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Dernière mise à jour de la page: 29 novembre 2022

Consommation énergétique d'Ethereum

Ethereum est une blockchain verte. Il utilise un mécanisme de consensus de preuve d'enjeu qui peut être exécuté sur des appareils à faible puissance et ne nécessite pas de calculs lourds pour y participer. Le mécanisme de preuve d'enjeu d'Ethereum sécurise le réseau en utilisant des ETH mis en jeu plutôt que de l'énergie dépensée, comme dans la preuve de travail. Le passage à la preuve d'enjeu signifie que l'énergie consommée par le réseau Ethereum est relativement faible - de l'ordre de 0,01 TWh/an.

Dépenses énergétiques de la preuve d'enjeu

La dépense énergétique d'Ethereum est à peu près égale au coût de fonctionnement d'un modeste ordinateur portable pour chaque nœud du réseau.

De nombreux articles estiment les dépenses énergétiques « par transaction » pour comparer les blockchains à d'autres industries. L'avantage de cette démarche est qu'elle est facile à comprendre. Cependant, les estimations basées sur les transactions peuvent être trompeuses car l'énergie nécessaire pour proposer et valider un bloc est indépendante du nombre de transactions qu'il contient. Une unité de dépense énergétique par transaction implique que moins de transactions entraîneraient une moindre dépense énergétique et vice-versa, ce qui n'est pas le cas. Une estimation par transaction dépend fortement de la façon dont le débit de transaction d'une blockchain est défini, sachant qu'il est possible de jouer avec cette définition pour que la valeur semble plus ou moins grande.

Par exemple, sur Ethereum, le débit de transaction n'est pas seulement celui de la couche de base - c'est aussi la somme du débit de transaction de tous ses « rollups de couche 2 », qui ne sont généralement pas inclus dans les calculs et qui les réduiraient drastiquement. C'est une des raisons pour laquelle les outils comparant la consommation d'énergie par transaction entre les plateformes sont trompeurs.

La consommation d'énergie globale et l'empreinte carbone du réseau dans son ensemble sont plus pertinentes. À partir de ces valeurs, nous pouvons examiner ce que ce réseau offre à ses utilisateurs et à la société en général et procéder à une évaluation plus globale pour déterminer si cette dépense énergétique est justifiée ou non. Les mesures par transaction, quant à elles, impliquent que la valeur du réseau provient uniquement de son rôle dans le transfert de crypto-monnaies entre comptes et interdisent une analyse coûts-avantages honnête.

Le CCRI (Crypto Carbon Ratings Institute) a analysé avec attention la consommation d'électricité et l'empreinte carbone du réseau Ethereum (voir le rapport La Fusion - Implications sur la consommation d'électricité et l'empreinte carbone du réseau Ethereum). Le CCRI a mesuré la consommation d'électricité de différents nœuds avec diverses configurations matérielles et logiciels clients. Ceci a donné une estimation de 2,601 MWh (0. 0026 TWh) pour la consommation annuelle d'électricité du réseau au moment de l'analyse (septembre 2022), qui correspond aux émissions de carbone annuelles de 870 tonnes de CO2e appliquant des facteurs régionaux spécifiques d'intensité de carbone.

Digiconomist fournit la consommation d'énergie et l'empreinte carbone de tout le réseau pour le Bitcoin et l'Ethereum. Au moment d'écrire cet article, Bitcoin dépense environ 200 TWh/an d'énergie et émet environ 100 MT (mégatonnes) de carbone par an en produisant environ 32 000 tonnes de déchets électriques provenant de matériel obsolète chaque année. En comparaison, les dépenses énergétiques totales pour sécuriser Ethereum sont plus proches de 0,01 TWh/an.

La figure ci-dessus montre la consommation annuelle estimée d'énergie en TWh/an pour divers secteurs (donnée de juin 2022). Il convient de noter que les estimations présentées dans le graphique proviennent de sources accessibles au public dont les liens figurent dans le texte ci-dessous. Elles sont fournies à titre d'illustration et ne constituent pas une estimation, une promesse ou une prévision officielle.

Pour replacer la consommation énergétique d'Ethereum dans son contexte, nous pouvons comparer les estimations annualisées d'autres secteurs industriels. Si l'on considère Ethereum comme une plateforme permettant de détenir en toute sécurité des actifs numériques comme investissement, on peut peut-être le comparer à l'exploitation minière de l'or, dont la dépense a été estimée à environ 240 TWh/an. En tant que plateforme de paiements numériques, nous pourrions peut-être nous comparer à PayPal (qui consomme environ 0,26 TWh/an). En tant que plateforme de divertissement, nous pourrions peut-être nous comparer à l'industrie du jeu dont la consommation estimée est d'environ 34 TWh/an uniquement pour les États-Unis. Les estimations de la consommation d'énergie de Netflix varient considérablement entre environ 0,45TWh/an (leurs propres estimations rapportées en 2019) et environ 94 TWh/an (tel qu'estimé par Shift Project) - il y a une discussion sur les hypothèses sous-jacentes à ces estimations disponible sur Carbon Brief. Ethereum pourrait aussi être comparé à Youtube, dont la consommation est estimée à environ 244 TWh/an, bien que ces valeurs dépendent beaucoup du type d'appareil sur lequel les vidéos sont diffusées et de l'efficacité énergétique de l'infrastructure sous-jacente, telle que les centres de données. Les estimations de la dépense énergétique de YouTube ont été décomposées par chaînes et par vidéos individuelles. Ces estimations impliquent que les utilisateurs ont consommé 45 fois plus d'énergie en regardant Gangnam Style en 2019 que l'Ethereum n'en utilisera en un an avec la preuve d'enjeu.

Une couche d'application verte

Bien que la consommation d'énergie d'Ethereum soit très faible, il existe également une communauté de finance régénérative (ReFi) substantielle, croissante et très active sur Ethereum. Les applications ReFi utilisent les composants DeFi pour créer des applications financières qui ont des externalités positives au bénéfice de l'environnement. La ReFi fait partie d'un plus large mouvement « solarpunk » qui est étroitement aligné avec Ethereum et vise à coupler les progrès technologiques et la gérance environnementale. La nature décentralisée, sans permission et composable d'Ethereum en fait la couche de base idéale pour les communautés ReFi et solarpunk. Grâce au développement de ces technologies (et d'autres comme par exemple DeSci), Ethereum devient une technologie écologiquement et socialement positive.

La dette carbone d'Ethereum

Les dépenses énergétiques actuelles d'Ethereum sont très faibles, mais ceci n'a pas toujours été le cas. Ethereum a activé son mécanisme de consensus par preuve d'enjeu au troisième trimestre 2022. Cependant, Ethereum a utilisé un mécanisme de preuve de travail de 2014-2022, qui a coûté beaucoup plus cher à l'environnement.

Depuis sa création, Ethereum a eu pour objectif d'implémenter un mécanisme de consensus par preuve d'enjeu, mais il aura fallu des années de recherches focalisées et de développement pour y parvenir sans sacrifier la sécurité et la décentralisation. Par conséquent, un mécanisme de preuve de travail a été utilisé pour faire démarrer le réseau. Un consensus de preuve de travail exige que les mineurs utilisent leur matériel informatique pour résoudre un casse-tête en dépensant de l'énergie dans le processus. La solution au puzzle prouve que l'énergie a été dépensée par le mineur, démontrant qu'ils ont investi de la valeur réelle pour avoir le droit d'étoffer la blockchain. La consommation énergétique totale d'Ethereum a atteint son apogée en février 2022 avec un peu moins de 94 TWh/an lors du pic du marché haussier des cryptomonnaies. L'été avant le passage à la preuve d'enjeu, la consommation d'énergie était plus proche de 60 TWh/an, comparable à celle de l'Ouzbékistan, avec une émission de carbone équivalente à celle de l'Azerbaïdjan (33 MT/an).

Le CCRI a examiné l'impact de La Fusion d'Ethereum de la preuve de travail à la preuve d'enjeu ; les résultats ont souligné l'impact significatif de la modification du protocole de consensus : la consommation d'électricité annualisée a été réduite de 22.900.320 MWh à 2.601 MWh et donc à plus de 99,988 %. De même, l'empreinte carbone d'Ethereum a été réduite d'environ 99,992 % (de 11.016.000 à 870 tonnes de CO2e). Dépeint métaphoriquement, cela correspond à une réduction des émissions de la hauteur de la Tour Eiffel à un petit jouet en plastique, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Comparaison de la consommation d'énergie entre Ethereum pré-fusion et post-fusion. La Tour Eiffel est affichée sur la gauche avec une hauteur de 330 mètres et sur la droite apparaît une figure de jouet en plastique de 4 cm de hauteur dans un verre grossissant.

Tant la preuve de travail que la preuve d'enjeu ne sont que des mécanismes permettant de décider qui peut ajouter le prochain bloc. En échangeant la preuve de travail contre la preuve d'enjeu, où la valeur réelle investie vient d'ETH mis en jeu directement dans un contrat intelligent, les mineurs n'ont plus à brûler de l'énergie pour étoffer la blockchain. Le coût environnemental de la sécurisation du réseau est de ce fait réduit de façon drastique.

Pourquoi la preuve d'enjeu est plus écologique que la preuve de travail

La preuve de travail est une option solide pour sécuriser le réseau. Les transactions sur la blockchain Ethereum en vertu du système précédent de preuve de travail ont été validées par les mineurs. Les mineurs rassemblaient les transactions en blocs ordonnés et les ajoutaient à la blockchain Ethereum. Les nouveaux blocs étaient diffusés à tous les autres opérateurs de nœuds, qui exécutaient ensuite les transactions de manière indépendante et vérifiaient qu'elles étaient valides. Toute tentative de malhonnêteté apparaissait comme une incohérence entre les différents nœuds. Les blocs sains étaient ajoutés à la blockchain et entraient irrémédiablement dans l'histoire. La capacité pour un mineur d'ajouter de nouveaux blocs ne fonctionne que s'il y a un coût associé au minage et à l'imprévisibilité de connaitre quel noeud pourra soumettre le prochain bloc. Ces conditions sont remplies par le respect des exigences de preuves de travail. Pour pouvoir soumettre un bloc de transactions, un mineur doit être le premier à soumettre la solution d'une énigme coûteuse en termes de calcul. Pour réussir à prendre le contrôle de la blockchain, un mineur malhonnête devrait constamment gagner la course à la preuve de travail en investissant dans suffisamment de matériel et d'énergie pour surpasser la majorité des autres mineurs.

Ce mécanisme de sécurisation du réseau est problématique pour plusieurs raisons. Tout d'abord, les mineurs peuvent augmenter leurs chances de réussite en investissant dans du matériel plus puissant, créant ainsi les conditions d'une « course aux armements » avec des mineurs qui acquièrent des équipements de minage de plus en plus gourmands en énergie. Cela a augmenté la consommation d'énergie du réseau et généré des déchets en matériels. Deuxièmement, le protocole de preuve de travail d'Ethereum (avant le passage à la preuve d'enjeu) a produit une consommation électrique totale annualisée approximativement égale à celle de la Finlande. 1 et une empreinte carbone similaire à celle de la Suisse1.

La preuve d'enjeu utilise des validateurs au lieu des mineurs. Les validateurs remplissent la même fonction que les mineurs, sauf qu'au lieu de dépenser leurs actifs en amont en énergie, ils mettent en jeu des ETH comme garantie contre un comportement malhonnête. Ces ETH mis en jeu peuvent être détruits si le validateur se comporte mal, avec des sanctions plus sévères pour les actions plus néfastes. Cela incite fortement à une participation active et honnête à la sécurisation du réseau sans nécessiter une grande dépense d'énergie. Comme la quasi-totalité de l'énergie dépensée pour sécuriser le réseau de preuve de travail provenait de l'algorithme de minage, le passage à la preuve d'enjeu a considérablement réduit la dépense énergétique. Il n'y a pas non plus d'avantage à investir dans du matériel plus puissant dans le cadre de la preuve d'enjeu, il n'y a donc pas de condition de course aux armements et moins de déchets électroniques. Les validateurs Ethereum peuvent fonctionner sur des ordinateurs portables classiques ou des appareils de faible puissance tels qu'un Raspberry Pi.

En savoir plus sur la façon dont Ethereum met en œuvre la preuve d'enjeu et comment la comparaison est exercée par rapport à la preuve de travail.

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Si vous pensez que ces statistiques sont incorrectes ou peuvent être rendues plus précises, veuillez soulever un problème ou RP. Ce sont des estimations faites par l'équipe d'ethereum.org, en utilisant des informations accessibles au public et la feuille de route actuelle d'Ethereum. Ces déclarations ne représentent pas une promesse officielle de la Fondation Ethereum.

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