Non si tratta di sensazionalismo, ma di termofisica: dove finisce il raffreddamento ad aria

Ogni sei mesi, i sistemi di raffreddamento ad aria vengono interrati nelle capanne dei minatori. E ogni sei mesi, qualcuno installa una nuova serie di S21 ad aria e ci guadagna silenziosamente. La verità, come al solito, non sta nello slogan, ma nei numeri, e in dove esattamente si traccia il confine tra "l'aria vale ancora la pena" e "d'ora in poi, solo acqua".

Questo articolo tratta proprio di quel limite. Senza funerali e senza pubblicità: dove ha un limite fisico il raffreddamento ad aria, perché l'idroelettrico lo supera e in quali casi non ha senso pagare un extra per l'acqua.

Perché l'aria ha un limite massimo?

Il compito del raffreddamento è sempre lo stesso: rimuovere il calore dal chip più velocemente di quanto il chip lo generi. L'aria può svolgere questo compito purché il flusso di calore sia moderato. Ma l'aria ha una bassa capacità termica, quindi l'unico modo per rimuovere più calore è movimentare più aria. Ovvero, far girare le ventole più velocemente.

Ed ecco che arriva la fisica che il marketing non può ignorare: il rumore cresce più velocemente della dissipazione del calore. Il processore S21 raffreddato ad aria a 200 TH/s è già rumoroso a 70-80 dB, come avere un aspirapolvere nelle orecchie ventiquattro ore su ventiquattro. Affinché le ventole possano rimuovere oltre 5 kW di calore dal chip attraverso l'aria, dovrebbero raggiungere velocità tali da trasformare la macchina in una turbina: inaccettabile a causa del rumore, dell'usura dei cuscinetti e dell'energia consumata dalle ventole stesse.

L'acqua può dissipare gli stessi oltre 5 kW da un telaio senza causare rumore eccessivo: ha una capacità termica di gran lunga superiore. Ed è proprio questo il punto. Non la "moda dell'idroelettrico", ma i diversi limiti fisici dei due fluidi.

Numeri: dov'è esattamente il confine?

Il parametro chiave nel mining non è l'hashrate, ma l'efficienza: quanti watt vengono utilizzati per terahash (J/TH). Questo determina quanta parte della bolletta elettrica viene convertita in bitcoin e quanta viene sprecata sotto forma di calore. Meno è meglio.

Ecco come appare la linea attuale Bitmain in base all'efficacia:

Si noti il ​​limite. Il miglior sistema di accumulo ad aria attualmente disponibile è l'S21 XP con 13,5 J/TH . Il miglior sistema idroelettrico è l'S23 con 9,5 J/TH . La differenza di efficienza è di circa il 30% . E non è che "l'aria sia cattiva": 13,5 J/TH è un risultato eccellente, irraggiungibile fino a pochi anni fa. Semplicemente, l'aria non ha più la stessa forza di trazione fisica dell'acqua.

È caratteristico che le versioni ad aria e a liquido siano spesso realizzate con lo stesso identico chip. S21 XP e S21 XP Hydro appartengono alla stessa generazione di silicio. L'unica differenza è che il circuito a liquido mantiene il chip in un regime di temperatura stabile e gli consente di estrarre più energia: 473 TH/s contro i 270 della versione ad aria, e questo con una maggiore efficienza. Stesso chip, limiti diversi: questa è la termofisica nella sua forma più pura.

Densità: dove l'aria perde non di poco, ma di diverse volte

L'efficienza si riflette sulla bolletta elettrica. Ma l'energia idroelettrica ha un secondo asso nella manica, spesso ancora più importante nella pratica: la densità.

Il modello di punta S23 Hyd 3U offre 1,16 TH/s in un singolo chassis 3U . Per dare un'idea delle prestazioni, un singolo blocco di questo tipo sostituisce circa 40 macchine della generazione S19 , oppure circa 2,5 S21 XP Hydros raffreddati ad aria , o ancora due S23 Hydros separati da 580 TH/s. Quaranta chassis trovano posto in un singolo slot rack.

E non si tratta solo di spazio. Quaranta macchine significano quaranta connessioni Ethernet, quaranta linee elettriche, quaranta punti in cui qualcosa può andare storto e quaranta endpoint da monitorare. Un S23 Hyd 3U: una connessione, una linea elettrica, un endpoint sul pannello di controllo. I veri guasti negli impianti si verificano proprio a livello di cavi e connettori, e ce ne sono dieci volte meno. Il consolidamento non fa risparmiare tanto watt quanto stress e ore di lavoro dedicate alla manutenzione.

Dove l'aria vince sempre — e onestamente

Ora passiamo alla parte che di solito viene tagliata dalle pubblicità. L'energia idroelettrica non è sempre la scelta migliore. Ci sono casi in cui passare all'acqua è uno spreco di denaro.

In ambito domestico e su piccola scala (1-5 macchine), l'aria compressa rappresenta una scelta pratica, punto e basta. Realizzare un circuito a liquido con pompa, radiatore e manutenzione del refrigerante per cinque unità è economicamente insensato. Air S21 svolgerà il suo lavoro con una normale ventilazione.

Rete elettrica standard. Le macchine ad aria compressa funzionano con una rete monofase standard da 220–277 V. Le ammiraglie idroelettriche richiedono un'alimentazione industriale trifase da 380–415 V. Se non si dispone di tale alimentazione, è necessaria una costruzione separata ancora prima del primo utilizzo.

Investimento iniziale e velocità di avvio. L'S21 XP ad aria compressa costa circa 3.800 dollari, contro i 5.500 dollari dell'S23 Hydro 580 (e diverse volte di più per il modello di punta 3U). L'aria compressa si attiva immediatamente: alimentazione, internet e la macchina è subito operativa. L'energia idroelettrica richiede un circuito di raffreddamento, che a volte costa più del miner stesso.

Orizzonte temporale breve. Se l'obiettivo è entrare rapidamente, realizzare un profitto e infine uscire, l'aria tornerà più velocemente a causa della bassa soglia di ingresso.

La conclusione onesta del settore è questa: per la maggior parte dei miner domestici con 1-5 macchine, il raffreddamento ad aria con una ventilazione adeguata rimane la scelta giusta. Nessuna legge termofisica lo impedisce.

Da dove il gioco trae la sua acqua: l'economia dopo l'halving

E poi inizia il territorio dell'energia idroelettrica, che non è determinato dalla moda, ma dalla matematica della bolletta elettrica.

Consideriamo la differenza di efficienza tra la centrale ad aria (13,5 J/TH) e la centrale idroelettrica di punta (9,5 J/TH): si tratta di 4 J/TH, ovvero 4 kW per petahash. Questo equivale a 96 kWh per PH al giorno. Con un prezzo dell'elettricità di 0,05 $/kWh, si tratta di circa 4,8 $ al giorno per petahash che la centrale ad aria sta semplicemente donando all'industria energetica. Nell'arco di un anno, questo corrisponde a circa 1.750 $ per PH; per un impianto con 10 PH, si tratta di circa 17.500 $ all'anno solo in termini di differenza di efficienza , a parità di bitcoin minati.

Dopo l'halving, la ricompensa per blocco viene ridotta, e questo cambia tutto. Il pool meno efficiente è il primo a perdere denaro quando la difficoltà aumenta, ma la ricompensa non aumenta. Una macchina da 17 J/TH che era redditizia l'anno scorso potrebbe trovarsi oltre il punto di pareggio se la difficoltà aumenta di nuovo. Una macchina da 9,5 J/TH sopravviverà all'aumento con un margine. L'efficienza smette di essere una semplice riga nelle specifiche e diventa una questione di sopravvivenza del pool.

Inoltre, offre temperature stabili senza cicli termici (minore usura, maggiore durata), silenziosità a circa 50 dB anziché 70-80 dB e possibilità di installazione ad alta densità. Per un funzionamento serio e prolungato, l'acqua risulta la soluzione migliore in assoluto.

Ecco cosa serve realmente all'idroelettrico, senza fronzoli.

Per evitare che questo articolo si trasformi nel solito testo pubblicitario, chiariamo subito i prezzi. L'energia idroelettrica non è un prodotto "imposta e dimentica":

• CDU (Unità di distribuzione del liquido di raffreddamento) — un centro di controllo con pompa, serbatoio, sistema di filtraggio e monitoraggio che fornisce liquido refrigerante a decine di macchine. Bisogna acquistarlo, installarlo e occuparsi della sua manutenzione.
• Alimentazione trifase 380–415 V e i connettori corretti (sul modello di punta LP34).
• Manutenzione dei circuiti: Controllare mensilmente il livello del refrigerante, effettuare un test di qualità trimestrale, sostituire completamente il refrigerante ogni 2-3 anni e i filtri ogni 6-12 mesi. La miscela è solitamente composta da acqua e glicole propilenico.
• Protezione contro perdite e cali di flusso: Sensori di flusso, temperatura e perdite; il firmware deve limitare la velocità o arrestare la macchina in caso di interruzione del raffreddamento.
• Incompatibilità di sistema: circuiti Bitmain Antminer Hydro e MicroBT (Whatsminer Hydro) non sono intercambiabili: hanno dimensioni, connettori, raccordi e unità di distribuzione dell'aria (CDU) diversi.

Ecco perché, per molti operatori, scegliere un sistema di raffreddamento è più difficile che scegliere il miner stesso.

Dov'è dunque il confine?

In breve, senza password:

• 1–5 macchine, a casa, rete fissa, orizzonte temporale breve → aria. L'S21 XP a 13,5 J/TH è un'ottima macchina e non hai bisogno di acqua.
• Agricoltura, fornitura di energia industriale, orizzonte a lungo termine, elettricità costosa, densità e silenzio importanti → idroelettrico. Una differenza di efficienza del 30% e un consolidamento di dieci volte ripagheranno l'infrastruttura.

"L'aria è morta" è una menzogna. La verità è che l'aria ha un limite fisico ben definito intorno ai 13,5 J/TH, e tutto ciò che si trova al di sopra di questo valore, sia in termini di densità che di efficienza, inizia dove finisce l'aria e inizia l'acqua.

Come viene gestita questa situazione nella pratica?

Il principale ostacolo all'energia idroelettrica non è il miner in sé, ma l'infrastruttura: alimentazione trifase, unità di distribuzione dell'energia (CDU), circuiti e manutenzione del refrigerante. L'hosting si occupa di tutto questo. Sulle piattaforme OneMiners, le macchine idroelettriche di punta come la S23 Hyd 3U funzionano in un ambiente data center già pronto, con alimentazione trifase, raffreddamento industriale e monitoraggio in tempo reale, a prezzi dell'elettricità a partire da 0,04 $/kWh. In questo modo si ottengono 9,5 J/TH e un petahash da un singolo chassis, senza dover costruire una stazione di rifornimento o un'alimentazione trifase.

In parole semplici: non c'è bisogno di iniziare a costruire dove finisce l'aria. Basta costruire la macchina dove l'acqua scorre già.