Grayscale : Décortiquer le modèle économique et la durabilité de l'exploitation minière du bitcoin
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Grayscale : Décortiquer le modèle économique et la durabilité de l'exploitation minière du bitcoin
Grayscale estime que le bitcoin présente un avantage unique pour accélérer la transition mondiale vers les énergies renouvelables.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Zach Pandl
Traduction : Luffy, Foresight News
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Le système mondial de la cryptomonnaie Bitcoin repose sur le minage, un processus concurrentiel qui garantit la mise à jour régulière de la blockchain et coordonne les incitations économiques du réseau. Aujourd'hui, le réseau de minage de Bitcoin est si vaste qu'il produit plus de 700 exahashes par seconde (1 exa = 10^18).
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Les revenus des mineurs proviennent de l'émission de nouveaux bitcoins et des frais de transaction du réseau. Leurs dépenses comprennent le matériel, l'électricité et d'autres coûts opérationnels. De nombreux mineurs détiennent également des bitcoins sur leur bilan, et un nombre croissant d'entre eux étendent leurs activités vers l'intelligence artificielle (IA) et les services de calcul haute performance (HPC).
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Grayscale Research estime que le minage de Bitcoin représente 0,2 % de la consommation mondiale d'électricité ; comparé à d'autres secteurs, une part plus élevée de l'énergie utilisée dans le minage provient de sources renouvelables. Le minage pourrait ainsi contribuer à accélérer les objectifs environnementaux, notamment en matière d'émissions de méthane.
Bitcoin est un réseau informatique décentralisé qui stocke une valeur de 2 000 milliards de dollars. Ce miracle moderne repose entièrement sur le minage : des participants au réseau rivalisent pour ajouter le prochain bloc à la blockchain et remporter une récompense. Aujourd'hui, l'échelle opérationnelle du minage de Bitcoin est impressionnante, transformant l'énergie physique en sécurité numérique. La puissance informatique dédiée à la protection de la blockchain Bitcoin agit comme une « porte blindée » numérique, permettant à un réseau informatique autonome de devenir un système monétaire mondial. L'expertise technique, les investissements en capital, les coûts opérationnels continus et la forte concurrence dans ce secteur aident à maintenir la décentralisation du réseau Bitcoin tout en rendant les attaques extrêmement coûteuses.
Investir dans des entreprises minières cotées permet de tirer profit de la production de blocs et, à terme, de la croissance des frais de transaction du réseau. En réalité, la plupart des sociétés minières cotées adoptent des modèles commerciaux diversifiés : beaucoup conservent les bitcoins extraits sur leur bilan, voire achètent davantage de bitcoins sur les marchés publics. Actuellement, ces entreprises commencent aussi à exploiter des centres de données pour l'intelligence artificielle et le calcul haute performance, diversifiant ainsi leurs activités.
Un miracle moderne
Bien que techniquement complexe, le concept du minage de Bitcoin est simple. Des ordinateurs spécialisés s'affrontent pour deviner un nombre aléatoire, et celui qui trouve le bon résultat en premier obtient le droit de mettre à jour la blockchain (c'est-à-dire « miner un bloc »). Le mineur gagnant reçoit les nouveaux bitcoins émis dans ce bloc ainsi que les frais de transaction (la « récompense de bloc »).
Dans cette course, il n'existe aucun raccourci : aucune méthode algorithmique ne permet de trouver plus rapidement le bon nombre. Les mineurs doivent compter sur la force brute. Ce processus peut être vu comme un jeu de probabilités. Les mineurs font des essais successifs jusqu'à trouver la bonne réponse, comme lancer un dé à plusieurs faces jusqu'à obtenir le chiffre souhaité. Ainsi, la probabilité de victoire dépend du nombre de tentatives effectuées par seconde (le « nombre de lancers »). Les opérateurs disposant du plus grand nombre de machines efficaces peuvent effectuer plus de tentatives et ont donc plus de chances de remporter la récompense.
Techniquement parlant, le résultat gagnant n'est pas simplement un nombre aléatoire, mais la « valeur de hachage » produite en combinant ce nombre avec d'autres données. En informatique, une fonction de hachage est une opération mathématique qui convertit n'importe quelle donnée en une chaîne de caractères appelée hash. Par exemple, en utilisant la fonction de hachage du réseau Bitcoin, le mot « Bitcoin » donne : b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4.
Ainsi, la tâche des mineurs de Bitcoin consiste à générer rapidement des valeurs de hachage : deviner un nombre aléatoire, calculer son hash (en combinant le nombre avec d'autres données), puis vérifier s’il est correct.
On estime qu’environ 5 à 6 millions de machines minières Bitcoin génèrent actuellement des hachages à une échelle massive (voir figure 1). Au cours des 90 derniers jours, la vitesse moyenne de génération de hachages par les mineurs Bitcoin était de 765 EH/s (765 exahash par seconde). Cela signifie que les mineurs devinent et calculent des hachages plus de 700 exafois par seconde. Pour mieux visualiser ce chiffre, on estime qu’il y a environ 7,5 exagrains de sable et 10 exainsectes sur Terre.
Figure 1 : Les mineurs de Bitcoin génèrent des hachages à une échelle massive
Générer autant de hachages a un coût élevé, mais c’est justement là tout l’intérêt. Pour concourir aux récompenses, les exploitants doivent acheter des machines spécialisées et d’autres équipements, tout en payant constamment l’électricité et les frais de maintenance. En générant la bonne valeur de hachage, les mineurs fournissent ainsi une « preuve de travail », attestant qu’ils ont engagé des ressources économiques et peuvent être dignes de confiance pour mettre à jour la blockchain.
Attaquer Bitcoin revient à défier l’industrie minière existante. Théoriquement, si un acteur malveillant contrôle 51 % du hachage du réseau, il pourrait miner la majorité des blocs et perturber le réseau (par exemple, double-dépenser des bitcoins ou bloquer certaines transactions). Dans un article, des chercheurs ont estimé qu’en février 2024, le coût d’une attaque 51 % durable une heure serait compris entre 5 et 20 milliards de dollars. En pratique, aucun acteur n’a d’incitation économique à mobiliser de telles ressources, et le réseau Bitcoin dispose en outre d’autres mécanismes de défense.
Le modèle économique du minage Bitcoin
Les revenus des mineurs correspondent à la récompense de bloc nouvellement acquise via le minage, tandis que leurs dépenses opérationnelles proviennent principalement de l’électricité nécessaire au fonctionnement des machines et à la génération de hachages (et potentiellement d’autres coûts comme la maintenance ou les frais de pool). Ainsi, l’objectif des mineurs est de générer le plus grand nombre de hachages possible par seconde, au moindre coût.
En 2024, les mineurs ont obtenu environ 230 000 bitcoins au total, représentant près de 15 milliards de dollars au prix de l’époque. Cela représente une augmentation d’environ 19 fois par rapport à 2014, soit un taux de croissance annuel composé de 34 % (voir figure 2). Tous les quatre ans, le rythme d’émission de nouveaux bitcoins diminue lors d’un événement appelé « halving ». Bien que la quantité émise en bitcoins diminue, la hausse du prix du bitcoin en dollars a fait augmenter les revenus du minage au fil du temps. À l’avenir, la croissance des revenus pourrait provenir de la hausse du prix du bitcoin et de l’augmentation des frais de transaction du réseau.
Figure 2 : Les revenus du minage Bitcoin augmentent au fil du temps
Les coûts opérationnels des mineurs prennent principalement la forme de l’électricité consommée par les machines. Chaque exploitant négocie ses propres contrats d’achat d’électricité, dont les conditions varient fortement selon les régions. À titre d’illustration, on peut construire un schéma simplifié de la situation économique globale d’un mineur en supposant un coût d’électricité donné et en ignorant les autres dépenses. Par exemple, la figure 3 compare les revenus des mineurs de Bitcoin avec une estimation du coût total de l’électricité, en supposant un tarif de 0,05 dollar par kilowattheure. L’écart entre revenus et coût de l’électricité peut être vu comme une mesure simplifiée de la marge bénéficiaire des mineurs. Les mineurs profitent quand la valeur en dollars de la récompense augmente, mais sont pénalisés quand le coût en dollars de la génération de hachages grimpe.
Figure 3 : La marge opérationnelle des mineurs reflète l’écart entre récompense de bloc et coût de l’électricité
Étant donné la diversité des coûts d’électricité à travers le monde, un indicateur plus parlant pourrait être la valeur en dollars générée par unité d’énergie consommée, par exemple par mégawatheure (MWh). Les acteurs du secteur mentionnent souvent le concept proche de « prix du hash », calculé comme le rapport entre les revenus journaliers des mineurs et le taux de hachage du réseau. Bien que très similaire, le prix du hash tend à diminuer à mesure que l’efficacité des mineurs s’améliore. Ainsi, le revenu des mineurs par rapport à leur consommation électrique reflète probablement mieux l’évolution de leur situation économique. La figure 4 montre le revenu quotidien des mineurs de Bitcoin par MWh. Ces deux dernières années, cet indicateur est resté globalement stable malgré une forte volatilité autour du halving de 2024.
Figure 4 : Le revenu des mineurs par mégawatheure est resté globalement stable ces deux dernières années
Investir dans les entreprises minières Bitcoin
L’investissement dans des actions d’entreprises minières cotées permet d’accéder à l’économie Bitcoin via les marchés financiers. Bien que leurs modèles commerciaux soient de plus en plus diversifiés, toutes ces entreprises reposent sur la génération de hachages, le minage de blocs et l’obtention de récompenses. En raison des différences de coûts d’électricité, de frais opérationnels non liés à l’énergie et d’autres facteurs, le coût réel d’obtention de la récompense varie d’une entreprise à l’autre. Au troisième trimestre 2024, le coût moyen de production du bitcoin pour les plus grandes entreprises cotées se situait entre 34 000 et 59 000 dollars (voir figure 5). Le prix moyen du bitcoin sur ce trimestre était de 61 000 dollars.
Figure 5 : Le coût de production varie selon les entreprises minières
Les entreprises minières Bitcoin diffèrent également dans la manière dont elles détiennent des bitcoins sur leur bilan. Certaines liquidisent immédiatement les récompenses, d’autres les conservent, et quelques-unes achètent même davantage de bitcoins sur les marchés publics. Naturellement, lorsque le prix du bitcoin fluctue, les politiques de bilan peuvent avoir un impact significatif sur la performance financière des entreprises cotées (voir figure 6). Néanmoins, de nombreux facteurs influencent le profil de risque d'une entreprise, et celles ayant une forte position en bitcoins sur leur bilan ne sont pas nécessairement plus risquées que celles qui liquident leurs récompenses.
Figure 6 : Certaines entreprises conservent des bitcoins sur leur bilan
Récemment, les entreprises minières Bitcoin ont commencé à s’aventurer dans des domaines comme l’intelligence artificielle et le calcul haute performance (HPC), où la demande en infrastructures de centres de données croît rapidement. Par exemple, selon une étude de Goldman Sachs, la demande en électricité des centres de données (hors cryptomonnaies) pourrait augmenter de 160 % entre 2023 et 2030. Les entreprises minières pourraient avoir un avantage compétitif dans le marché de l’IA/HPC grâce à leur accès à de l’électricité à faible coût et aux infrastructures associées. Début 2024, Core Scientific, troisième société minière cotée par capitalisation boursière, a annoncé un contrat à long terme avec CoreWeave, un fournisseur spécialisé en infrastructure IA. Depuis l’annonce de cet accord en juin 2024, plusieurs autres entreprises minières cotées ont pris des mesures pour étendre leurs activités vers l’IA/HPC.
Minage Bitcoin et durabilité
Le minage de Bitcoin consomme des ressources économiques réelles — de l’électricité — pour créer une sécurité numérique décentralisée. Le succès de Bitcoin en tant que système monétaire numérique implique aujourd’hui une consommation massive d’électricité. Le minage Bitcoin est un consommateur d’énergie unique, déjà largement approvisionné par des sources d’énergie renouvelables. Selon Grayscale Research, le minage pourrait progressivement contribuer positivement à la transition vers les énergies vertes.
D’après les données de Coin Metrics, nous estimons que, ces douze derniers mois, la consommation électrique du réseau Bitcoin a été d’environ 175 térawattheures (TWh, 1 TWh = 1 million de kWh). Cette estimation est comparable à celle du Cambridge Centre for Alternative Finance (voir figure 7). D’après les données de 2023 (dernière année disponible), la consommation d’énergie du minage Bitcoin représente 0,2 % de la consommation mondiale totale d’électricité (en tenant compte des pertes de transport). Selon le Cambridge Centre for Alternative Finance, les centres de données consomment environ 200 TWh par an, et cette consommation devrait augmenter avec l’utilisation des modèles d’IA.
Figure 7 : Le minage Bitcoin consomme de l’électricité pour créer une sécurité numérique
Comparé aux consommateurs résidentiels ou commerciaux typiques, le minage Bitcoin est un utilisateur d’énergie atypique. Il est modulaire, mobile, indépendant géographiquement, interruptible et très sensible aux variations du prix de l’électricité. Ainsi, les mineurs peuvent souvent s’implanter là où les ressources en énergies renouvelables abondent à bas coût. On estime qu’environ 50 à 60 % de l’électricité utilisée par le secteur du minage provient d’énergies durables (y compris nucléaire). À titre de comparaison, la part des énergies durables dans la production mondiale et américaine est d’environ 40 %. En utilisant les données de 2023 et en supposant que 50 à 60 % de l’électricité consommée par le minage provient de sources durables, nous estimons que le minage Bitcoin représente 0,2 à 0,3 % des émissions mondiales de CO₂ liées à la production d’électricité.
Grayscale Research estime que, dans les années à venir, le minage Bitcoin pourrait accélérer l’adoption de la production d’énergies renouvelables. Grâce à ses caractéristiques uniques, le minage incite à investir dans les infrastructures d’énergies renouvelables, notamment dans les zones éloignées des grands centres urbains. Le minage peut aussi aider à stabiliser la demande du réseau électrique, qui fluctue autrement en raison des habitudes de consommation et des conditions météorologiques, comme observé dans le système du ERCOT au Texas. De plus, des startups comme Sustainable Bitcoin Protocol ont créé des mécanismes de marché pour encourager l’utilisation d’énergies propres et récompenser la réduction des émissions de méthane. La lutte contre les émissions de méthane pourrait devenir une voie particulièrement importante pour que les mineurs contribuent aux objectifs environnementaux. Enfin, des entreprises comme Crusoe Energy ont développé des solutions pour utiliser le gaz naturel excédentaire plutôt que de le brûler, en le convertissant en électricité destinée aux mineurs Bitcoin.
Dans les années à venir, la croissance des applications technologiques entraînera une forte demande en électricité, provenant des actifs numériques, de l’intelligence artificielle et d’autres secteurs. Grayscale estime que Bitcoin contribue à la santé des infrastructures électriques mondiales et possède, par rapport à de nombreux autres secteurs, un avantage unique pour accélérer la transition vers les énergies renouvelables.
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