Warme bits – geüpdate versie

De Bitcoin een ecologische ramp?
Mijn interesse begon met een kop boven een artikel in een Belgische krant De Standaard van 19 oktober 2017 “De bitcoin is een ecologische ramp”.  Er werd betoogd dat voor de winning van bitcoins ontzettend veel rekenkracht nodig was, dat dat inherent in competitie plaatsvond, dat je er goed mee kon verdienen en dat daarom computers in zeer korte tijd werden afgeschreven (en nieuwe aangeschaft). Het klonk een beetje als de goudwinning in Klondike en het proces heet van ook niet voor
niets “mining”.
De journalist zei een beetje slordig dat het stroomverbruik voor de bitcoin de helft was van het totale stroomverbruik van Vlaanderen, waardoor het net leek (voor mensen die gewend zijn om gelijksoortige grootheden te vergelijken) alsof half Vlaanderen niks anders deed als bitcoins mijnen, maar de bedoeling was dat het mondiale stroomverbruik van de bitcoin de helft was van dat van Vlaanderen.
Vervolgens zette de journalist er de verkeerde website bij zodat je het niet kon controleren, en mijn scepsis was groot.

Op 24 oktober deed de NRC een fact check op “Eén bitcointransactie voorziet een huis een maand lang van energie” en beoordeelde dat als ‘grotendeels waar’. Daar stond ING-onderzoeker Teunis Brosens genoemd bij een artikel op de ING-site ( zie ING-Think-why-bitcoin-transactions-are-more-expensive-than-you-think_13okt2017 ) , waarin doorverwijzingen naar de juiste website https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption ). En zo was het toch nog te controleren.

Energievraag bitcoin versus Visa

Een bitcoin vreet stroom en andere betaalwijzen zeer veel minder. Het mondiale vermogen, dat het bitcoinsysteem vraagt, is genoeg om iets meer dan 2 miljoen huishoudens in de VS van stroom te voorzien. Het mondiale VISA-systeem wikkelt zeer veel meer transacties af en vraagt daarvoor 40* minder vermogen.

In absolute getallen kost één bitcointransactie (volgens Brosens) 200kWh.

Maar. Het bitcoinsysteem groeit als een idioot.

Groei van het stroomverbruik van de bitcoin

De verticale eenheid TWh/jaar is een beetje moeizaam bij een dergelijk groeitempo. Maar een jaar is 8760 uur dus de omrekening is gauw gemaakt: 18,0TWh/y = 2050MW en 22,0TWh=2510MW. Ter vergelijking: de kolencentrale op de Maasvlakte is 1070MW . Nogmaals voor de duidelijkheid: de 2510MW is mondiaal en de 1070MW is één Nederlandse centrale.
2510MW zit al een eindje boven het totale energieverbruik van bijv. Azerbeidzjan .

Onrustbarender is het groeitempo. Over de looptijd van bovenstaande grafiek stijgt het benodigde bitcoinvermogen lineair met 0,86% per dag. Gaat dit een jaar door, dan staat er in de linkerkolom in plaats van 18 nu ca 60TWh/jaar. Mogelijk zelfs iets meer, want het gaat in de afgebeelde maand iets harder dan lineair.

Nu vraagt de bitcoin 0,11% van de mondiale stroomproductie. Volgend jaar is het percentage (lineair redenerend) ongeveer 3* zo hoog, enz.

Ik vind het nog geen ecologische ramp, als je naar het stroomverbruik kijkt, maar dat kan het over bijvoorbeeld een decennium wel worden. Gemeten aan het materiaal hangt het er van af hoe men na het afdanken met de computers omgaat.

Men zou kunnen zeggen dat daar waar de ecologische nadelen van de bitcoin aantoonbaar zijn, en de voordelen van de bitcoin voor niet-criminelen en niet-speculanten afwezig, de kosten-baten analyse van het systeem per definitie negatief is.

 

Datacentra en hun afvalwarmte in Nederland

(Ik heb de schatting van het winbare aantal PJ in Brabant bijgesteld van 3,5PJ naar 2,0PJ. In 3,5PJ zitten ook activiteiten waarvan de restwarmte moeilijk te oogsten lijkt, bijv. omdat ze decentraal zijn. De 2,0PJ zijn een wat betrouwbaarder schatting van de grote, centrale machines waarvan de restwarmte in praktijk mogelijk te oogsten valt.)

Toen het toch over computers en energie ging, het ik eens zitten kijken naar de energetische aspecten van de reguliere ICT-sector, waar ze ook nog wel eens dingen uitrekenen die voor de gewone mens wel nut hebben, bijvoorbeeld mijn pensioen. Die sector als geheel groeit ook sterk wat betreft de verwerkte bits (datacentra met zo’n 17,5% per jaar), maar omdat daar veel energiebesparende maatregelen genomen zijn, is het energiegebruik veel minder hard gegroeid en soms gedaald. De vraag is hoe het na, zeg maar, 2020 verder gaat. Het laaghangend fruit raakt gaandeweg geplukt.

Je hebt vier categorieën die voor de levering van restwarmte van belang zijn:

  • I)    de commerciele datacenters, voor wie dataopslag en -beheer de hoofdactiviteit vormen
  • II)   Telecommunicatiebedrijven
  • III)  (Semi)publieke rekencentra (bijv. van de universiteiten)
  • IV)  Commerciele ondernemingen met een groot datacentrum dat dienstig is aan een ander hoofddoel van de onderneming (bijv. de Rabobank)
(Uit het MJA-sectorrapport 2014)

De 37 grootste bedrijven uit categorie I en II vallen onder de industriele MJA-regeling en moeten 2% per jaar energiebesparen (en dat deden ze over de rapportageperiode, zo blijkt uit een controlestudie MJA3-Sectorrapport ICT-sector 2014 waaruit bovenstaande tabel). Vanaf 2011 tot 2014 kon je (alle bedrijven opgeteld) de volumegroei ongeveer wegstrepen tegen de besparingen. Zo zit deze groep ondernemingen al enkele jaren op 16,2PJ/jaar over al hun activiteiten. Een deel van deze activiteiten is van belang voor hun restwarmte.

De hele categorie I (alle datacenters samen, dus ook de niet-MJA) is goed voor 1247MW. Die dingen draaien non -stop en als dat op vollast zou zijn, zou dat 39PJ/jaar opleveren. In praktijk draaien ze geen vollast, maar grofweg 45% (zegt CE Delft). Zie Energiegebruik Nederlandse commerciële datacenters 2014-2017_CE Delft .
CE Delft kent aan de commerciele datacentra in 2017 ca 5,8PJ toe, welk aantal na 2014 weer is gaan groeien (met 23% per jaar).

(CE Delft Energiegebruik Nederlandse commerciele datacenters 2014-2017)

Van categorie III en IV afzonderlijk heb ik geen expliciete totaal-statistiek kunnen vinden.
Wel is er een studie, ook van CE Delft, Trends ICT en Energie 2013-2030 (dd feb 2016), die deze categorieën in ander verband onderbrengt en kwantificeert. Te vinden op www.ce.nl/publicatie/trends_ict_en_energie_2013-2030 .

Het blijft natte vingerwerk, maar om de gedachten te bepalen: in 2020 is er in Nederland grofweg 15PJ stroom-input waarvan men in theorie de restwarmte zou kunnen oogsten. Als die gelijkmatig over het land verdeeld zou zijn, zou 1/7de  daarvan, dus ca 2,0PJ, in Brabant te vinden zijn.

Energetisch gezien is een datacentrum/telecommunicatie/enz bedrijf iets waar stroom ingaat en ongeveer evenveel afvalwarmte uitkomt. Het in de sector veelvuldig gebruikte begrip “groen” kan dan ook drie dingen betekenen: dat er niet meer stroom ingaat dan nodig, dat die stroom groen is, en dat de afvalwarmte zinvol gebruikt wordt.
Het eerste gebeurt standaard (want dat bespaart geld), het tweede soms (niet te achterhalen valt wat precies ‘soms’ en ‘groen’ is), en het derde heel af en toe. Binnen de sector zelf is warmtelevering aan de buren regelmatig in discussie.
KPN levert bijvoorbeeld afvalwarmte aan de warmtering op de Eindhovense Hightech-campus (zie voor een artikel www.emerce.nl/nieuws/kpn-opent-eerste-tier-iv-datacenter-nederland ) en de TU/e heeft een befaamde Warmte-Koude opslag (WKO) (zie TU/e: Hoofdgebouw wordt uitzonderlijk duurzaam gerenoveerd en het lange termijn-duurzaamheidsbeleid )

Het datacenter van de Rabobank in Boxtel
Datacenter KPN Hightech campus Eindhoven

Het datacenter van de Rabobank in Boxtel
Een case study is het datacenter van de Rabobank in Boxtel.
Dat trekt bij vol vermogen ongeveer 20MW stroom naar de computers, en ongeveer 25MW naar het complex als geheel – welke 25MW er dus ook weer uitkomt als warmte. Dat volgt uit de publiek bekende ontwerpspecificaties. Het belastingspercentage is onbekend.

25MW een jaar lang zou betekenen 0,79PJ aan afvalwarmte. Als je de 45% van CE Delft zou gebruiken, produceert het complex ongeveer 0,35PJ aan warmte. Dat zou op papier genoeg zijn om alle woningen in Boxtel te verwarmen als die goed geïsoleerd waren.
Binnen de gemeente Boxtel is hier al eens over gesproken.
In de projectbeschrijving (zie Datacenter Rabobank art TVVL 2011-1 ) wordt zelfs met zoveel woorden gewag gemaakt van de mogelijkheid om het nabij gelegen bedrijventerrein te verwarmen.

In praktijk vraagt dit om buizen, organisatie, en geld, dus er is op dit vlak nog niets gerealiseerd.
De Boxtelse SP liet mij weten, dat de gemeente Boxtel in zijn woningbouwopgave probeert de restwarmte van bovenstaand datacenter, en van de RWZI, mee te nemen. Daarbij wordt samengewerkt met oa engie, Enexis, Alliander, Heijmans, Brabant Water en het Waterschap. Het benodigde warmtenet wordt in eerste instantie ingezet om een nieuwbouwwijk van 600 woningen van warmte te voorzien. Men wil later een groter deel van Boxtel gaan verzorgen.
Ik heb de Boxtelse SP aangeraden wel goed de rechtspositie van de nieuwe bewoners in de gaten te houden. In het verleden is daar nog wel eens wat fout gegaan (zie bijv. De Warmtewet moet anders!
of de verhalen op deze site over de stadsverwarming in Meerhoven.

Na het schrijven van dit artikel heb ik een ander artikel geschreven over Ecovat en het integreren van elektrische en warmtenetwerken. Dat kan in dit verband ook nuttige kennis zijn. Zie Energy Day TU/e bespreekt Ecovat-systeem .

ICT-bedrijven en Warmte in Brabant
De 2,0PJ warmte, waarvan hierboven sprake is, is in Brabantse verhoudingen een niet onaanzienlijk getal.
Ter vergelijking: in het Brabants Warmteplan, dat kort voor de zomervakantie in PS besproken is, (zie Het Brabantse warmteplan nader geanalyseerd ), staat bijvoorbeeld dat men gebruik wil maken van de 2 tot 5PJ afvalwarmte van het industrieterrein Moerdijk. De gezamenlijke warmteproductie door de Brabantse ICT-bedrijven ligt aan de onderkant van deze range.
Of: de totale geothermieverwachting ligt rond de 1,3PJ.
De Moerdijk en de geothermie staan wel in het Brabantse Warmteplan.
Zo men een andere vergelijking wil: 2,0PJ is genoeg om ca 100000 goed-geisoleerde huizen te verwarmen, zijnde ongeveer 1/10de deel van de Brabantse woningvoorraad.
Of: het is de helft van de opbrengst van het totaal Brabantse windenergieprogramma na voltooiing.
Maar in het Brabants Warmteplan zie je de ICT-bedrijven als potentiele bron van afvalwarmte niet terug. Dat is een gemis.

Nu zitten er tussen droom en daad in warmtezaken nogal wat wetten in de weg en praktische bezwaren. Er zouden buizen gelegd moeten worden en contracten getekend met een looptijd van decennia, en subsidies verstrekt. Die problemen zijn niet gering.

Toch zou het interessant kunnen zijn om op zijn minst in Brabant op korte termijn een inventarisatie van de warmte-leverende mogelijkheden van de ICT-sector in kaart te brengen.

Uit de Statenmededeling Warmte 2017