Grayscale：ビットコイン採掘のビジネスモデルと持続可能性の解体
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Grayscale：ビットコイン採掘のビジネスモデルと持続可能性の解体
Grayscaleは、ビットコインが世界を再生可能エネルギーへの移行を加速させる上で独自の利点を持っていると考えている。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Zach Pandl
翻訳：Luffy、Foresight News
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ビットコインがグローバルな暗号通貨システムとして機能するのは、採掘という競争的プロセスによるものです。採掘メカニズムはブロックチェーンの更新を保証し、ネットワーク全体の経済的インセンティブを調整します。現在、ビットコイン採掘ネットワークは大規模で、毎秒700エクサハッシュ（注：1エクサ＝10^18）を超える「ハッシュ値」を生成しています。
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ビットコインマイナーの収入源は新規発行されるビットコインとネットワークの取引手数料です。支出にはハードウェア、電力、その他の運用コストが含まれます。多くのマイナーはバランスシート上にビットコインを保有しており、また、ますます多くのマイナーが人工知能（AI）や高性能計算（HPC）サービス分野への事業拡大を進めています。
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Grayscale Researchによると、ビットコイン採掘は世界の電力消費量の0.2%を占めています。他の業界と比較して、ビットコイン採掘で使用される電力におけるクリーンエネルギーの割合はより高くなっています。ビットコイン採掘は環境保護目標の達成を加速させる可能性があり、特にメタン排出分野において貢献できるかもしれません。
ビットコインは2兆ドル相当の価値を保持する分散型コンピュータネットワークです。この現代の奇跡はすべて「採掘」によって実現されています。つまり、ネットワーク参加者が次のブロックをブロックチェーンに追加する権利を獲得するために競い合い、報酬を得る仕組みです。現在、ビットコイン採掘の運営規模は非常に大きく、物理的なエネルギーをデジタルな安全保障に変換しています。ビットコインブロックチェーンを守るために使われる計算能力は、まるでデジタル「金庫の扉」のようなものであり、このメカニズムのおかげで自律的なコンピュータネットワークがグローバルなデジタル通貨システムになることが可能になっています。採掘施設の運営に必要な専門技術、資本支出、継続的な運用コスト、そして業界の高い競争性は、ビットコインネットワークの分散化を維持するとともに、攻撃コストを極めて高く抑える役割を果たしています。
上場しているビットコイン採掘企業に投資することで、ブロック報酬からの収益を得られるとともに、時間の経過とともに増加するネットワーク取引手数料からの収益成長も期待できます。実際、大多数の上場ビットコイン採掘企業は多様なビジネスモデルを採用しており、多くの企業が採掘したビットコインをバランスシート上に保有するだけでなく、公開市場でさらにビットコインを購入しています。現在、ビットコイン採掘企業は人工知能および高性能計算（HPC）向けデータセンターの運営にも進出し、事業の多角化を進めています。
現代の奇跡
ビットコイン採掘は技術的には非常に複雑ですが、その概念自体は単純です。専用コンピュータ同士がランダムな数字を推測する競争を行い、最初に正しい数字を見つけ出したマシンがブロックチェーンの更新権（すなわち「ブロックの採掘」）を獲得します。勝利したマイナーはそのブロック内で新規発行されるビットコインと取引手数料（これらを合わせて「ブロック報酬」と呼ぶ）を受け取ります。
この競争には近道がありません。正しい数字をより速く見つけるための特別なアルゴリズムなどは存在せず、マイナーは力任せに大量の試行を行うしかありません。このプロセスは確率ゲームと見なせます。マイナーは答えが出るまで繰り返し推測を続けます。これは、特定の目が出るまで多面サイコロを何度も振るのに似ています。そのため、勝利の確率はマイナーが1秒間に何回推測できるか（「サイコロを振る回数」）に依存します。最も多くのマシンを持ち、効率の高い装置を使用する運営者ほど、より多くの推測ができ、ブロック報酬を獲得するチャンスも高くなります。
技術的に言えば、勝利条件となるのは単なる乱数ではなく、その数値と他のデータを組み合わせた結果の「ハッシュ値」です。コンピュータ科学では、ハッシュ関数とは任意のデータを一連の文字列（ハッシュ値）に変換する数学的演算です。例えば、ビットコインネットワークで使われるハッシュ関数を使って「Bitcoin」という単語を処理すると、以下のハッシュ値になります：b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4。
したがって、ビットコインマイナーのタスクは高速にハッシュ値を生成することです。つまり、乱数を推測し、それを他のデータと組み合わせてハッシュ値を計算し、それが正しいかどうかを確認する作業を繰り返します。
現在、およそ500万〜600万台のビットコイン採掘マシンが膨大な規模でハッシュ値を生成していると推定されています（図1参照）。過去90日間の平均では、ビットコインマイナーの総ハッシュレートは765 EH/s（毎秒765エクサハッシュ）でした。つまり、ビットコインマイナーは1秒間に700京回以上も乱数を推測し、そのハッシュ値を計算しているのです。この数字を直感的に理解するために、地球上にある砂粒は約7.5京個、昆虫は約10京匹と推定されています。
図1：ビットコインマイナーは巨大な規模でハッシュ値を生成している
これほどの大量のハッシュ値を生成するには大きなコストがかかりますが、そこがポイントです。報酬を獲得するためには、採掘事業者は専用の機械やその他のハードウェアを購入し、電力費やメンテナンスなどの継続的なコストを支払う必要があります。したがって、正しいハッシュ値を生成することで、マイナーは「作業量証明（PoW）」を提供し、経済的資源を投入したことを示し、ブロックチェーンの更新を任せるに足る信頼性を持つことになります。
ビットコインネットワークへの攻撃とは、現行のビットコイン採掘業界に打ち勝つことを意味します。理論的には、悪意のある行為者がネットワークのハッシュレートの51%を支配すれば、多数のブロックを採掘でき、ネットワークを混乱させられる可能性があります（例：二重支払いや特定の取引の検閲）。ある研究論文では、2024年2月時点で、ビットコインネットワークに対して1時間続く51%攻撃を実行するコストは50億〜200億ドルの間と推定されています。しかし実際には、誰もそのような莫大な資源を投入する経済的インセンティブを持っておらず、またビットコインネットワークには採掘以外にも防御メカニズムが備わっています。
ビットコイン採掘のビジネスモデル
ビットコインマイナーの収入は新しく採掘されたブロック報酬に等しく、一方、運営コストは主にマシン稼働とハッシュ値生成に要する電力費から構成されます（その他、メンテナンスやマイニングプール手数料なども含む場合があります）。したがって、ビットコインマイナーの目的は、1秒間に可能な限り低いコストで最も多くのハッシュ値を生成することです。
2024年、マイナーたちは合計約23万BTCを獲得し、当時の価格で約150億ドル相当でした。これは2014年と比べて約19倍の増加であり、年間複合成長率は34%です（図2参照）。約4年ごとに、「ビットコイン半減期（Halving）」と呼ばれるイベントで新規発行されるビットコインの量が減少します。ビットコインの数量としては発行量が減りますが、米ドル建てでの価格上昇により、採掘収入は長期的に増加傾向にあります。今後、採掘収入の成長はビットコイン価格の上昇とネットワーク取引手数料の増加によって促進されるでしょう。
図2：ビットコイン採掘収入は時間と共に増加している
マイナーの主要な運用コストはマシン稼働のための電力費です。各事業者は独自の電力調達契約を交渉しており、世界中でその条件は大きく異なります。説明のため、電気代を仮定し、その他のコストを無視することで、簡略化されたビットコインマイナーの経済状況を描くことができます。例えば、図3では、仮に電気代が1キロワット時あたり0.05米ドルの場合の総電力コスト推定値とマイナー収入を比較しています。収入と電力コストの差額は、マイナーの運用利益率の簡易的な指標と見なせます。ブロック報酬の米ドル価値が上昇すればマイナーは恩恵を受け、一方でハッシュ値生成の米ドルコストが上昇すれば損害を被ります。
図3：マイナーの運用利益率はブロック報酬と電力コストの差を反映している
世界中のマイナーが異なる電力コストに直面していることを考慮すると、より直感的な指標は一定量の電力を消費した際に得られる米ドル価値、たとえば1メガワット時（MWh）あたりのマイナー収入かもしれません。「ハッシュ価格」という関連する概念も業界でよく言及され、これは毎日のマイナー収入をネットワークのハッシュレートで割って算出されます。概念は類似していますが、マイナーの効率向上とともにハッシュ価格は長期的に低下傾向にあります。そのため、電力消費に対するマイナー収入の方が、時間経過に伴うマイナー経済状況の変化をより正確に反映している可能性があります。図4は1日あたり1MWhあたりのビットコインマイナー収入を示しています。過去2年間、2024年の半減期前後で変動はありましたが、この推定値はおおむね安定していました。
図4：過去2年間、1MWhあたりのマイナー収入はおおむね安定
ビットコイン採掘企業への投資
上場採掘企業の株式に投資することで、証券市場を通じてビットコイン経済に参入できます。ビットコイン採掘企業のビジネスモデルはますます多様化していますが、いずれもハッシュ値の生成、ブロックの採掘、ブロック報酬の獲得という核心業務を含んでいます。電力コスト、非電力関連の運用コスト、その他の要因の違いにより、各企業がブロック報酬を獲得する実際のコストは異なります。2024年第3四半期、最大手の上場採掘企業数社のビットコイン生産コストは平均3.4万〜5.9万米ドルの間でした（図5参照）。この四半期のビットコイン平均価格は6.1万米ドルでした。
図5：採掘企業ごとに生産コストは異なる
ビットコイン採掘企業は、バランスシート上でビットコインを保有する方法も異なります。一部の企業はブロック報酬を即座に現金化し、一部は保有し、さらには公開市場でさらにビットコインを購入する企業もあります。当然ながら、ビットコイン価格の変動に伴い、バランスシート方針の違いは上場企業の財務パフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります（図6参照）。とはいえ、個々の企業のリスク状況には多くの要因が関与しており、バランスシート上のビットコイン保有比率が高い企業が、必ずしもブロック報酬を現金化する企業よりもリスクが高いわけではありません。
図6：一部の採掘企業はバランスシート上にビットコインを保有
最近、ビットコイン採掘企業は、人工知能（AI）や高性能計算（HPC）サービスといった、データセンターインフラ需要が急速に高まっている分野へ進出を始めています。たとえば、ゴールドマン・サックスの調査では、2023年から2030年にかけて、暗号資産関連を除くデータセンターの電力需要が160%増加する可能性があると推定しています。低コストの電力と関連インフラへのアクセス能力を持つ点で、ビットコイン採掘企業はAI/HPC市場への供給で競争優位を持つ可能性があります。2024年初頭、時価総額第3位の上場採掘企業Core Scientificは、専門のAIインフラサービスプロバイダーCoreWeaveと長期契約を締結しました。2024年6月にCore ScientificとCoreWeaveの取引が発表されて以来、他の上場採掘企業も相次いでAI/HPC分野への事業拡大を進めています。
ビットコイン採掘と持続可能性
ビットコイン採掘は、分散型のデジタル安全保障を創出するために実際の経済資源――すなわち電力を消費します。ビットコインがデジタル通貨システムとして成功したことで、採掘は現在、大量の電力を消費しています。ビットコインはユニークなエネルギー消費者であり、すでにかなりの割合のクリーンエネルギーを利用しています。Grayscale Researchは、将来的に採掘がグリーンエネルギー移行に積極的に貢献する可能性があると考えています。
Coin Metricsのデータによると、過去12か月間のビットコインネットワークの電力消費速度は約175テラワット時（TWh、注：1TWh=100万kWh）と推定されます。これはケンブリッジ代替金融センターの推定値と一致しています（図7参照）。2023年（最新の利用可能な年次データ）に基づくと、ビットコインのエネルギー消費量は世界の総電力消費量の0.2%を占めています（送電過程での損失を考慮）。ケンブリッジ代替金融センターによれば、データセンターは年間約200TWhの電力を消費しており、AIモデルの利用拡大により、その消費量はさらに増加すると予想されています。
図7：ビットコイン採掘はデジタル安全保障を創出するために電力を消費
典型的な家庭や商業ユーザーと比べて、ビットコインはユニークなエネルギー消費者です。ビットコイン採掘はモジュール式で、移動可能、地理的制約がなく、中断可能であり、電力価格の変化に非常に敏感です。そのため、マイナーは低コストのクリーンエネルギー資源を持つ地域で事業を行う傾向があります。推定によると、ビットコイン採掘業界が使用する電力のうち、約50%〜60%が再生可能エネルギー（原子力も含む）由来です。米国および世界的に見ると、発電における持続可能なエネルギーの割合は約40%です。2023年のデータを使用し、ビットコインの電力消費における持続可能なエネルギーの割合を50%〜60%と仮定すると、ビットコイン採掘は発電関連の二酸化炭素排出量の0.2%〜0.3%を占めていると推定されます。
Grayscale Researchは、今後数年間でビットコイン採掘が再生可能エネルギーの導入を加速させると考えています。その独特な特性により、ビットコイン採掘は、主な人口集中地に送電線が接続されていない地域でも、再生可能エネルギーインフラ開発への投資を促進します。また、ビットコイン採掘は、消費パターンや天候により変動する電力需要の安定化にも貢献でき、テキサス州電力信頼性協議会（ERCOT）システムで実際に果たしている役割のように、電力網の安定化に寄与します。さらに、Sustainable Bitcoin Protocolのようなスタートアップ企業は、クリーンエネルギーの利用を奨励し、メタン排出削減に報酬を与える市場メカニズムをすでに構築しています。メタン排出の問題に対処することは、ビットコインマイナーが環境保護目標達成に貢献する特別な手段となり得ます。また、Crusoe Energyのような企業は、余剰天然ガスを燃やすのではなく活用する方法を開発しており、そのガスを電力に変換し、ビットコインマイナーに供給しています。
今後数年間、技術応用の拡大により、デジタル資産、AI、その他の業界から電力需要が大幅に高まります。Grayscaleは、ビットコインがグローバルな電力インフラの健全な運営に貢献するとともに、他の多くの業界と比較して、再生可能エネルギーへの移行を加速させる上で独自の強みを持っていると考えています。
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