BTC能源消耗

1999年5月31日，正当互联网经济开始起飞的时候，《福布斯》杂志发表了一篇文章，声称“完全有理由预测未来10年内，一半电力将用于驱动数字互联网经济。”这篇文章指责互联网公司，尤其是硬件公司，导致大量化石燃料的使用，让世界能源使用带来的危害越来越多。

2000年加州爆发了能源危机，引发了一场关于能源使用的全国性讨论，这个话题也进入了主流视野。数十家其他知名出版物引用了the Mills的报告，声称互联网公司正在吞噬国家能源供应。摩根大通、美国银行和德意志银行内部报告也引用了这些数据，因为几乎没有迹象表明报告数据存在争议。对于这样一个煽动性的声明，人们达成共识的程度让令人震惊。

但问题是这是错误的预测。报告中的计算充满了错误，由此估算出的互联网用电量数据至少虚高了8倍。在《福布斯》那篇文章发表20年后的今天，数据清楚表明，这些都是大错特错的悲观预测。即使根据当今最激进预测数据，到2025年，互联网行业只消耗20%的电力，而且许多科技巨头正在全面转向可再生能源。

换句话说，该行业早期能源预测尽管依赖于离谱的假设和极不准确的结果，但这种说法还是流行起来了。

在我看来，现在也有围绕BTC如今能源使用情况的争论，如果算得上是争论的话，也与早期互联网批评有着惊人的相似之处。尽管有引人注目的头条新闻，包括特斯拉的最近声明，很快将加密货币认为是加剧成气候变化的因素，但这是个深层次问题，而且涉及一些细微差别，很多人都对这个问题有误解。

实现可持续发展的未来是一个关乎人类存亡的重要话题。因此，任何人如果对政府、公司或技术进行指责，都应该严肃对待，因为它们减弱了我们应对气候变化的能力。但我们不应随意指责。我们如果发表了在21世纪初那样的言论，会导致严重后果，人们会转移注意力，忽视实现长期可持续发展的真正障碍，并减缓了了克服障碍的进程。

本文也不可能面面俱，也不是要对这个话题盖棺定论。然而，作为一名加密货币的支持者和一名深切关注气候变化问题的人，本文概述了我对BTC能源消耗问题的思维框架。

BTC能源消耗的原因

虽然数字货币在BTC之前就已经存在，但它们遇到了一些技术问题，迫使它们保持中心化，限制了潜力。最值得注意的是，中本聪解决了最棘手的双花问题。这个问题会导致之前的数字抽象价值无限复制，就像复制粘贴一张图像一样。简而言之，BTC是首个拥有稀缺性的去中心化数字货币。

为了使区块链保持安全，交易验证需要共识算法。中本聪在设计系统时，本可以简单建立一个多数投票算法。换句话说，每个节点都能进行一次投票，如果多数网络参与者，即大于50%，确认交易是有效的，那么这笔交易就得到确认。但问题是，恶意参与者可能会创建无数节点，让投票数超过诚实节点，因为创建一个额外节点没有成本，所以有动机去创建女巫节点。这被称为女巫攻击。

中本聪的伟大之处在于，如果运行一个节点有成本，区块链就可以抵抗女巫攻击。基于这个想法，BTC使用了一种被称为“工作量证明”的共识算法。BTC矿工，即验证交易节点，必须要通过运算解决困难数学题，这通常要用专门硬件。由于该过程会消耗能量，而能量消耗非常大，所以攻击者很难超过整个网络的算力。

重要的是，能量并不是像大众媒体有时描述的那样“白白浪费了”。一旦你理解为什么选择工作量证明，就会清楚BTC消耗能量是特征，而不是缺陷。

BTC、莱特币、门罗币等知名加密货币也在使用工作量证明，但新共识算法正在得到应用，这些算法能源消耗量会更少。例如，以太坊目前正在向权益证明PoS过渡，这种算法不需要消耗与PoW机制一样的能量。因此，对于能源消耗的争论范围比许多人想象的更加狭隘。这不是一个广泛反对加密货币或去中心化的话题，有时是针对特定问题。它实际上是批评一种特定类型的共识算法，即工作量证明。

量化BTC能源消耗排放

计算BTC的能源消耗量并不困难，你可以只需要查看公开的哈希算力、网络难度和挖矿设备效率等统计数据，就可得出一个有高可信度的估计数据。

然而，能源消耗和碳排放是两码事。虽然它们可能有联系，但排放量是由使用的能源类型决定，而不是数量。我们由于缺少BTC矿工的重要信息，比如使用的硬件和能源，因此自信发表BTC能源排放声明是极其困难的。

尽管存在困难，一些学者仍试图量化BTC的碳足迹。夏威夷大学的Camilo Mora等人发表了一篇关于这一主题的论文，她们得出了如下令人痛心的预测：

这份报告预估了BTC的能源使用量，如果它与其他主流技术的使用率相同，单单是产生的二氧化碳排放，就能在不到30年的时间里将全球变暖推高2摄氏度以上。

尽管这是最夸张的预测之一，在工作量证明争论方面，Camilo Mora的论文可以说是最具影响力的研究。在经过仔细调查后，媒体对BTC能源使用的报道通常可以追溯到Camilo Mora论文中的数字。而这份报告引人注目的标题，即“仅BTC的能源排放就可能将全球变暖推2摄氏度以上”，已经成为根深蒂固的假设，尽管这是错误的论断。鉴于Camilo Mora报告的重要性，BTC的能源排放量值得进一步深入研究。

该报告应用的测量方法相对简单。研究人员估算了采矿设备的效率，利用相关地点的平均碳排放，并结合BTC增长预测，以估算未来排放。

然而，最近发表了几篇论文直接质疑了Mora的研究结果，指出了一系列错误，是这些错误导致了严重高估BTC排放量。下文会简单总结这些论文提出的反对意见。

Mora的研究并没有考虑到能源科技方面的进步

Mora的研究认为，下个世纪的矿机效率和电网碳排放强度会保持不变。换句话说，报告假设在未来100年矿机和电网排放将保持不变。这是一个非常难以置信的假设。有批评指出:“该假设忽视了和电网技术的动态特性，违反了广泛遵循的做法，那就是针对未来能源科技的评估，要将科技变化纳入考虑范围中。”

Mora的研究估算了前所未有的BTC使用率

为了预测BTC 的使用率，报告使用了过去40年电话、电脑和吸尘机等科技产品的使用增长率。尽管这个方法似乎有其道理，但是得出的使用率预测非常不合理：

具体来说，Mora等人认为，在2017年，BTC交易达到1.04亿，占0.03%的全球无现金交易，如果交易量快速增长，在2019年，这一数字会突然增长到780亿，两年就增长了750倍，之后到2020年，如果增长速度处于中值，交易量会达到110亿，增长了108倍，若速度变缓，到2023年会达到80亿，增长76倍。所有三种增长情况都基于陡峭的对数增长轨迹，明显与历史趋势不一致，从数学层面分析，这只能导致短期排放量大幅增加。

基于如此高的增长率，Mora等研究人员估算出了虚高的能源排放量。但是，如果将BTC于其他保值资产的增长速度相比，她们会得出更加合理的预测，因为这些资产的增长速度都较低。

Mora的研究将交易量与能源消耗相结合

除了预测了BTC未来交易量，Mora的研究还简单地将未来交易量乘以当前排放量，为了估算“总排放”值。这有一个核心错误，即能量消耗由区块难度决定，而不是交易数量。事实上，自Mora研究以来的过去三年，尽管交易量达到了新峰值，但矿商的能源消耗一直相对平稳。即使Mora的交易预测是正确的，也没有证据表明交易量会导致能源消耗成比例增长。事实上，大多数专家认为，BTC的能源消耗会随着时间减少，因为铸币数量会减少。

基于以上Mora研究的不妥之处，Masanet,et al.给出了以下一针见血的结论：

结果表明，即使Mora的报告避免了以上关键错误，研究设计将会产生非常不同的未来BTC碳排放预测，不会引起那么多的担忧。换句话说，我们发现研究设计本身有很多缺陷，例如用交易量作为基础，比较40种不相关的科技产品，忽略了矿机的迭代，就算进行修正，报告也采用了不正确的研究方法。在此基础上，我们认为从根本上Mora等人的研究设计是有缺陷的，不应该受到研究人员、决策者或公众认真对待。

Mora的研究若没有受到这些错误影响，预测的排放水平要更加平缓。如果将Mora最初的预测(图A)和修正了该研究错误假设后的预测(图D)进行比较，就能得出截然相反的结论，即在未来几十年里，排放量看起来相对平稳，几乎不会引起恐慌。

基于上图，我们可以得出一个结论，那就是量化BTC碳排放相当困难，最令人担忧的许多预测都基于存在严重缺陷的方法。我们虽然挑选了Mora的研究，很大程度上是因为它在新闻中的轰动效应，但其他研究人员也经常犯类似错误。

毫无疑问，了解BTC的碳足迹非常重要。然而，同样重要的是，要对煽动性预测进行识别、审查和纠正，因为这些预测对讨论没有任何价值。下次你看到与BTC能耗相关的新统计数据时，有必要了解最初的研究。你很有可能会发现一些惊讶的事情。

与相似科技产品的能源消耗对比

关于BTC能源消耗的讨论中，有两个因素尤其让我感到沮丧。首先，用能源消耗来评价科技产品似乎是一个武断的选择，而且也不是通用标准。我们很少使用能源消耗来对其他科技产品做出价值判断，所以为什么要从BTC开始呢？我吃惊的是之前并没有人这么做过。没错，BTC会消耗能量。这是显而易见的。在我看来，更重要的问题是，BTC如何与其他科技产品相比，特别是那些人们相信能够代替BTC的产品。

根据剑桥大学替代金融中心的数据，目前BTC每年消耗的能源约为110太瓦时，占全球用电量的0.55%。

虽然基于Mora的研究，我们知道对BTC能源消耗的估计可能不准确，但针对其他相关科技产品，我试图汇总一些合理的预测。我个人认为，这有助于了解BTC在全局中的地位。

若与BTC进行比较，最突出的是中心化金融，该领域经常牵扯到能源消耗。每年全球实体银行分行、后端服务器和自动取款机用电量达到100太瓦时，与BTC相当。这还不包括银行部门的其他高排放行为，例如长途卡车运输和企业私人飞机出差。

BTC被标榜为“数字黄金”，所以也能与物理开采的金属对比。据估计，挖掘价值1美元的铝所消耗的能量几乎是挖掘相同价值BTC的10倍。然而，如果按美元能源价格计算，BTC目前消耗能量超过了黄金和铜。BTC矿池慢慢向可再生能源过渡，而这种变化对依赖地理位置的金属矿业来说要困难得多，BTC可能会变得比黄金更“清洁”。

其他对比也说明了BTC高排放言论的荒谬之处，是危言耸听。每年全球YouTube视频能源消耗约为600太瓦时，是BTC的6倍。仅游戏每年的能源消耗就高达104.7太瓦时，大致相当于BTC，而且其消耗的可再生资源要少得多。美国的干衣机每年消耗93.6太瓦时，这仅仅是一个国家的情况。仅在美国，每年闲置家用设备或插电但不活跃的电子设备消耗的能量就可以为BTC网络提供1.5年的能量。

我可以继续进行比较，但我已经表明了自己的观点，那就是任何事物都在消耗能量，通常比你预期的要多。因此，能源消耗本身并不是坏事，就评判一项技术或活动道德价值而言，这不是特别有用的框架。

BTC与可再生能源的关系

讨论能源消耗量能给我们很多帮助，但太瓦时统计漏掉了某种消耗的能源类型，而该能源对衡量BTC的碳足迹至关重要。

BTC挖矿的独特之处在于它可以出现在任何地方。事实上，矿工出于经济激励，会寻找便宜的电力资源，无论它们出现在哪。因此，BTC挖矿自然倾向于可再生能源，因为它更便宜，没有固定套利模式，而且常常能实现盈余。估计BTC可再生能源的使用比例是困难的，但一份报告称，73%的BTC矿池能实现碳中和，而另一份报告的数据更接近39%。无论如何，与其他技术、国家和组织的构成相比，可再生能源所占比例仍高于平均水平。

为了直观地了解比特币所消耗的能量类型，让我们来看看两个矿工集中的地方。四川是中国第二大矿业大省，拥有大型政府水利发电站，提供的电能几乎是电网的两倍。再举一个例子，因为哥伦比亚水力发电价格低廉，华盛顿是美国矿工最集中的地区之一。众所周知，电力输送很难在超过100英里，所以在正常情况下，这些电力资源不会被使用。然而，BTC挖矿提供了一种简单方式，利用这些多余的资源获利。

全球正在减少可再生能源的使用，这会产生大问题。2017年，中国减少太阳能发电7.3太瓦时，英国减少风力发电1.49太瓦时。仅在加州，2018年就减少了超过346GWh的太阳能和风能，预计未来只会增加。虽然可再生能源现在比许多其他能源便宜，但减少使用会阻碍了新清洁能源项目的建设。我们要找到一种有效方法来最大限度地减少温室气体排放，这是未来实现碳中和的关键。

BTC挖矿会发挥重要作用，成为清洁能源最后的消费领域。一些可再生能源受地理限制，且远离人口中心，现在这些能源有了创收用途，那就是保护BTC网络。

总之，BTC挖矿作为最后的清洁能源消费领域，可能对未来能源产生重大影响，让能源更清洁、更可靠、更便宜。这需要时间，但在我看来，如果回过头看BTC，其很有可能是气候变化解决方案的一部分，而不是问题。

真正的问题：BTC值得消耗那么多能源吗？

到目前为止，我们已经谈到了很多方面，分析了BTC的能源消耗预估数据，并将数据与其他技术进行了比较，研究了BTC推动向可再生能源转型的潜力。

而最初我们讨论的话题是BTC能源消耗，这个问题看起来像是科学问题，其实是道德问题。Nic Carter最近在《哈佛商业评论》文章中提出了一针见血的结论：

但是一个货币体系应该消耗多少能源呢？这个问题的答案可能取决于你对BTC的看法。如果你认为BTC除了充当庞氏骗局或洗钱工具之外，没有任何用途，那么合理的结论是，任何消耗的能源都是浪费。如果你用它作为应对抑制性货币政策、通货膨胀或资本管制的工具，与世界上其他数千万人一样，你很可能会认为非常值得。BTC消耗社会资源是否合理的问题，归根结底是你怎么看BTC为社会创造了多少价值。

每一种技术、想法或机构都有优缺点。那么，对于BTC气候问题，你的立场实际上并不是由其消耗的能源决定。这更有可能反映了你是否认为BTC是对社会的积极贡献。从我的经验来看，要改变人们对此的看法要困难得多。这当然是可能的，但很困难。

成为一个有气候问题意识的BTC持币者。

随着散户和机构投资者越来越多地将环境、社会和公司治理因素纳入投资主题，有很多人会问购买BTC会不会违背道德。基于前文所述，我个人对BTC能量消耗的看法如下:

1. 不可否认，BTC消耗了大量能量，短期内会给大气增加碳排放量。然而，它造成的碳足迹将远远小于大多数估计数据。

2. 能源没有被“浪费”，这些能源用来为地球上最安全的区块链提供动力，推动Layer2和Layer3创新，为数十亿人扩大金融渠道。在我看来，这会带来足够多社会效益，值得花费那么多能源。

3. BTC能源消耗数量的争论不会对我们有多大帮助。相反，我们应该关注BTC消耗的能源类型。BTC已经使用了大量可再生能源，并作为最后的可再生能源消费领域，可以帮助我们走向碳中和未来。

即使你不同意我的观点，完全避开能源消费争论的一个方法就是购买能够抵消碳排放的产品。这样，你就可以确保购买BTC实现碳中性，甚至是负排放。正如前文所述，精确计算个人使用BTC的碳排放量相当困难，不能简单地用哈希算力以交易数量，但你可以用10%的BTC持仓做一些对环境有益的贡献，带来长久效益。本月总部位于加拿大的比特币ETF Ninepoint宣布，他们正在为BTC持仓购买碳排放抵消产品。如果你感兴趣，我建议你使用Nori，但还有其他简单的方式来购买碳排放抵消小产品。

最后，我希望稍稍转移一下讨论。我们应该把重点放在清洁能源生产上，而不是去评判能源消耗量，因为评估消耗量的标准很严格，而且不能广泛应用。我们能购买抵消碳排放产品，支持可再生能源项目，投票支持碳排放税。这样的例子不胜枚举。但我们不要让BTC成为敌人，因为这只会分散我们的注意力，无法完成艰巨工作，实现可持续发展。