能源区块链研究：比特币挖矿能源消耗现状与未来前景

从各大头条新闻中不难看出，大部分人们认为比特币（甚至所有其他加密货币）是造成气候变化的因素之一。今年5月，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克（ElonMusk）在推特上表示对此十分担忧，“从各个层面来看，加密货币都是一个好主意……这不会给环境造成太大影响。”不久之后，比特币价格暴跌15%。比特币矿工面对的压力越来越大，这敦促他们使用更多可再生能源，比特币挖矿委员会等组织也随之发表多项倡议，并促使谨慎的投资者寻找“更绿色”的加密货币。

截至7月中旬，单次比特币交易需要1719.51千瓦时（kWh）——其中kWh是1000瓦的设备在一小时内使用的能量。换个方式说，这相当于美国一个普通家庭59天的用电量。平均每天有24万笔比特币交易通过网络完成。

●比特币如何消耗能量？

人们通常将比特币挖矿称为新“淘金热”。比特币表现形式都是虚拟的，并非物理存在，所以人们很难理解为何它会消耗大量资源。比特币网络依靠数千名矿工全天候运行能源密集型机器，向区块链验证和添加交易。该系统也就是“工作量证明。”

比特币的能源用量取决于在任何给定时间中，有多少矿工在其网络上挖矿。这些矿工必须相互竞争，以赢得向区块链添加下一个区块的权利并获得奖励。因为每10分钟只有一名矿工可以添加一个新区块，这种竞争方式造成了大量能源浪费。

为了保持与其他矿商竞争的优势，许多大型矿工被迫扩大规模或升级设备。因此，现在全世界有几十个采矿设施，不停运转的矿机没有几千个也有数百个。这种工业规模运营的副产品之一是热量。专用集成电路（ASIC）矿机是专门用于挖掘加密货币的先进设备，它在执行哈希函数时会产生大量热量，所以需要保持冷却以防止效率降低或烧毁。小型挖矿作业可能只需要风扇和凉爽的气候来控制温度，但大型挖矿设施需要工业冷却系统。这也进一步增加了能源消耗量。

●为什么能源消耗是个问题？

虽然比特币采矿业正在向清洁能源转型，但比特币网络消耗的大部分电力仍然来自不可再生能源，如燃煤发电厂。众所周知，燃烧煤炭等化石燃料会向大气释放大量二氧化碳，这也是气候变化的主要因素之一。这意味着，加入比特币网络的采矿计算设备越多，产生和消耗能源的需求就越大。

长期以来，比特币的能源需求一直备受关注。尤其是现在，比特币网络自2017年的上一个峰值以来翻两番。并且，比特币网络仍在日益扩张。从目前的水平来看，比特币每年消耗81.51太瓦时（YWh）。如果比特币网络是一个国家，其年用电量的国际排名是第39位，超过奥地利和委内瑞拉。

●比特币对环境的影响

需要注意的是，电力消耗与生态足迹，碳足迹之间存在差异。比特币挖矿需要大量电力，这一点毫无疑问。但要了解生态影响，就需要了解矿工的能源来源。比特币本身不会产生额外的碳排放，因为从技术上讲，任何电源都可以为比特币网络供电。截至2020年9月，剑桥替代金融中心（CCAF）的研究人员发现，全球范围内，62%的矿工依赖水电，38%使用煤炭，39%利用风能、太阳能或地热能。但据估计，比特币的能源消耗中只有39%实现了碳中和。

●比特币能源消耗的未来

2021年，比特币挖矿和其他加密货币开采都得到了显著的推动，提高了可持续性，变得更加环保。《加密气候协议》倡导加密货币行业应该寻找新的电力来源，并旨在为加密公司提供“一个开源的技术解决方案工具箱”，以帮助该行业在2030年实现净零排放。

总的来说，比特币矿工不太可能以几年前那样的规模增长。部分原因是在构建比特币区块链中，减半了比特币的数量，也减少了矿工每四年获得的区块奖励。因此，除非比特币上涨的价格能够弥补贬值，否则矿工将需要更高效的设备和更廉价的能源，以保持利润率和大规模挖矿作业。

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