ক্রিপ্টোকারেন্সি মাইনিং গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি রেগুলেশনে অংশগ্রহণের শারীরিক ও অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা গবেষণা: টেক্সাসের একটি কেস স্টাডি

১. ভূমিকা

উচ্চ মাত্রার পরিবর্তনশীল নবায়নযোগ্য শক্তির অনুপ্রবেশের কারণে, আধুনিক বিদ্যুৎ ব্যবস্থা চাহিদা ও সরবরাহের ভারসাম্য রক্ষায় উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি। সহায়ক সেবা, বিশেষ করে ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ, গ্রিডের স্থিতিশীলতা বজায় রাখার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই গবেষণাপত্র একটি নতুন ধরনের গ্রিড নমনীয়তার উৎস অনুসন্ধান করে: প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক ভিত্তিক ক্রিপ্টোকারেন্সি মাইনিং সুবিধা। এই সুবিধাগুলি দ্রুততম বর্ধনশীল নমনীয় বৈদ্যুতিক লোডগুলির মধ্যে একটি, যা প্রতিযোগিতামূলক র্যাম্পিং ক্ষমতা এবং দ্রুত শক্তি খরচ সামঞ্জস্য করার ক্ষমতা দ্বারা চিহ্নিত। মূল গবেষণা প্রশ্ন হল এই সুবিধাগুলিকে ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ সেবা প্রদানের জন্য কার্যকরভাবে ব্যবহার করা যায় কিনা, যার ফলে গ্রিডের নির্ভরযোগ্যতা সমর্থন করার পাশাপাশি তাদের নিজস্ব কার্যক্রম আয় বৃদ্ধি পায়। এই গবেষণাটি বাস্তব-বিশ্বের কেস স্টাডি হিসাবে টেক্সাসের ইলেকট্রিক রিলায়াবিলিটি কাউন্সিল গ্রিড ব্যবহার করে।

২. পদ্ধতি ও কাঠামো

সম্ভাব্যতা মূল্যায়নের জন্য এই গবেষণা পদার্থবিদ্যা ও অর্থনীতি সংমিশ্রিত বিশ্লেষণ পদ্ধতি গ্রহণ করে।

3. কেস স্টাডি: ERCOT টেক্সাস পাওয়ার গ্রিড

তাত্ত্বিক কাঠামোটি ERCOT বাজার থেকে প্রাপ্ত বাস্তব তথ্য ব্যবহার করে প্রয়োগ করা হয়েছে।

4. মূল অন্তর্দৃষ্টি এবং তুলনামূলক বিশ্লেষণ

5. প্রযুক্তিগত বিবরণ এবং গাণিতিক সূত্র

মূল অর্থনৈতিক মডেলটি একটি লাভ সর্বাধিকীকরণ ফাংশন দ্বারা উপস্থাপন করা যেতে পারে। একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে খনির সুবিধার মোট লাভ $Π$ হল খনির আয় এবং গ্রিড পরিষেবা আয়ের একটি ফাংশন, যেখান থেকে খরচ বিয়োগ করা হয়।

লাভ ফাংশন:

$Π = R_{crypto} + R_{grid} - C_{electricity}$

যেখানে:

• $R_{crypto} = f(P_{coin}, H(t), η)$ হলো ক্রিপ্টোকারেন্সি খনির আয়, যা নির্ভর করে মুদ্রার মূল্য $P_{coin}$, হ্যাশ রেট $H(t)$ এবং খনির দক্ষতা $η$ এর উপর।
• $R_{grid} = \int (\lambda_{reg}(t) \cdot P_{reg}(t)) \, dt$ হল নিয়ন্ত্রণ পরিষেবা প্রদানের আয়, যেখানে $\lambda_{reg}(t)$ হল নিয়ন্ত্রণ বাজার মূল্য এবং $P_{reg}(t)$ হল নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রতিশ্রুত শক্তি।
• $C_{electricity} = \int (\lambda_{elec}(t) \cdot P_{load}(t)) \, dt$ হল বিদ্যুতের খরচ, যেখানে $\lambda_{elec}(t)$ হল রিয়েল-টাইম বিদ্যুৎ মূল্য এবং $P_{load}(t)$ হল সুবিধার মোট লোড।

মূল সিদ্ধান্তের পরিবর্তনশীলটি হল সুবিধার শক্তি ক্ষমতা $P_{max}$ এর বন্টন, যা বেসলাইন খনির লোড $P_{mine}$ এবং নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতা $P_{reg}$ এর মধ্যে: $P_{max} \geq P_{mine} + P_{reg}$। নিয়ন্ত্রণ "আপ রেগুলেশন" সংকেত (গ্রিডের শক্তি হ্রাসের প্রয়োজন) পাওয়ার সময়, খনির শ্রমিকদের খনির আয় ত্যাগ করে লোড $P_{mine}$ এর নিচে নামাতে হবে। প্রদত্ত পূর্বাভাসিত মূল্যের অধীনে, অপ্টিমাইজেশন প্রক্রিয়াটি $P_{reg}$ খুঁজে বের করে যা $Π$ কে সর্বাধিক করে।

6. বিশ্লেষণ কাঠামো: উদাহরণ কেস

দৃশ্যকল্প: ERCOT অঞ্চলের একটি 100 মেগাওয়াট বিটকয়েন মাইনিং সুবিধা 4-ঘন্টার আপ রেগুলেশন সার্ভিসে অংশগ্রহণের মূল্যায়ন করছে।

ইনপুট প্যারামিটার:

• সুবিধার শক্তি ক্ষমতা: 100 মেগাওয়াট
• গড় বিদ্যুতের মূল্য: $50/মেগাওয়াট-ঘণ্টা
• গড় আপ-রেগুলেশন ক্ষমতা মূল্য: $22/মেগাওয়াট
• আনুমানিক আপ-রেগুলেশন আহ্বান হার: ১৬%
• প্রতি মেগাওয়াট-ঘণ্টা বিদ্যুৎ খরচে খনির আয়: ৬৫ মার্কিন ডলার (মাইনিং পুল ফি বাদে, নির্দিষ্ট বিটকয়েন মূল্য ও হ্যাশ রেট ভিত্তিক)

সিদ্ধান্ত বিশ্লেষণ (সরলীকৃত সংস্করণ):

1. বিকল্প A (শুধুমাত্র খনন): 100 মেগাওয়াট শক্তি দিয়ে খনন করা।
   আয় = 100 মেগাওয়াট * 4 ঘন্টা * 65 ডলার/মেগাওয়াট-ঘন্টা = 26,000 ডলার
   খরচ = 100 মেগাওয়াট * 4 ঘন্টা * 50 ডলার/মেগাওয়াট-ঘন্টা = 20,000 ডলার
   লাভ = ৬,০০০ মার্কিন ডলার
2. বিকল্প B (২০ মেগাওয়াট আপ রেগুলেশন সরবরাহ): বেসলাইন মাইনিং পাওয়ার ৮০ মেগাওয়াট নির্ধারণ করুন, আপ রেগুলেশনের জন্য ২০ মেগাওয়াট প্রতিশ্রুতিবদ্ধ করুন।
   মাইনিং আয় = ৮০ মেগাওয়াট * ৪ ঘন্টা * ৬৫ মার্কিন ডলার/মেগাওয়াট-ঘন্টা = ২০,৮০০ মার্কিন ডলার
   উপ-নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতা আয় = 20 মেগাওয়াট * 22 মার্কিন ডলার/মেগাওয়াট * 4 ঘণ্টা = 1,760 মার্কিন ডলার
   উপ-নিয়ন্ত্রণ আহ্বানকৃত শক্তি আয় (আহ্বান করা হলে): 20 মেগাওয়াট * 16% আহ্বান হার * 4 ঘণ্টা * $[ইভেন্টকালীন শক্তি মূল্য] (ধরে নেওয়া হচ্ছে 60 মার্কিন ডলার/মেগাওয়াট-ঘণ্টা) ≈ 76.80 মার্কিন ডলার
   মোট আয় ≈ 22,636.80 মার্কিন ডলার
   বিদ্যুৎ খরচ: (80 মেগাওয়াট বেসলাইন + সম্ভাব্য আহ্বান সমন্বয়) ≈ 80 মেগাওয়াট * 4 ঘণ্টা * 50 মার্কিন ডলার/মেগাওয়াট-ঘণ্টা = 16,000 মার্কিন ডলার
   লাভ ≈ ৬,৬৩৬.৮০ মার্কিন ডলার

উপসংহার: এই সরলীকৃত উদাহরণে, রেগুলেশন সার্ভিস প্রদান লাভ প্রায় ১০.৬% বৃদ্ধি করেছে, যা সম্ভাব্য অর্থনৈতিক সুবিধা প্রমাণ করে। সর্বোত্তম কমিটমেন্ট স্তর (এই ক্ষেত্রে ২০ মেগাওয়াট) বিভাগ ৫-এর লাভ সর্বাধিকীকরণ ফাংশন সমাধান করে নির্ধারণ করা হয়েছে।

7. ভবিষ্যতের প্রয়োগ ও দিকনির্দেশনা

• ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণের বাইরে: অন্যান্য সহায়ক পরিষেবায় প্রয়োগ, যেমন ভোল্টেজ সমর্থন, সিন্থেটিক জড়তা এবং উচ্চ নবায়নযোগ্য শক্তি অনুপ্রবেশযুক্ত গ্রিডে র্যাম্পিং পণ্য।
• হাইব্রিড সিস্টেম: খনন সুবিধাগুলিকে সাইটে নবায়নযোগ্য শক্তি উৎপাদন (সৌর, বায়ু) এবং/অথবা ব্যাটারি শক্তি সঞ্চয়ের সাথে একত্রিত করে, স্থিতিস্থাপক, গ্রিড-সহায়ক "শক্তি-ডেটা সেন্টার" তৈরি করা যা বিদ্যুৎ বিভ্রাটের সময় আইল্যান্ড মোডে কাজ করতে পারে।
• প্রুফ অফ স্টেক এবং অন্যান্য কনসেনসাস মেকানিজম: প্রুফ অফ স্টেক ভেরিফিকেশন বা কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা প্রশিক্ষণ ওয়ার্কলোড চালানোর জন্য ডেটা সেন্টারের নমনীয়তা অন্বেষণ করা, যেগুলির ভিন্ন ভিন্ন বাধাদানযোগ্য বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে।
• মানসম্মতকরণ এবং বাজার নকশা: নমনীয় গণনা লোডের স্কেলযোগ্য অংশগ্রহণ সক্ষম করতে, যোগাযোগ, টেলিমেট্রি এবং কর্মক্ষমতা যাচাইকরণের জন্য শিল্প মান (ইনভার্টারের IEEE 1547 মানের অনুরূপ) প্রণয়ন করা।
• টেকসইতার সাথে সংযুক্ত চুক্তি: গ্রিড পরিষেবায় অংশগ্রহণ এবং কার্বন-মুক্ত শক্তি ক্রয়ের প্রয়োজনীয়তাকে একত্রিত করে, উচ্চ-শক্তি ব্যবহারকারী লোডকে নবায়নযোগ্য শক্তি বিনিয়োগের চালিকাশক্তিতে রূপান্তর করা হচ্ছে, এটিMassachusetts Institute of Technology Energy Initiativeপ্রভৃতি প্রতিষ্ঠান দ্বারা অনুসন্ধানকৃত একটি ধারণা।

8. তথ্যসূত্র

1. Xie, L., et al. (2020). Wind Integration in Power Systems: Operational Challenges and Solutions. Proceedings of the IEEE.
2. Kirby, B. J. (2007). ফ্রিকোয়েন্সি রেগুলেশন বেসিকস অ্যান্ড ট্রেন্ডস. Oak Ridge National Laboratory.
3. ERCOT. (2023). 2022 Annual Report on Ancillary Services.
4. Ghamkhari, M., & Mohsenian-Rad, H. (2013). Optimal Integration of Renewable Energy and Flexible Data Centers in Smart Grid. IEEE Transactions on Smart Grid.
5. Goodkind, A. L., et al. (2020). Cryptocurrency Mining and its Environmental Impact. Energy Research & Social Science.
6. National Renewable Energy Laboratory (NREL). (2021). Market Designs for High Penetrations of Distributed Energy Resources.
7. Zhou, Y., et al. (2022). Economic Viability of Battery Storage for Frequency Regulation: A Review. Applied Energy.
8. MIT Energy Initiative. (2022). Flexible Demand for Decarbonized Energy Systems.