能源区块链研究｜比特币挖矿耗电量之大引发人类担忧：加密货币运行需大量能源

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比特币挖矿耗电量之大引发人类担忧：加密货币运行需大量能源

特斯拉首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）表示，特斯拉将不再接受用比特币购买汽车，这一消息震惊了加密货币市场。

马斯克于5月13日在推特发文称，这一决定背后原因是为生产挖矿所需电力，煤炭等化石燃料的使用量增加。这条推文发布后，比特币价格下跌了14%，且在不断下跌。

比特币、以太坊、狗狗币和其他流行加密货币都于今年创历史新高，这引发了人们对挖掘这些加密货币所需能源的担忧。比特币挖矿设备每天24小时运行，耗电量超过整个阿根廷。

随着加密货币挖矿能源成本上升，碳排放量和废弃物排放量也随之增加，从而加剧了气候危机。

需要明确的是，尽管我对加密货币充满信心，但它并不能推动化石燃料（尤其是煤炭）使用量的大幅增加。

——伊隆·马斯克 （@elonmusk）, 2021-05-13

以下是有关加密货币挖掘及其能源使用的详细信息。

什么是加密货币挖矿？

进行比特币交易时，全球计算机竞相完成一个计算，以为该比特币创建一个64位数的十六进制数字，即哈希值。该哈希值会进入一个公共账簿，以便使任何人都可确认该特定比特币所进行的交易。率先解决计算问题的矿工能获得6.2个比特币的奖励，按当前价格计算约合22.5万美元。

其他加密货币也采用类似挖矿技术，这有助于提升整体能源使用情况。

什么是加密货币挖矿设备？

加密货币挖矿设备是一台带多个图形处理器（GPUs）或显卡（graphics cards）的裸机，而非单卡设备。设备通常使用来自英伟达和超微公司的强大图形处理器来进行计算，同时还需高功率电源。挖矿业的流行导致显卡出现短缺。

为什么加密货币挖掘耗能如此之大？

首先，挖矿设备的显卡每天24小时工作，这远高于浏览互联网所消耗的电量。一台拥有3个图形处理器的设备在运行时能消耗1000瓦甚至更多的电量，相当于打开了一个中型窗式空调。

加密货币挖矿企业在一个地点能投入数百台甚至数千台挖矿设备，哈萨克斯坦的一个挖矿中心便拥有5万台设备。

这些设备不仅消耗电力，还会产生热量。设备越多，热量越高。要想避免设备熔化，就需要一些冷却设施来维持温度。许多挖矿设备都有多个内置计算机风扇。但是，如果一个空间拥有多台设备，该空间便会很快变热，此时急需外部冷却。

小型操作（如个人运营的操作）只需一台普通立式风扇便可解决。然而，挖矿中心却需要更多的冷却设施，而这又会消耗更多的电力。

挖矿需要消耗多少能源？

Digiconomist 的比特币能源消耗指数预计，完成一笔比特币交易需要耗费1544 千瓦时电量，这相当于美国普通家庭约53天的电量。

用货币来衡量的话，美国每千瓦时电力的平均成本为13美分，这意味着每笔比特币交易将产生超过200美元的能源账单。

剑桥大学今年2月的一项分析显示，比特币挖矿消耗的能源超过了阿根廷。其中，加密货币挖掘消耗的电力为121.36太瓦时，可位居能源消耗国前30名。

为什么大量能源消耗会有害于环境？

化石燃料占美国能源构成的60%以上，其中天然气占大部分，煤炭占少数。化石燃料产生的二氧化碳会释放到大气中，同时会吸收太阳的热量，从而产生温室效应。

由于挖矿设备会消耗更多的能源，因此附近的发电厂必须产出更多的电力来进行补偿，这提高了使用更多化石燃料的可能性。蒙大拿州、纽约州和肯塔基州等燃煤电厂陷入困境的州，正试图通过招揽加密货币挖矿公司来获利。

应对这一能源问题正采取的措施有哪些？

目前所采取的措施并不多。剑桥大学第三次全球加密货币资产基准研究发现，70%的矿工根据每日奖励金额决定其挖币种类，能源消耗只占其选择的30%。

然而，以低廉的价格获得可再生能源吸引了加密货币矿工。马斯克称，今年5月他与北美的矿工进行了交谈，他们承诺使用可再生能源。之后，他于6月13日推文称，如果矿工能够合理使用清洁能源（比例约为50%），特斯拉将再次允许使用比特币进行交易。

然而这一数据并不准确，因为特斯拉只出售了其持有的约10%的比特币，以确认比特币可以在不移动市场的情况下轻松清算。

当确认矿工合理（约50%）使用清洁能源，并有积极的未来趋势时，特斯拉将恢复允许使用比特币交易。

——埃隆·马斯克 （@elonmusk）, 2021-06-13

以太坊是仅次于比特币的第二大流行区块链，其运营商正在采取措施改变其矿工消耗的能源量。以太坊2.0是一项升级，将在今年或明年完成。

计算机并不会尝试解决计算问题（称为工作量证明），而是随机选择计算机来为区块链创建区块，未选中的计算机将用于验证所创建的区块。

为了确保矿工们各尽其职，每个矿工必须投注32枚以太坊货币（又称Ether），相当于8.5万美元，该协议称为权益证明。这一变化减少了以太坊挖矿所需的能源量。

什么加密货币较之于比特币更节能？

越来越多（逾万个）加密货币使用以太坊 2.0 将过渡到的权益证明协议，其功耗随之下降。例如，卡尔达诺使用其权益证明协议后，每年消耗6千兆瓦时。

从这个角度看，卡尔达诺的能源使用量比南太平洋岛国纽埃岛（Niue，人口数1620）一年所消耗的电力还少1.5千兆瓦时。相比之下，比特币每年使用126.09太瓦时电力，相当于拥有2.25亿人口的巴基斯坦每年所消耗的能源量。

继马斯克5月13日的推文之后，卡尔达诺创下了历史新高，因其被视为比特币的环保替代品。5月16日，其价格达到2.47美元的峰值，但其随后有所下跌，目前为1.57美元。

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