Grayscale：ビットコインマイニングのビジネスモデルと持続可能性の解体

原題：《The Power of Bitcoin Mining》

著者：Zach Pandl

翻訳：Luffy，Foresight News

• ビットコインがグローバルな暗号通貨システムとなったのは、マイニングという競争的プロセスのおかげです。マイニングメカニズムは、ブロックチェーンの正常な更新を保証し、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、ビットコインマイニングネットワークは巨大な規模を誇り、毎秒生成される「ハッシュ値」は700京（注：1京=1千万兆、10\^18）を超えています。

• ビットコインマイナーの収入は、新たに発行されたビットコインとネットワークの取引手数料から得られます。彼らの支出は、設備、電力、その他の運営コストを含みます。多くのマイナーは、バランスシート上でビットコインを保有しており、ますます多くのマイナーがビジネスを人工知能（AI）や高性能計算（HPC）サービスの分野に拡大しています。

• Grayscale Researchは、ビットコインマイニングが世界の電力消費の0.2%を占めていると推定しています。他の産業と比較して、クリーンエネルギーがビットコインマイニングで消費される電力の中で占める割合は高いです。ビットコインマイニングは、特にメタン排出などの分野で環境目標の達成を加速するのに役立つかもしれません。

ビットコインは、2兆ドルの価値を保存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、マイニングに全て依存しています：ネットワーク参加者は、次のブロックをブロックチェーンに追加し、報酬を得る権利を競い合います。現在、ビットコインマイニングの運営規模は驚異的で、彼らは実際のエネルギーをデジタルセキュリティに変換しています。ビットコインブロックチェーンを保護するための計算能力は、デジタル「金庫の扉」のようなものであり、このメカニズムによって、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となることができます。ビットコインマイニング施設の運営に必要な専門技術、資本支出、継続的な運営コスト、そしてこの業界の高度な競争性は、ビットコインネットワークの分散化を維持するのに役立ち、攻撃コストを高く抑えています。

公開上場のビットコインマイニング企業に投資することで、ブロックの生成から収益を得ることができ、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も収益の成長が期待できます。実際、上場しているほとんどのビットコインマイニング企業は多様なビジネスモデルを採用しており、多くの企業はバランスシート上で採掘したビットコインを保有し、さらには公開市場でビットコインを購入することさえあります。現在、ビットコインマイニング企業は、人工知能や高性能計算のデータセンター運営にも進出し、ビジネスの多様化を図っています。

現代の奇跡

ビットコインマイニングは技術的には非常に複雑ですが、その概念は非常にシンプルです。専用のコンピュータが互いに競い合い、ランダムな数を推測し、最初に正しい数字を推測したコンピュータがブロックチェーンを更新する権利（すなわち「ブロックを掘る」）を獲得します。勝利したマイナーは、そのブロックで新たに発行されたビットコインと取引手数料（すなわち「ブロック報酬」）を得ます。

この競争には近道はなく、より早く正しい数字を見つけるアルゴリズムは存在しないため、ビットコインマイナーは力任せに競争するしかありません。このプロセスは確率ゲームと見なすことができます。マイナーは正しい答えを見つけるまで推測を続けます。まるで多面体のサイコロを振り、望む数字が出るまで続けるようなものです。したがって、勝利の確率は、マイナーが毎秒行える推測の回数（「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、最も効率的なオペレーターが、推測回数も最も多く、ブロック報酬を得る機会も最大となります。

技術的な観点から見ると、勝利の結果は単なるランダムな数ではなく、その数字が他のデータと結合された「ハッシュ値」です。コンピュータサイエンスにおいて、ハッシュ関数は任意のデータを一連の文字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のハッシュ関数を使用すると、「Bitcoin」という単語のハッシュ値は次のようになります：b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4。

したがって、ビットコインマイナーの任務は、ハッシュ値を迅速に生成することです：ランダムな数を推測し、そのハッシュ値を計算（ランダムな数と他のデータを結合）し、正しいかどうかを確認します。

現在、約500万から600万台のビットコインマイニングマシンが驚異的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、ビットコインマイナーが共同で生成したハッシュ値の平均速度は765 EH/s（毎秒765京回のハッシュ計算）でした。つまり、ビットコインマイナーは平均して毎秒700京回以上のランダムな数を推測し、そのハッシュ値を計算しています。この数字をより直感的に理解するために、地球上には約7.5京粒の砂と10京匹の昆虫が存在すると推定されています。

図1：ビットコインマイナーが巨大な規模でハッシュ値を生成

このような大量のハッシュ値を生成することは高コストですが、これが重要な点です。報酬を競うために、マイニングオペレーターは専用のマシンやその他のハードウェアを購入し、継続的な電力とメンテナンス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によって、マイナーは「作業証明」を提供し、彼らが経済的資源を投入しており、ブロックチェーンを更新するために信頼できることを示します。

ビットコインを攻撃することは、既存のビットコインマイニング業界を打ち負かすことを意味します。理論的には、悪意のある行為者がネットワークの51%のハッシュレートを制御し、大多数のブロックを掘り出すことができれば、ネットワークを混乱させることができます（例えば、ビットコインの二重支払いまたは特定の取引の検閲など）。ある論文では、研究者は2024年2月までにビットコインネットワークに対して1時間続く51%攻撃を行うコストが50億から200億ドルの間であると推定しています。実際、どの行為者もこれらのリソースを投入する経済的動機を持っておらず、ビットコインネットワークにはマイニング以外にも他の防御メカニズムがあります。

ビットコインマイニングのビジネスモデル

ビットコインマイナーの収入は、マイニングによって新たに得られたブロック報酬に等しく、彼らの運営支出はマシンの運転とハッシュ値生成に消費される電力から来ます（メンテナンス、マイニングプール手数料などの他の運営費用も含まれる可能性があります）。したがって、ビットコインマイナーの目標は、可能な限り低コストで毎秒最大のハッシュ値を生成することです。

2024年、マイナーは合計で約23万ビットコインを獲得し、その時の価格で約150億ドルの価値がありました。これは2014年と比較して約19倍の増加で、年平均成長率は34%です（図2参照）。4年ごとに、新たに発行されるビットコインの速度は「ビットコイン半減」と呼ばれるイベントで減少します。ビットコインの数量で計算すると、発行量は減少していますが、ビットコインのドル建て価格が上昇しているため、マイニング収入は時間の経過とともに増加しています。将来的には、マイニング収入の増加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から来る可能性があります。

図2：ビットコインマイニング収入の時間的増加

マイナーが負担する運営費用は、主にマシンの運転に消費される電力の形です。各オペレーターは自分の電力購入契約を交渉し、これらの契約は世界中で大きく異なります。説明を簡単にするために、電気料金のコストを仮定し、他のコストを無視することで、ビットコインマイナーの全体的な経済状況を構築できます。例えば、図3はビットコインマイナーの収入と仮定の電気料金が1kWhあたり0.05ドルの場合の総電力コストの推定値を比較しています。収入と電力コストの差は、マイナーの運営利益率の簡略化された指標と見なすことができます。ブロック報酬のドル価値が増加すると、マイナーは利益を得ます。一方、ハッシュ値生成のドルコストが上昇すると、マイナーは損害を受けます。

図3：マイナーの運営利益率はブロック報酬と電力コストの差を反映

世界のマイナーが直面する電力コストはさまざまであるため、より直感的な指標は、一定の電力消費に対して得られるドル価値、例えば1MWhあたりのマイナー収入かもしれません。マイニング業界の参加者は、日々のマイナー収入とネットワークハッシュレートの比率で計算される「ハッシュ価格」という概念をしばしば言及します。この概念は非常に似ていますが、マイナーの効率が向上するにつれて、ハッシュ価格は下降傾向を示すことが多いです。したがって、電力消費に対するマイナー収入は、マイナーの経済状況の時間的変化をより正確に反映する可能性があります。図4は、過去2年間の毎日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年の半減前後に大きく変動したにもかかわらず、この推定値は大体安定しています。

図4：過去2年間、毎MWhあたりのマイナー収入は大体安定

ビットコインマイニング企業への投資

公開上場のマイニング企業の株に投資することで、証券市場を通じてビットコイン経済に関与することができます。ビットコインマイニング企業のビジネスモデルはますます多様化していますが、すべてはハッシュ値の生成、ブロックの掘削、ブロック報酬の獲得という核心的なビジネスに関与しています。電力コスト、非電力運営費用、その他の要因の違いにより、各マイニング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、最大の上場マイニング企業のビットコイン生産の平均コストは3.4万ドルから5.9万ドルの間でした（図5参照）。その四半期のビットコインの平均価格は6.1万ドルでした。

図5：異なるマイニング企業の生産コストは異なる

ビットコインマイニング企業が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。一部のマイニング企業はブロック報酬を即座に清算し、一部はブロック報酬を保持し、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。自然に、ビットコイン価格が変動すると、バランスシートの方針の違いが上場マイニング企業の財務パフォーマンスに重大な影響を与える可能性があります（図6参照）。とはいえ、多くの要因が個々のマイニング企業のリスク状況に影響を与え、バランスシート上のビットコイン保有量が比較的高いマイニング企業が、ブロック報酬を清算するマイニング企業よりもリスクが高いとは限りません。

図6：一部のマイニング企業がバランスシート上でビットコインを保有

最近、ビットコインマイニング企業は人工知能や高性能計算（HPC）サービスなどの分野に進出し、これらの分野ではデータセンターインフラの需要が急速に増加しています。例えば、高盛の研究によると、2023年から2030年の間にデータセンターの電力需要（暗号通貨関連部分を除く）は160%増加する可能性があります。ビットコインマイニング企業は、低コストの電力と関連インフラを獲得できるため、人工知能/HPC市場への供給において競争優位性を持つ可能性があります。2024年初頭、時価総額第3位の上場マイニング企業Core Scientificは、専門の人工知能インフラサービスプロバイダーCoreWeaveとの長期契約を発表しました。2024年6月にCore ScientificとCoreWeaveの取引が発表されて以来、他のいくつかの上場マイニング企業も人工知能/HPC分野へのビジネス拡大に向けた措置を講じています。

ビットコインマイニングと持続可能性

ビットコインマイニングは、分散型のデジタルセキュリティを作成するために実際の経済資源である電力を消費します。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は、マイニングが現在大量の電力を消費していることを意味します。ビットコインは独特のエネルギー消費者であり、かなりの割合のクリーンエネルギー資源を使用しています。Grayscale Researchは、時間の経過とともにマイニングがグリーンエネルギーの転換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ヶ月間に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=1百万kWh）であると推定しています。これは、ケンブリッジ代替金融センターの推定とほぼ同等です（図7参照）。2023年（最新の可用年）のデータによると、ビットコインのエネルギー消費は世界の総電力消費の0.2%を占めています（送電過程での電力損失を考慮）。ケンブリッジ代替金融センターによると、データセンターは毎年約200テラワット時の電力を消費しており、人工知能モデルの使用によりデータセンターのエネルギー消費が増加する可能性があります。

図7：ビットコインマイニングは電力を消費してデジタルセキュリティを作成

典型的な住宅や商業ユーザーと比較して、ビットコインは独特のエネルギー消費者です。ビットコインマイニングはモジュール式で移動可能、地理的制約を受けず、中断可能で、電力料金の変動に非常に敏感です。したがって、マイナーは通常、低コストのクリーンエネルギー資源を持つ場所でビジネスを展開できます。ビットコインマイニング業界で使用される電力の約50%から60%は持続可能なエネルギー（原子力を含む）から来ていると推定されています。アメリカと世界全体で、持続可能なエネルギーは発電において約40%を占めています。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%から60%と仮定すると、ビットコインマイニングは世界の発電に関連する二酸化炭素排出量の0.2%から0.3%を占めると推定されます。

Grayscale Researchは、今後数年間でビットコインマイニングが再生可能エネルギー生産の応用を加速するのに役立つと考えています。その独特の特性により、ビットコインマイニングは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。特に、主要な人口中心に接続されていない地域での投資が期待されます。ビットコインマイニングは、消費パターンや天候の影響で電力網の需要が変動するのを安定させるのにも役立ちます。これは、テキサス州の電力信頼性委員会システムでの役割と同様です。また、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使用を促進し、メタン排出を削減することに対して報酬を与える市場メカニズムを作成しています。メタン排出問題の解決は、ビットコインマイナーが環境目標を達成するために貢献する特に重要な方法となる可能性があります。また、Crusoe Energyのような企業は、余剰の天然ガスを排出するのではなく、それを電力に変換してビットコインマイナーに提供する方法を開発しています。

今後数年間、技術の応用の増加は電力に対する巨大な需要を生むでしょう。デジタル資産、人工知能、その他の産業からの需要が見込まれます。Grayscaleは、ビットコインが世界の電力インフラの健全な運営に貢献し、他の多くの産業と比較して、再生可能エネルギーへの移行を加速する独特の利点を持っていると考えています。