比特幣挖礦一年的碳排放量，價值 34 億元_比特幣

本文作者為Digiconomist，由律動0x49編譯。

近期，比特幣在能源消耗以及碳排放的議題上引起了國內外廣泛的關注。持有超過10億美元的特斯拉CEO埃隆·馬斯克也在近期表示，當礦工使用超過50%的清潔能源進行挖礦時，特斯拉將恢復允許使用比特幣進行交易。

在現今國際環境下，碳排放，對于特斯拉和比特幣都無比重要。2020全年，特斯拉凈利潤7.21億美元，而其僅僅通過出售碳排放積分便獲利15.8億美元。

此前最大的加密衍生品交易平臺之一BitMEX宣布，用戶每支付1美元的費用將捐贈至少0.0026美元用于抵消碳足跡。而交易平臺FTX表示，碳補償并不是解決有關加密貨幣環境足跡的唯一辦法，但這是一個良好的開端。

7月16日，中國碳排放權交易在上海環境能源交易所正式啟動，首筆撮合價格為每噸52.78元，總共成交16萬噸，交易額為790萬元。這也標志著中國開啟了碳交易的第一步。

根據聯合國環境規劃署2019年發布的報告顯示，預計全球截止至2030年的碳排放量為560億噸二氧化碳當量，這可能導致全球升溫超過1.5°C。如果將排放量降低至250億噸當量以下，那么還有機會能夠將全球變暖限制在1.5°C內。

VanEck比特幣期貨ETF已正式開啟交易:金色財經報道，數據顯示，VanEck比特幣期貨ETF（XBTF）已正式開啟交易，開盤價為60.91美元，現報價61.12美元。該ETF為第三只在美國推出的比特幣期貨ETF。[2021/11/17 21:56:01]

為此，了解比特幣挖礦所產生的碳排放便顯得十分重要。當然，新技術并非都是完美的，正如比特幣對環境造成的巨大影響一樣，致力于揭示數字變革浪潮帶來意外后果的平臺Digiconomist于近期發表了一篇文章用于探討比特幣的可持續性與碳排放。

比特幣消耗能源

最低消耗能源量根據比特幣全網算力進行計算，2019年2月13日前的數據統一使用功耗為1500瓦的螞蟻礦機S9進行計算。2019年2月13日-2019年11月7日，統一使用螞蟻礦機S15進行計算。2019年11月7日之后使用螞蟻礦機S17e、2020年10月31日之后使用螞蟻礦機S19Pro進行計算。

年度比特幣碳足跡

CME比特幣期貨7月合約收報34700美元:金色財經報道，成交量最高的CME比特幣期貨2021年7月合約今日收漲725美元，收報34700美元。2021年8月、9月及10月合約分別收報34705美元、34800美元和34885元。[2021/7/8 0:35:25]

單一比特幣碳足跡

目前，比特幣的碳足跡年化總額為6,444萬噸，相當于塞爾維亞和黑山的碳足跡；消耗電量年化總量為135.66太瓦時，相當于1356.6億度電，相當于瑞典的耗電量；同時，還產生了6,350噸電子垃圾。如果按照上海環境能源交易所的每噸52.78元計算，那么比特幣碳足跡年化總額約價值34億元。

單個比特幣的碳足跡年化總額為817.02千克，相當于使用VISA銀行卡交易181萬次或觀看13萬個小時的在線視頻；消耗電量年化總量為1720千瓦時，相當于一個普通美國家庭58天的用電量；同時，還產生了80.5g電子垃圾。

一、論比特幣的可持續性

馬斯克：比特幣和以太坊價格“似乎很高”:特斯拉CEO埃隆·馬斯克表示，比特幣和以太坊“似乎（價格）很高”。[2021/2/20 17:33:57]

由于比特幣挖礦正不斷為礦工提供穩定的收入來源，因此礦工愿意購買礦機并通過消耗電力的方式參與到這場游戲。這導致比特幣網絡總算力以及耗能不斷創新高。如果比特幣是一個國家，那么其消耗的能源在全球排名處于28位。

當然，消耗大量的能源可能并非比特幣最大的問題。比特幣網絡中大多數進行挖礦的礦機設備處于嚴重依賴煤電的地區可能才是比特幣最大的問題。

二、清潔能源占比特幣挖礦消耗能源比例依舊較低

近幾年，如何確定比特幣網絡的碳影響一直是一件難題。因為不僅僅需要知道比特幣網絡的耗電量還需要知道這些電的來源。

通過比特幣礦工的位置了解電力來源是一種方法。當然，確定比特幣礦工的位置也并非一件易事。

最初，就像大家都知道的，比特幣礦工主要位于中國，由于中國電網的平均排放系數為700gCO2/kWh。通過該系數，可以估算出用于比特幣挖礦的電力的碳強度。假設，70%的比特幣挖礦發生在中國，并且其中30%使用清潔能源，那么加權平均碳強度為490gCO2eq/kWh。

USDT占比特幣交易比重約為53.37%:金色財經消息，據cryptocompare數據顯示，目前比特幣交易情況按照交易幣種排名，排名名第一的是USDT，占比為53.37%；排名第二的是美元，占比為16.69%；排名第三的是日元，占比為10.26%；排名第四的是歐元，占比為4.32%；排名五的是BUSD，占比為3.62%[2020/11/13 14:10:26]

后來，在GarrickHileman和MichelRauchs于2017年進行的全球加密貨幣基準研究中，有了更細化的信息。在這項研究中，他們確認了約占比特幣網絡一半算力的設備總消耗能源的下限約為232兆瓦。位于中國的挖礦設備占其中的一半，消耗能源下限約為111兆瓦。

GarrickHileman和MichelRauchs調查后的挖礦設備的能源消耗明細如下圖所示。通過對應各個國家電網的碳排放系數，計算得出比特幣網絡的加權平均碳強度為475gCO2eq/kWh。

三、39%的能源消耗來自可再生能源

動態 | 比特幣全網未確認交易11635筆:據btc.com數據顯示，目前比特幣全網未確認交易數量為11635筆，比特幣全網算力為47.14EH/s，24小時交易速率為3.16txs/s。截至目前比特幣全球均價為4024.13美元，最近24小時跌幅為0.02%。[2019/3/26]

有用戶表示，有些國家的特定地區可能提供碳強度較低的能源。2018年，Coinshares表示，中國的大部分礦機都位于四川，并使用廉價的水電挖礦。然而，隨后的研究無法支持這一說法。面對這一情況，Coinshares論文的主要作者承認「犯錯」。

具體而言，雖然四川雨季的發電量是旱季的三倍，但是水電并非持續產生。水力發電的波動導致礦工只能在有限的時間中利用廉價的水電。

在2019年一項由ChristianStoll等人進行關于比特幣碳足跡的研究中，引入了根據IP地址對礦工進行定位，以考慮地區差異對整個比特幣網絡進行加權平均碳強度計算，得出的值為480-500，與上文的475相差較小。

同樣，使用類似的方法，劍橋大學于2020年提供了一個關于比特幣礦工隨時間推移的位置變化圖。通過位置數據以及不同電網的碳強度填充不同顏色，可以得到如下圖所示的旱季挖礦活動各地區占比。因此，按年計算，可再生能源對比特幣網絡的貢獻占比依然很低。根據劍橋大學2020年的采訪，礦工表示大約39%的能源消耗來自可再生能源。

四、比特幣和VISA、黃金誰消耗更多能源？

為了更好衡量比特幣網絡能源的消耗量，可以使用VISA作為參照物。2019年，VISA一共處理了1,383億筆交易。VISA表示，在全球范圍內的運營活動一共消耗了74萬千兆焦耳。這意味著VISA消耗的能源相當于19,304個美國家庭的消耗量。經過計算，每筆VISA交易的碳足跡為0.45gCO2eq。

這些數據說明，目前比特幣和VISA還有很大的差距，每筆比特幣交易的能源密集度都高于VISA。并且，兩者碳足跡的差距更是相差甚遠。

當然，VISA并不能完全代表全球金融系統。但是，即使與常規金融系統中的非現金交易相比，比特幣交易都需要消耗更多的能源。

如果換一個視角，將比特幣視為「數字黃金」的話，那么可以比較比特幣挖礦與黃金挖礦。目前，每年大約開采3,531噸黃金，排放約8,100萬噸CO2。不過，這一類型的比較存在一定的缺陷，如黃金開采可以暫停而比特幣挖礦不能暫停。

五、有限的擴展性導致極端的碳足跡

每筆比特幣交易產生夸張碳排放的主要原因在于底層區塊鏈不僅建立在耗能算法上，在交易處理能力方面也極其有限。在樂觀情況下，比特幣每年可以處理約2.2億筆交易。

而全球金融系統每年處理超過7,000億次支付，VISA一類的支付提供商每秒可以處理超過65,000次交易。由于交易處理速度的限制，比特幣無法實現任何形式的被主流所采用并作為全球貨幣或支付系統。

對于比特幣而言，可拓展性問題也沒有真正的解決方案。部分數字貨幣的支持者認為，閃電網絡等Layer2解決方案有助于擴大比特幣的規模，然而這種解決方案明顯與不可能大規模轉賬相矛盾。為了將資金轉移到閃電網絡中，必須先在主網上進行資金交易。

按照目前的網絡性能，比特幣網絡需要35年的時間才能為地球上的77億人每人進行一筆交易。到目前為止，解決比特幣可拓展性問題唯一的實際辦法是利用可信的第三方進行內部處理交易，而非使用比特幣區塊鏈。然而這一不過是重復造輪子而已。

PoW是第一個證明自己成功的公司算法，但他并不是唯一的算法。近些年，更加節能的算法如PoS一直在發展。與PoW相比，PoS所消耗的能源可以忽略不計。據估計，如果比特幣切換到PoS相比目前的PoW可以節省99.95%的能源消耗。

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