比特币挖矿的能源消耗以及对环境的影响-掘金网

2021 年5 月，亿万富翁Elon Musk 宣布特斯拉决定停止使用比特币支付其电动汽车，理由是担心加密货币的高耗能挖矿过程对环境造成的影响。

Elon Musk 的声明进一步加剧了一场始于2020 年的辩论，当时政府官员、监管机构、企业和主流媒体都严厉批评了比特币对环境的负面影响。

从那时起，将活动的电能利用与整个国家的电力消耗进行比较变得普遍，而不提供其他能源消耗大的行业数据进行比较。与此同时，一些批评者甚至称比特币为“肮脏的货币”。

这与批评者将比特币与郁金香狂热、庞氏骗局进行比较或直接称其为“欺诈”类似，在这场辩论中反对比特币挖矿的论点相当主观。他们没有考虑可以提供问题全貌的其他因素。

当然，加密市场参与者迅速加入为比特币辩护，表示比特币网络必须消耗大量电力以正常运行。尽管其中许多论点是合理的，但对于数字资产爱好者来说，这个问题的主观主义他们已经见识多了，有些人声称这不是该行业应该担心的话题。

相反，比特币挖矿对环境的影响绝对是一个不容忽视的重要问题。出于这个原因，数字行业的重要参与者已经联手使比特币挖矿更具可持续性，使用更多可再生能源和会被浪费掉的能源。

但自2020 年以来，比特币变得更环保了吗？让我们来了解一下！

在进入实际统计数据之前，有必要重新审视比特币挖矿的基础知识、过程中能源消耗的目的以及它对环境的潜在影响。

能源对于保护比特币网络至关重要

你可能已经知道比特币使用工作量证明(PoW)共识机制，需要矿工投入其计算能力来解决复杂的数学难题，以验证区块并将其添加到区块链中。

就像游戏和许多其他与电脑相关的活动，矿工将电力转化为计算能力，这是一种衡量机器执行操作的速度指标。由于PoW 机制负责以去中心化的方式在比特币网络中的验证者之间达成共识，因此能源是保护加密货币生态系统的关键要素。

事实上，挖矿过程使比特币成为世界上最具弹性的计算机系统和金融网络之一，在其13 年的历史中，它的正常运行时间接近99.99%，停机时间不到15 小时。同时，由于攻击者必须花费巨资和使用大量能源才能接管网络，而且只有短短几小时，因此没有人能够骇入比特币或伪造链上交易。

基于这些原因，比特币切换到权益证明（PoS）算法和其变体等低耗能的共识机制并没有道理。

我们真的需要比特币吗？

既然我们已经讨论了为什么比特币挖矿需要电力，那么是时候看看利用如此多的能源来维持比特币是否明智。简单的回答是肯定的。

与由中央银行发行、控制和管理的法定货币不同，比特币的区块链网络是由其社区以非许可、治理和管理的，而且没有任何中央机构。这意味着没有人可以阻止你使用它，或者任意增加货币供应量，或者阻止你在链上发送和接收交易。此外，比特币不只促进了金融主权，它还增强了人权并减少了人民对国家的依赖。

在货币供应方面，比特币是一种通缩货币，其固定供应量为2100 万枚，通货膨胀率会逐渐下降，通过约每四年发生一次的减半机制，每个区块开采的新BTC 数量会减半。

由于这些原因，对于越来越多的散户和机构投资者而言，比特币已成为一种有吸引力的另类投资工具和价值储存手段，他们认为比特币是对抗全球不断上升的通货膨胀的绝佳工具。此外，由于比特币的通缩特性，即使其需求保持在与现在相同的水平，但从长远来看，预计比特币的价格会上涨。

同时，你不必使用任何中介机构的服务在BTC 区块链上转账。相反，比特币交易以点对点(P2P) 方式执行，这意味着它们在用户之间直接发送和接收。此外，比特币是全球化的，对使用网络的人没有任何地域限制，也没有银行为跨境转账收取的高额交易费用。

由于可扩展性不是比特币主链设计的优先事项——重点仍然是安全性和去中心化——因此它不是解决日常支付的最佳平台。这就是开发人员创建闪电网络的原因，闪电网络是L1 区块链之上的第二层可扩展性解决方案，让用户能够即时发送和接收以及使用廉价的BTC小额支付。

总体而言，比特币对人类社会有如此多的优势和独特的好处，绝对值得保留。而且，它是该行业内历史最久且正常运行的加密货币，自那时以来已经出现了许多山寨币，但按照市值计算，比特币在其13 年的历史中一直是最大的数字资产。

与其他行业相比，比特币的能源消耗和二氧化碳排放量

因此，我们得出的结论是，电力是保护比特币网络的关键要素，而比特币是一种值得保留的资产，即使其生态系统的维护是一个高能耗的过程。

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现在，是时候看看它对环境的影响以及它的严重程度，尤其是如果我们将它与其他行业的能源消耗进行比较。

根据比特币矿业委员会（BMC）2021 年第四季度的报告，在每年产生的154,750 TWh 能源中，全球BTC 挖矿使用了220 TWh，仅占0.14% 的份额。有趣的是，军事工业复合体、美国空调以及金融和保险业分别消耗了6,691 TWh、6,283 TWh 和4,939 TWh，黄金开采（571 TWh）涉及的高能耗过程甚至高出2.6 倍。同时，保护比特币网络的电力只比运行电脑游戏（214 TWh）和保持节日灯光（201 TWh）的电力多一点而已。

正如你所看到的，比特币只占世界电力消耗的一小部分。二氧化碳排放量似乎也是如此。

根据CoinShares 2022 年1 月的报告，比特币挖矿的总净排放量为39 Mt CO2，不到全球每年碳排放量（49,360 Mt CO2）的0.08%。相比之下，CoinShares 估计全球银行系统、数据中心和滚筒式干衣机每年分别排放130 Mt、100 Mt 和53 Mt 的二氧化碳。

正如该报告的创建者所说，在全球范围内，比特币的年度碳排放量仅是“对总排放量的微小增加”。虽然这种说法确实是正确的，但批评者似乎过分强调BTC 对环境有害，这并不能提供一个正当的理由来忽视这个问题。

相反，我们应该专注于让比特币更环保、更节能、更可持续。

比特币变得更环保了吗？

我们讨论了有关比特币能源使用以及它如何影响环境的所有关键问题、背景资讯和数据，是时候看看自2020 年辩论开始以来，加密货币的挖矿活动是否变得更加环保。

根据剑桥大学2020 年9 月发布的第三次全球加密资产基准研究，大多数的（76%）矿工使用可再生能源，在调查期间，可持续能源仅占比特币挖矿总消耗量的39%。

BMC 的数据似乎证实了这一现象，研究人员测量到即使在2021 年第一季度，可再生电力在比特币挖矿中的份额也达到了36.8%。有趣的是，数据显示当时BTC 的可持续电力组合并不低，尤其是与德国的48.5%、欧盟的43.5%、伊朗的33.5% 和美国的31.4% 相比，这些都是在该领域领先的司法管辖区。

从那时起，比特币挖矿中的可持续电力组合大幅增长。到2021 年第四季度，可再生能源在BTC 的电力消耗中占主导地位，占了58.5% 的份额，比BMC 第一季度的数据增长了近60%，比剑桥大学2020 年9 月的报告增长了50%。

与此同时，自第二季度以来，机队电力消耗出现增长趋势（+41%），即使在第一季度和第二季度之间下降了53%。然而，挖矿效率（指矿工对网络的贡献与他们的设备消耗能量相比）在整个2021 年显著提高。由于该领域增长超过53%，BTC 网络第四季度的哈希率（169,855 PH）高于第一季度，但在同期的挖矿机队电力消耗却下降了33%。

比特币矿机变得更加高效的原因很简单。因为加密货币的减半机制，大约每四年矿工获得的区块奖励会减少50%。由于使用电力需要花费，再加上他们产生的利润是以前的一半，因此他们有必要提高机队的电力效率，这样他们就可以用更少的能源为网络贡献更多的算力（因此，在不减少收入的情况下提高盈利能力）。

除了减少行业对环境的负面影响并以实际行动回应在该领域的批评外，提高矿工的盈利能力是市场参与者越来越多地转向可持续能源的主要原因之一。这也是为什么BTC 挖矿设备通常由甲烷提供动力，这是一种不需要的干煤气，其温室气体比二氧化碳强大40 倍，否则石油生产商会燃烧。

在甲烷和可再生电力方面，比特币挖矿具有强大的能力，可以将被浪费掉的能源转化为计算能力，通过机队的现场部署来维护其底层的区块链网络。因此，它为石油生产商提供了另一种收入来源，以及一种优化经常生产过剩的可再生能源电网的方法，由于这些资源本来会被浪费掉，因此BTC 矿工可以获得更低的价格。

尽管BMC 估计每年由于效率低下而损失50,000 TWh 能源，但比特币挖矿“节省”了0.44% 被浪费掉的电力，在美国甚至更高（3.2%）。同时，CoinShares 的估测表明，火炬缓解去除每年总共2.1 Mt 的二氧化碳，占BTC 挖矿总碳排放量（41 Mt）的5.12%。