Depuis l’avènement de la cryptomonnaie bitcoin basée sur la technologie blockchain, un engouement médiatique et entrepreneurial s’est développé autour de cette technologie. De nombreux projets et startups ont vu le jour proposant des solutions parfois avancées autour de la blockchain promettant ainsi de résoudre de nombreuses problématiques liées à la décentralisation et la sécurisation des transactions ainsi qu’une disruption de secteurs entiers tels que la Finance, l’Energie ou encore le Retail.

L’engouement autour de la technologie blockchain s’articule autour de deux aspects principaux :

- La notion de décentralisation et de désintermédiation et donc l’absence d’organisme centralisé où toutes les transactions seraient gérées. Cette technologie permet ainsi de réaliser toutes les transactions habituelles (financières et autres) de manières sécurisées sans dépendre d’une entité étatique ou gouvernementale tel que le FMI, une banque centrale, des ministères ou autre.

- L’inscription de ces transactions dans des registres immuables non effaçables et de manière quasi-irréversible empêchant ainsi via des algorithmes toute corruption ou modification des données.

La blockchain peut être définie comme un registre décentralisé, certifié et incorruptible. Son fonctionnement est tel que dès son enregistrement sur la blockchain, une information ne peut plus être modifiée ou effacée. Toute modification des données stockées implique inévitablement une nouvelle validation complète extrêmement coûteuse en énergie.
 

 Aujourd’hui, il existe trois applications principales de la blockchain :

- Les cryptomonnaies telles que définies plus haut avec le Bitcoin mais également l’Ether, le Libra de Facebook, etc. Il existe aujourd’hui plus de 1500 cryptomonnaies dans le marché[1].

- Les applications en tant que base de données distribuées et registre. Ce cas se présente par exemple pour la traçabilité alimentaire dans la grande distribution ou encore dans le luxe pour résoudre les problèmes de contrefaçon (à l’exemple de l’entreprise LVMH et de sa blockchain AURA[2]).

- Les SmartContracts qui sont des programmes autonomes qui s’exécutent automatiquement en fonction de conditions et termes définis au préalable sans besoin d’intervention humaine. L’entreprise AXA Assurance a par exemple créé des SmartContracts et sa plateforme blockchain d’assurance paramétrique intitulée Fizzy permettant de couvrir les retards d’avion[3].

 

Ces applications prometteuses et innovantes poussent néanmoins à un questionnement lié à la consommation énergétique. Avec les nombreuses problématiques récentes concernant les changements climatiques, plusieurs acteurs ont pointé du doigt les consommations excessives des blockchains à l’exemple des deux principales cryptomonnaies : le Bitcoin et l’Ether. Comme mentionné plus haut, ceci est dû principalement à leur algorithme de consensus permettant de valider les transactions : le proof of work. Ce dernier nécessite la résolution d’équations complexes et fait souvent appel à des machines spécialisées dont les coûts énergétiques sont importants[4]. Les valideurs (ou mineurs) des blocs (et donc transactions) ont - dans certains cas - même mis en place des fermes de serveurs et de machines perfectionnées pour augmenter leurs puissances de calcul.

Ainsi, si l’on prend l’exemple de la cryptomonnaie bitcoin, sa consommation peut être comparable à[5]:

  • L’équivalent de la consommation électrique annuelle de l’Irlande
  • L’équivalent de la production électrique de 4 centrales nucléaires
  • Plus d’électricité que 159 pays dans le monde
  • 30,25 TWh d’électricité (chiffres en 2017)

Néanmoins, avant de conclure sur cette consommation énergétique considérée comme excessive, comparons le comparable. Le bitcoin est considéré comme « l’or digital » ; qu'en est-il ainsi de la consommation énergétique de l’extraction de l’or, le minerai.

L’extraction d’un kg d’or génère 2,3 millions de litres d’eau, une tonne d’oxyde de soufre, 2000 tonnes de déchets miniers (soit 4000 tonnes de CO2) ainsi que 27 grammes de mercure et 22 grammes d’arsenic dans l’atmosphère[6].

Si l’on s’intéresse à la production annuelle d’or (environ 2700 tonnes), cette dernière a un coût énergétique proche de 233 TWh soit 8 fois la consommation annuelle de Bitcoin par exemple.

D’autres exemples permettent ainsi de relativiser la consommation énergétique des blockchains. Selon les travaux d’Alex Wissner-Gross, physicien à l'Université de Harvard, deux requêtes sur Google généreraient 14 grammes d'émission de carbone, soit quasiment l'empreinte d'une bouilloire électrique en consommation énergétique[7] ou encore une ampoule allumée pendant deux heures.

 

Notons d’autre part que l’exemple du bitcoin reste particulier car ce dernier représente la première utilisation publique, étendue et concrète de la blockchain. Certes, la consommation énergétique ne fera qu’augmenter au fil des années car le nombre de mineurs et de nœuds actifs sur le réseau ne fera qu’augmenter mais les nouvelles technologies et les différentes optimisations ont démontré que la consommation énergétique a été largement réduite au fil des années et ce, à travers différentes méthodes.

Avec l’avènement des nombreuses applications de la blockchain, plusieurs acteurs publics et privés ont décidé d’améliorer et d’optimiser la consommation énergétique de cette technologie.

Le protocole de validation « Proof of work » - étant le cœur consommateur d’énergie - a été amélioré avec l’introduction de nouveaux protocoles de validation avec récemment le cas de la cryptomonnaie Ether et le « Proof of stake » (PoS ou Preuve d’enjeu) où la validation ne met plus en jeu la puissance de calcul et donc la consommation énergétique mais plutôt la cryptomonnaie directement. Le tirage au sort d’un valideur se fait en fonction de la quantité de cryptomonnaies en sa possession. Si ce dernier peut prouver la possession d’une certaine quantité de cryptomonnaies, il peut prétendre à valider de nouveaux blocs de la blockchain concernée.

Par ailleurs, comme mentionné dans le rapport de l’assemblée nationale n°1501, rapport d’information sur les chaînes de blocs (blockchains)[8], des dérivés de protocoles de validation moins énergivores ont été développés tels que : la preuve de possession (proof of hold), fondée sur la durée de possession, la preuve d’utilisation (proof of use), basée sur le volume des transactions effectuées par l’utilisateur, la preuve d’importance (proof of importance), reposant sur la « réputation », ou encore la preuve de destruction (proof of burn) qui revient à détruire des cryptomonnaies pour obtenir la confiance du réseau.

 

D’autres méthodes d’optimisation énergétique ont été mises en place pour réduire l’empreinte des solutions basées sur la blockchain :

  • L’optimisation des technologies avec la création de cartes graphiques de calcul et des machines spécialisées 2,5 fois plus efficaces en consommation d’énergie que les générations précédentes[9].
  • Des fermes de serveurs et de machines de calcul installées dans des pays froids. Ainsi l’Islande est considérée aujourd’hui comme le paradis du Bitcoin où de nombreuses entreprises de minage se sont installées. Avec une énergie géothermique 100% renouvelable et un kWh à 0,065 euros comparés à la moyenne au sein de l’Union européenne à 0,115 euros, le pays est devenu très attractif pour les professionnels du mining. Par ailleurs, avec une température moyenne annuelle sur l’île proche de 4.5°C, les conditions sont idéales pour limiter les surchauffes de serveurs et donc les besoins en énergie pour le refroidissement.
  • Enfin, plus récemment une nouvelle fonctionnalité a été introduite dans le marché : le Lightning Network. Elle permet de faire des transactions sécurisées sans passer par la blockchain principale ; seul le résultat final d’une transaction entre deux utilisateurs est fourni à ladite blockchain. La sécurité de cette nouvelle fonctionnalité est renforcée via un certain nombre de SmartContracts et permet de réaliser des transactions à des coûts très faibles ; étant réalisés hors blockchain principale[10].

 

Ainsi, le cas du Bitcoin reste énergivore et cela ne fera qu’augmenter au fil des années au vu de l’augmentation du nombre de mineurs et de la complexité de la validation des transactions liée au protocole Proof of work. Néanmoins, il ne faut pas oublier que cette cryptomonnaie est née en 2008 et sa consommation énergétique et ses conséquences environnementales n’avaient pas été anticipées au moment de son lancement. Depuis, de nombreuses optimisations et évolutions ont vu le jour et ont permis de réduire son empreinte environnementale et énergétique. Par ailleurs, les cryptomonnaies sont loin d’incarner toutes les applications et les possibilités de la technologie blockchain.

De nombreux acteurs se sont diversifiés notamment dans la redistribution d’énergie en se basant sur cette technologie. Le SolarCoin est l’un des exemples les plus connus aujourd’hui, dont l’objectif est de permettre une rémunération des fournisseurs du surplus énergétique et d’encourager les projets d’énergie « verte » basés par exemple sur l’énergie solaire. 

 

La blockchain est aujourd’hui une technologie en cours de maturation. Son empreinte énergétique reste certes pointée du doigt dans le cas de certaines applications mais il ne faut pas oublier non seulement les optimisations et évolutions en cours mais également les applications disruptives et innovantes qui n’étaient pas réalisables jusqu’à récemment.

 

Auteurs :

Hicham Kadiri, Consultant
Patrice Mallet, Directeur Associé

 

 

Sources :


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