar economias significativas nos custos de infraestrutura elétrica. Menos transformadores, menos fiação e uma menor necessidade de equipamentos de estabilização de tensão contribuem para a redução dos custos de instalação e manutenção.
Por exemplo, em um sistema trifásico de 208 V, uma carga de 17,3 kW exigiria 48 amperes de corrente. No entanto, quando alimentada por uma fonte de 480 V, o consumo de corrente cai para apenas 24 amperes. Reduzir a corrente pela metade não só diminui a perda de energia, como também minimiza a necessidade de fios mais grossos e caros.
À medida que as operações de mineração se expandem, a capacidade de aumentar a capacidade de geração de energia facilmente, sem alterações significativas na infraestrutura de energia, torna-se crucial. Sistemas e componentes projetados para energia trifásica de 480 V oferecem alta disponibilidade, permitindo que as mineradoras expandam suas operações com eficiência.
Com o crescimento da indústria de mineração de Bitcoin, observa-se uma clara tendência no desenvolvimento de ASICs (circuitos integrados de superfície) compatíveis com o padrão trifásico. Projetar instalações de mineração com configuração trifásica de 480V não só resolve o problema atual de ineficiência, como também garante que a infraestrutura esteja preparada para o futuro. Isso permite que os mineradores integrem facilmente novas tecnologias que podem ter sido projetadas considerando a compatibilidade com energia trifásica.
Conforme demonstrado na tabela abaixo, o resfriamento por imersão e o resfriamento a água são excelentes métodos para escalar a mineração de Bitcoin e alcançar um desempenho de hashing superior. No entanto, para suportar tamanha potência computacional, a fonte de alimentação trifásica deve ser configurada para manter um nível similar de eficiência energética. Em resumo, isso resultará em maiores lucros operacionais com a mesma margem de lucro.
A transição para um sistema de energia trifásico exige planejamento e implementação cuidadosos. Abaixo estão os passos básicos para implementar energia trifásica em sua operação de mineração de Bitcoin.
O primeiro passo para implementar um sistema de energia trifásico é avaliar as necessidades de energia da sua operação de mineração. Isso envolve calcular o consumo total de energia de todos os equipamentos de mineração e determinar a capacidade adequada do sistema de energia.
A modernização da sua infraestrutura elétrica para suportar um sistema de energia trifásico pode exigir a instalação de novos transformadores, fios e disjuntores. É fundamental contratar um eletricista qualificado para garantir que a instalação atenda às normas e regulamentações de segurança.
Muitos mineradores ASIC modernos são projetados para operar com energia trifásica. No entanto, modelos mais antigos podem exigir modificações ou o uso de equipamentos de conversão de energia. Configurar sua plataforma de mineração para operar com energia trifásica é uma etapa crucial para garantir a máxima eficiência.
Para garantir a continuidade das operações de mineração, é essencial implementar sistemas de backup e redundância. Isso inclui a instalação de geradores de reserva, sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) e circuitos de backup para proteção contra quedas de energia e falhas de equipamentos.
Uma vez que um sistema de energia trifásico esteja operacional, o monitoramento e a manutenção contínuos são essenciais para garantir o desempenho ideal. Inspeções regulares, balanceamento de carga e manutenção preventiva podem ajudar a identificar e resolver problemas potenciais antes que eles afetem as operações.
O futuro da mineração de Bitcoin reside no uso eficiente dos recursos elétricos. À medida que os avanços na tecnologia de processamento de chips atingem seus limites, a atenção às configurações de energia torna-se cada vez mais importante. A energia trifásica, especialmente os sistemas de 480V, oferece muitos benefícios que podem revolucionar as operações de mineração de Bitcoin.
Os sistemas de energia trifásicos podem atender às crescentes necessidades da indústria de mineração, proporcionando maior densidade de potência, eficiência aprimorada, custos de infraestrutura reduzidos e escalabilidade. A implementação de um sistema desse tipo exige planejamento e execução cuidadosos, mas os benefícios superam em muito os desafios.
Com o crescimento contínuo da indústria de mineração de Bitcoin, a adoção de sistemas de alimentação trifásicos pode abrir caminho para uma operação mais sustentável e lucrativa. Com a infraestrutura adequada, os mineradores podem explorar todo o potencial de seus equipamentos e manter a liderança no competitivo mercado de mineração de Bitcoin.
Este é um artigo de autoria de Christian Lucas, da Bitdeer Strategy. As opiniões expressas são exclusivamente dele e não refletem necessariamente as opiniões da BTC Inc. ou da Bitcoin Magazine.