요약
이번 연구에서는 매립가스(LFG)를 디지털 자산 컴퓨팅(예: 비트코인 채굴)에 사용하는 것이 가능할 뿐만 아니라 경제적으로 유리하고 환경적으로도 이롭다는 사실을 밝혀냅니다. 이 이론을 뒷받침하기 위해 Marathon은 Nodal Power와 협력하여 매립 메탄가스로만 전력을 공급하는 프로젝트의 잉여 용량을 활용했습니다. Nodal의 특허 기술을 활용한 이 파트너십은 매립지에서 메탄을 성공적으로 활용하여 전기로 변환하고 현장 데이터 센터에 전력을 공급하는 데 성공했습니다. 이 과정은 높은 가동률을 유지하며 일관되게 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었고, Marathon과 Nodal에게 재정적으로 유익한 결과를 가져왔습니다. 전기 비용은 업계 평균보다 상당히 낮았으며, 매립지는 이전에 활용되지 않았던 자원으로부터 수익을 창출했습니다. 또한, 매립가스를 이용한 컴퓨팅은 메탄 배출을 효율적으로 줄였습니다. 매립지가 메탄을 소각했을 경우보다 디지털 자산 컴퓨팅이 배출 완화에 더 효과적임을 입증했습니다.
이 파일럿 프로젝트는 Marathon의 첫 번째 성공적인 “에너지 수확” 시험으로, 폐기물을 에너지로 전환하고, 메탄가스를 회수하며, 고립되거나 잉여 에너지를 활용하여 에너지 그리드를 안정화하고, 데이터 센터에서 발생하는 열을 산업 및 상업적 목적으로 재사용하는 이니셔티브를 포함합니다.
소개
메탄은 이산화탄소보다 20년 동안 80배 더 강력한 온실가스입니다. 글로벌 메탄 평가에 따르면, “다음 10년 동안 메탄 배출량을 줄이는 것은 이산화탄소 배출량을 줄이려는 노력보다 지구를 훨씬 더 시원하게 유지할 것입니다.” 우리의 쓰레기로 돈 벌기 보고서에서는 매립지가 전 세계 메탄 배출량의 11%를 차지한다고 언급했으며, 최근 연구에 따르면 이 배출량이 이전 추정치보다 1.4배에서 2.6배 더 높을 수 있다고 제안하고 있습니다.
매립지가 메탄의 주요 배출원이라는 사실을 인식하고, 우리는 디지털 자산 컴퓨팅 기술을 통해 매립지를 더 지속 가능하게 만들 수 있는 기회가 있다고 믿었습니다. 충분한 양의 메탄을 생산할 수 있는 대형 매립지는 폐기물에서 에너지로 전환하는 기술을 통해 경제적으로 배출량을 줄일 수 있는 옵션을 갖고 있습니다. 이러한 장소는 포집된 메탄을 두 가지 형태의 지속 가능한 에너지로 전환할 수 있습니다: 1) 전기, 이는 그리드에 판매될 수 있으며, 2) 재생 가능한 천연가스(RNG), 이는 파이프라인을 통해 분배될 수 있습니다. 불행히도, 전통적인 폐기물에서 에너지로 전환하는 방법은 종종 더 작거나 외진 매립지에서는 실행 가능하거나 경제적이지 않습니다. 우리의 보고서에서는 더 작은 매립지에 대해 오늘날 실행 가능한 더 나은 해결책을 제안했습니다: 매립지에서 메탄을 포집하고 이를 전기로 변환하여 디지털 자산 데이터 센터에 전력을 공급하여 메탄 배출을 경제적으로 줄이는 것입니다.
이론을 테스트하기 위해 Marathon은 Nodal의 오프 그리드 디지털 자산 컴퓨팅 시설에 참여하여 매립지에서 100% 재생 가능한 오프 그리드 에너지로 비트코인 데이터 센터에 전력을 공급하는 파일럿 프로젝트를 시작했습니다.
파일럿 세부사항
- 위치: 유타, 미국
- 출시 날짜: 2023년 9월 27일
- 파일럿 상태: 진행 중
- 기간: 240일 이상
- 용량: 270 kW
- 컴퓨팅 장비: 83 S19J Pros
- 운영 해시율(컴퓨팅 파워): 8.3 PH/s
그림 1: Marathon과 Nodal의 프로젝트
이 파일럿의 결과는 우리의 초기 이론을 뒷받침했습니다. Marathon과 Nodal은 매립지에서 메탄을 활용하여 이를 전기로 변환하고 디지털 자산 데이터 센터에 전력을 공급했습니다. 매립지는 메탄 배출을 성공적으로 줄이면서 수익원을 창출했습니다. Marathon과 Nodal은 업계 평균보다 훨씬 낮은 에너지 비용을 실현하고 평균 이상의 운영 가동률을 유지했습니다. 또한, 이는 Marathon의 첫 번째 성공적인 “에너지 수확” 시험으로, 지속 가능하고 포괄적인 에너지 프로젝트 개발의 중요한 이정표가 되었습니다. 이러한 프로젝트에는 폐기물을 에너지로 전환하고, 메탄가스를 회수하며, 고립되거나 잉여 에너지를 활용하여 에너지 그리드를 안정화하고, 채굴 시스템에서 발생하는 열을 산업 및 상업적 프로세스에 재사용하는 것이 포함됩니다.
주요 지표의 정의 및 계산
파일럿 프로젝트 동안 우리는 운영의 효과성과 영향을 평가하기 위해 다양한 지표를 추적했습니다. 이 보고서에서 사용된 주요 지표는 다음과 같으며, 각 지표의 정의와 계산 방법이 설명되어 있습니다.
평균 운영 해시율
특정 기간 동안 모든 운영 디지털 자산 컴퓨팅 장치에서 생성된 평균 해시율 또는 컴퓨팅 파워로, 페타해시/초(PH/s)로 측정됩니다.
풀에서 보고된 해시율/일 수
운영 가동률
컴퓨팅 장치가 기능하고 적극적으로 운영된 시간의 비율입니다.
운영 가동률 = 풀에서 보고된 해시율이 있는 분/총 분
활용된 메탄
생산을 위해 활용된 메탄가스(CH4)의 양으로, 표준 입방피트(SCF)로 측정됩니다.
활용된 CH4(SCF) = 평균 페타해시(PH/s) × 메탄 활용률(SCF/PH/s/일) × 일 수
이산화탄소 환산 배출량(C02e)
CO2e는 메탄과 같은 다양한 온실가스의 지구온난화 영향을 정량화하여 그 효과를 동일한 양의 이산화탄소와 비교합니다. 이 비교는 각 가스의 지구온난화 잠재력(GWP)을 기반으로 하며, 이는 특정 시간 프레임 동안 가스의 단위가 CO2의 동일한 단위에 비해 미치는 비교적 온난화 효과를 나타내는 요소입니다. 우리는 20년(GWP 계수: 84) 및 100년(GWP 계수: 28) GWP 타임라인을 사용했습니다.
C02e = 활용된 CH4 파운드 * GWP 계수
참고: 우리는 1 SCF의 CH4가 1기압 및 80도 화씨에서 0.045파운드에 해당한다고 가정했습니다.
킬로와트시(kWh)당 평균 연료 비용
kWh당 전기의 평균 비용은 운영 및 유지 관리 비용을 포함합니다.
kWh당 평균 연료 비용 =
(SCF × 0.001002 데카열 단위/SCF × 메탄 함량 비율 × 데카열 단위당 요금 / kWh) + (운영 및 유지 관리 비용 / kWh)
결과
이 섹션에 제시된 결과는 2023년 9월 27일부터 2024년 5월 24일까지의 파일럿 프로젝트의 처음 240일을 반영합니다. 이 발견은 프로젝트의 전체 기간을 포함하지 않으며, 특정 기간에 초점을 맞추고 있다는 점에 유의해야 합니다.
활용된 메탄
240일 동안 우리는 약 1,610만 SCF의 메탄을 활용했습니다. 이 수치는 각 페타해시 운영에 대해 약 8,400 SCF의 메탄을 활용한 일일 활용률에서 추정되었습니다.
이 메탄을 활용하지 않았다면 매립지는 이를 소각했을 것입니다. 소각은 메탄을 이산화탄소로 전환하여 지구온난화 잠재력을 줄이지만, 효율성은 약 92%에 불과합니다. 평균적으로 소각된 메탄의 8%는 여전히 대기로 방출됩니다. 메탄을 회전 엔진에 공급하여 Nodal의 데이터 센터에 전력을 생산함으로써 우리는 거의 100%의 완화 효율을 달성했습니다. 이 접근 방식은 페타해시당 추가로 672 SCF의 메탄을 매일 완화하는 결과를 가져왔으며, 이는 소각으로는 완화되지 않았을 것입니다. 240일 동안 우리는 약 130만 SCF의 메탄이 대기로 방출되는 것을 방지했습니다.
그림 2: Marathon과 Nodal의 LFG 파일럿 프로젝트에서 활용된 메탄(240일 기간)
이산화탄소 환산 영향
파일럿 프로젝트의 환경적 영향을 맥락화하기 위해, 우리는 20년 및 100년 GWP 타임라인을 사용하여 메탄 활용의 이산화탄소 환산량을 계산했습니다.
활용한 총 1,610만 SCF의 메탄 중, 우리의 발견은 20년 GWP 타임라인을 사용하여 약 6090만 파운드의 CO2e 방출을 방지하고, 100년 GWP 타임라인을 사용하여 2030만 파운드의 CO2e 방출을 방지하는 데 기여했음을 나타냅니다.
환경 보호국(EPA)에 따르면, 평균 가스 동력 승용차는 연간 약 9,200파운드의 CO2를 배출합니다. 따라서 240일 동안 우리의 프로젝트는 20년 GWP 타임라인을 사용하여 6,627대의 가스 동력 승용차에 해당하는 배출량을 완화했고, 100년 GWP 타임라인을 사용하여 2,209대의 가스 동력 승용차에 해당하는 배출량을 완화했습니다.
소각과 더불어 추가로 완화된 120만 SCF의 메탄만 고려할 경우, 우리는 20년 GWP 타임라인을 사용하여 약 480만 파운드의 CO2e 방출을 방지하고, 100년 GWP 타임라인을 사용하여 약 160만 파운드의 CO2e 방출을 방지했습니다. 따라서 240일 동안 우리의 프로젝트는 20년 GWP 타임라인을 사용하여 530대의 가스 동력 승용차의 연간 배출량에 해당하는 것을 완화했고, 100년 GWP 타임라인을 사용하여 177대의 가스 동력 승용차의 연간 배출량에 해당하는 것을 완화했습니다.
그림 3: Marathon과 Nodal의 LFG 파일럿 프로젝트에서 활용된 이산화탄소 환산 메탄(240일 기간)
운영 효율성 및 가동률
우리는 현장에서 메탄을 전기로 변환하기 위해 회전 엔진을 사용했습니다. 이 엔진은 kWh당 최대 10,000 BTU를 생산하여 약 34%의 변환 효율을 나타냅니다. 평균 석탄 및 기존 원자력 발전소는 각각 약 32% 및 33%의 효율로 운영되므로, Nodal의 발전기는 약간 더 높은 효율로 운영되었습니다.
그림 4: 평균 천연가스 발전소, 기존 원자력 발전소 및 석탄 발전소의 효율성 대 Nodal의 현장 회전 발전기
그림 5: 현장 회전 발전기 및 데이터 센터
또한, 발전기 사용을 위해 메탄을 효과적으로 활용하기 위해 가스 압축 및 조절 장치를 통해 처리되었습니다. 이 중요한 단계는 메탄을 필요한 기준에 맞게 정제하고 압축했습니다. 처리의 정도는 가스 품질에 따라 달라지며, 이는 매립지의 유기물 구성에 직접적인 영향을 받습니다. 이 경우, 매립가스는 약 50%의 메탄을 포함하고 있어 비교적 낮은 수준의 처리 요구사항을 나타냈습니다.
그림 6: 가스 압축 및 조절 장치
프로젝트의 성공적인 핵심 요소는 매립지가 유리한 폐기물 구성과 양 덕분에 일관된 메탄 흐름을 생성할 수 있었다는 점입니다. 프로젝트에 들어가기 전, 우리는 85%의 운영 가동률을 예상했으며, 이는 업계 평균과 비슷합니다. 그러나 우리의 파일럿은 기대를 초과하여 92%의 가동률을 달성했습니다. 다운타임은 주로 유지 보수로 인한 것이었으며, 가스 가용성 부족으로 인한 것이 아닙니다.
그림 7: Marathon과 Nodal의 파일럿 프로젝트 평균 운영 가동률
*디지털 자산 컴퓨팅 제공업체의 평균 가동률은 평균 비트코인 해시율 실현률을 기준으로 합니다. 이 제공업체에는 Iris Energy, Bitdeer Technologies Group, Hive Digital Technologies, Bit Digital, CleanSpark, TeraWulf, Core Scientific, Cipher Mining Technologies, Riot Platforms, Marathon Digital Holdings, Argo Blockchain, Hut 8 및 Digihost Technology가 포함됩니다. 데이터는 2024년 5월 28일에 접근되었으며 그 이후로 변경되었을 수 있습니다.
Marathon, Nodal 및 매립지의 재정적 이점
Nodal의 발전소는 kWh당 $0.03의 요금으로 전기를 생성하며, 여기에는 운영 및 유지 관리 비용이 포함됩니다. 이 요금은 산업 부문에서 지불하는 평균 $0.08/kWh의 절반도 안 됩니다.
그림 8: Marathon과 Nodal의 LFG 파일럿 프로젝트의 전기, 운영 및 유지 관리 비용을 포함한 평균 연료 비용
우리의 파일럿 프로젝트는 탄소 크레딧이나 재생 에너지 크레딧(RECs)을 받을 수 없었으며, 이는 많은 유사한 사이트들이 종종 받는 혜택입니다. 이러한 인센티브를 받을 수 있었다면 우리의 컴퓨팅 비용은 상당히 낮아졌을 것입니다.
240일 동안 Marathon과 Nodal은 약 140만 kWh의 전기를 활용했으며, 매립지는 이를 통해 수익을 창출할 수 있었습니다. Marathon과 Nodal의 파일럿 프로젝트가 없었다면 매립지는 잉여 메탄을 소각하여 추가적인 재정적 이익을 얻지 못했을 것입니다. 제한된 옵션에 직면한 매립지는 메탄을 소각하여 재정적 이익 없이 처리하거나, 이를 활용하여 현장 데이터 센터에 전력을 공급하는 방법을 선택할 수 있었습니다. 후자의 옵션은 파일럿 프로젝트에서 입증된 바와 같이 폐기물을 방지할 뿐만 아니라 이전에 수익성이 없던 부산물을 수익원으로 전환했습니다.
결론
우리의 파일럿 프로젝트 결과는 초기 이론을 성공적으로 검증했습니다. 디지털 자산 컴퓨팅은 가능할 뿐만 아니라 매립지의 메탄 배출을 줄이는 경제적으로 유리한 옵션입니다. Marathon과 Nodal은 매립지에서 메탄을 포집하고 이를 전기로 변환하여 Nodal의 데이터 센터에 전력을 공급했습니다. Marathon과 Nodal과 같은 데이터 센터 운영자에게 이 프로젝트는 재정적으로 유리했으며, 우리는 신뢰할 수 있는 높은 가동률로 업계 평균보다 낮은 비용으로 컴퓨팅을 실현했습니다. 이전에 메탄가스를 생산적으로 활용할 인센티브가 없었던 매립지에게 디지털 자산 컴퓨팅은 새로운 수익원을 창출하여 배출량을 더 효과적으로 줄일 수 있는 촉매 역할을 했습니다. 이 프로젝트는 모든 관련 당사자에게 윈-윈이었습니다.
더욱이, 우리는 이 프로젝트에서 얻은 기술과 통찰력이 매립지 및 다른 산업에서 에너지 수확 기술을 활용하여 활용되지 않거나 낭비되는 에너지원에 접근하고 이를 생산적이고 지속 가능한 자산으로 전환할 수 있는 새로운 기회를 열어줄 것이라고 믿습니다.
면책 조항: 이 보고서는 일반 정보 제공 목적으로만 제공됩니다. 보고서에 표현된 의견은 Marathon Digital Holdings(“MDH”), 그 임원, 직원, 이사 또는 고문 또는 그 계열사의 의견과 다를 수 있습니다. 이 보고서의 정보는 MDH 또는 그 임원, 직원, 이사 또는 고문 또는 그 계열사에 의한 투자, 법률, 회계 또는 기타 조언이나 정보로 간주되지 않습니다. 정보는 신뢰할 수 있는 출처에서 얻었지만, MDH 또는 그 계열사는 그 완전성이나 정확성을 보증하지 않습니다. 전망과 과거 실적은 미래 결과의 보장이 아닙니다. 보고서의 정보는 사전 통지 없이 변경될 수 있으며, 완전하거나 정확하거나 최신 상태임을 보장하지 않으며, 가장 최신 개발 사항을 반영하지 않을 수 있습니다.
