L’Adan publie son tout premier rapport annuel qui reprend l’activité de l’association en 2020. Télécharger ⬇️

Les protocoles blockchain et leur empreinte énergétique

Ces derniers mois, l’idée selon laquelle les technologies blockchain et les crypto-actifs consomment une quantité excessive d’électricité est au cœur des discussions. Dans son précédent article sur l’impact et les enjeux écologiques des technologies blockchain, l’Adan nuançait le débat concernant la consommation énergétique des différents réseaux blockchain et rappelait que le besoin énergétique de ces technologies dépend de leur protocole de consensus et du nombre d’utilisateurs du réseau. 

Par ailleurs, la consommation énergétique d’un protocole blockchain ne doit pas être assimilée à son empreinte environnementale. En effet, de nombreux cas d’usage liés aux technologies blockchain et aux crypto-actifs tendent à améliorer l’empreinte environnementale de ces réseaux décentralisés, notamment en utilisant le surplus d’énergies décarbonées dans certaines zones géographiques où le besoin en électricité est inférieur au niveau de production. 

La classification proposée présente la consommation énergétique des principaux réseaux blockchain publics en fonction du protocole sur lequel ils fonctionnent. Il est ainsi illustré qu’il ne peut y avoir de constat général et qu’une analyse granulaire, en fonction des caractéristiques technologiques de ces réseaux, est nécessaire1Les estimations tirées de cette classification doivent être interprétées avec prudence. En raison des nombreuses études menées concernant la consommation énergétique des crypto-actifs, les résultats peuvent varier selon les méthodologies adoptées.

Empreinte énergétique des blockchains

La thèse selon laquelle les développeurs de projets blockchain ne prennent pas en compte l’impact environnemental lié à la consommation d’énergie est discutable : 

  • Parmi les 10 réseaux blockchains les plus importants, la grande majorité ont adopté un protocole de validation qui ne consomme que peu d’énergie électrique. La plupart des porteurs de projets entament une politique de décarbonation, et certains ont pour objectif d’atteindre la neutralité carbone.
  • Si certains protocoles (notamment Bitcoin) ont une consommation énergétique importante, l’énergie dépensée dans la validation des transactions est, très souvent, renouvelable. 

La consommation énergétique de l’industrie des crypto-actifs est inférieure à celle des industries traditionnelles.

De nombreuses initiatives voient le jour afin d’atténuer la consommation énergétique des réseaux blockchain.

Consommation énergétique des cryptomonnaies

Cet article vise à étudier l’empreinte environnementale des principaux réseaux blockchain au sein de l’écosystème des actifs numériques. Voici les protocoles qui ont été retenus pour la rédaction de cet article :

Bitcoin (BTC)

Protocole de consensus : Proof-of-Work (POW) 

Fonction de hashage : SHA-256

Consommation énergétique par transaction2 Les données relatives à la consommation énergétique par transaction d’un réseau blockchain ne reflète pas parfaitement la consommation énergétique de ces technologies. En revanche, de telles données permettent de comparer plus aisément les différents réseaux blockchain, indépendamment de leur protocole de consensus. Les données relative à la consommation énergétique par transaction sont issues de l’étude de TRG Data Center : importante (estimée à environ 707 KWh)

La consommation énergétique annuelle du réseau Bitcoin est estimée entre 90 TWh et 160 TWh selon les études et les méthodologies adoptées. 

En revanche, il est nécessaire de préciser que la consommation énergétique du réseau Bitcoin ne reflète aucunement son empreinte environnementale. En effet, selon l‘indice de consommation d’électricité Bitcoin de Cambridge (CBECI), une part croissante de la consommation totale d’électricité de Bitcoin provient d’énergies renouvelables (hydrauliques, solaires et éoliennes). Un récent sondage du Bitcoin Mining Council confirme cette étude et révèle que 56% de l’énergie dépensée dans le minage est renouvelable.

Le mining permet de réguler efficacement le marché de la production électrique en utilisant le surplus d’énergie renouvelable de certaines zones géographiques isolées (Kazakhstan, Russie, El Salvador, et autres). Dans ce contexte, le réseau Bitcoin optimise le ratio entre la consommation et la production d’énergie et réduit le risque de gaspillage énergétique à travers le monde. 

Enfin, la consommation énergétique du réseau Bitcoin est particulièrement variable et de nombreux évènements peuvent en effet faire évoluer la puissance de calcul nécessaire pour la validation des blocs (hashrate). Le récent exode des mineurs chinois avait notamment mené à une baisse de plus de 50% du hashrate.

⬆️ Retour à liste

Ethereum (ETH)

Protocole de consensus : Proof-of-Work (POW) 

Fonction de hashage : Ethash

Consommation énergétique par transaction : importante (estimée à environ 62,5 KWh)

La consommation annuelle du réseau Ethereum est évaluée à 74,6 TWh. Bien qu’Ethereum fonctionne encore à ce jour sur le PoW, la transition vers le PoS est en cours. Cette transition (appelée « The merge ») s’achèvera normalement au premier trimestre de 2022 et apportera de nombreuses améliorations théorisées depuis plusieurs années. Dans cette optique, les membres de la communauté Ethereum ont tenté de calculer la consommation énergétique d’Ethereum lors du passage au POS. Ces-derniers considèrent que le réseau Ethereum consommera 99,95% d’énergie en moins après cette transition.

Ainsi, s’il n’existe pas encore d’étude statistique sur la future consommation énergétique d’Ethereum, il est indéniable que le passage à Ethereum 2.0 permettra de la réduire considérablement.

⬆️ Retour à la liste

Cardano (ADA)

Protocole de consensus : Proof-of-Stake (POS) 

Consommation énergétique par transaction : négligeable (estimée à environ 0,5479 KWh)

Cardano est une blockchain peu consommatrice en énergie. Grâce à l’utilisation du POS,  le réseau Cardano ne consomme en moyenne que 6 GWh d’énergie par an. La consommation énérgétique annuelle de Cardano est comparable à la consommation énérgétique de deux centrales. Si une telle consommation peu sembler importante de prime abord, une part importante des validateurs utilisent de l’énergie renouvellable pour assurer le fonctionnement du réseau.

⬆️ Retour à la liste

Binance Smart Chain (BNB)

Protocole de consensus : Proof-of-Stake Authority (PoSA) 

Consommation énergétique par transaction : négligeable

La Binance Smart Chain est un réseau faiblement décentralisé (i.e : composée de seulement 21 nœuds validateurs pour assurer le fonctionnement du réseau) qui assure le développement de projets de finance décentralisée (i.e : l’on parle alors de CeDeFi). La BSC fonctionne sur le PoSA, son empreinte énergétique est donc relativement faible par rapport aux autres blockchains

Le PoSA partage des similarités avec le Proof-of-Authority (POA) qui confère, à un nombre restreint d’acteurs désignés à l’avance, le pouvoir de valider les transactions et de mettre à jour le registre distribué. Contrairement au protocole Proof-of-Work, la preuve d’autorité se caractérise par sa faible consommation en électricité et mais aussi par son importante centralisation auprès d’un nombre restreint de validateurs du réseau.

⬆️ Retour à la liste

Solana (SOL)

Protocole de consensus : Proof-of-History (PoSA) 

Consommation énergétique par transaction : négligeable

Le PoH sur lequel repose le protocole blockchain Solana permet aux nœuds du réseau Solana de valider les transactions sans nécessiter de la puissance de calcul du POW. Grâce à ce mécanismes de consensus, le réseau Solana se démarque par ses grandes performances en termes de scalabilité.

Solana considère que ce mécanisme de consensus améliore incontestablement la vitesse des transactions sur Solana et permet d’optimiser la consommation énergétique du réseau.

⬆️ Retour à la liste

Polkadot (DOT)

Protocole de consensus : Nominated Proof-of-Stake (NPOS)

Consommation énergétique par transaction : négligeable

La Blockchain Polkadot fonctionne sur un protocole de preuve de participation nominée où les nominateurs soutiennent les validateurs avec leur propre participation au réseau.

Si aucune donnée officielle n’a encore été publiée à ce jour, il semblerait que la blockchain Polkadot, qui ne repose pas sur la puissance de calcul de ses validateurs, soit moins énergivore que les autres blockchain reposant sur le POW.

Les membres de la communauté Polkadot estiment que le réseau consomme environ 0,8 GWh par an.

⬆️ Retour à la liste

Dogecoin (DOGE)

Protocole de consensus : Proof-of-Work (POW)

Fonction de hashage : scrypt

Consommation énergétique par transaction : négligeable (estimée à environ 0,12 KWh)

L’algorithme de validation des transactions utilisé par Dogecoin est le scrypt. Cet algorithme nécessite une puissance de calcul moins importante que le SHA-256.

Bien que Dogecoin ne consomme pas autant d’énergie que Bitcoin et Ethereum, la validation des transactions par le POW nécessite tout de même un certain besoin énergétique.

⬆️ Retour à la liste

Algorand (ALGO)

Protocole de consensus : Pure Proof-of-Stake (PPOS)

Consommation énergétique par transaction : négligeable

Grâce au recours au PPOS, le réseau Algorand consomme peu d’énergie pour fonctionner. Les utilisateurs du réseau sont sélectionnés aléatoirement (à hauteur de leur investissement dans l’écosystème Algorand) pour proposer des blocs et procéder à leur validation. Ainsi, chaque utilisateur du réseau pourra être choisi afin de participer à son fonctionnement.

Algorand souhaiterait être le premier réseau blockchain à atteindre la neutralité carbone. L’écosystème Algorand s’est engagé à rendre son réseau totalement neutre en carbone. Algorand s’est associé à ClimateTrade afin de compenser le faible niveau de carbone produit par le réseau Algorand et faire d‘Algorand le premier réseau de blockchain neutre en carbone.

⬆️ Retour à la liste

Polygon (MATIC)

Protocole de consensus : Proof-of-Stake (POS)

Consommation énergétique par transaction : négligeable

Polygon est une commit chain d’Ethereum permettant la construction de protocoles blockchain compatibles avec le réseau Ethereum en utilisant le POS comme protocole de consensus.

Polygon affirme que grâce au POS, la blockchain Polygon ne consomme que 0,00079 TWh annuellement.

⬆️ Retour à la liste

Tezos (XTZ)

Protocole de consensus : Proof-of-Stake (POS)

Consommation énergétique par transaction : négligeable

Tezos est une Blockchain programmable à l’instar d’Ethereum. En revanche, la consommation énergétique de la blockchain Tezos est actuellement moins importante en raison de l’utilisation du PoS comme protocole de consensus. Tezos estime même que sa consommation énergétique est équivalente à  0,00006 TWh/an ce qui en ferait l’un des réseaux les plus responsables de l’écosystème.

⬆️ Retour à la liste

IOTA (MIOTA)

Protocole de consensus : Tangle

Consommation énergétique par transaction : négligeable (estimée à environ 0,00011 KWh)

Le protocole de consensus IOTA est complètement différent de ce que l’on voit dans Bitcoin ou des blockchains similaires. 

Le Tangle fonctionne en effet grâce à des graphes orientés acycliques (DAG) et permet aux utilisateurs du réseau (qui passent les transactions) de s’impliquer directement dans la validation des transactions. La validation des transactions sur IOTA ne nécessite donc que peu de puissance de calcul.

⬆️ Retour à la liste