比特币矿业的电费账单：值得吗？

摘要：他们说赚钱是需要钱的：为了从比特币采矿中获利，你必须先购买采矿设备并支付电费。随着越来越多的矿工加入比特币网络，一些人担心，采矿消耗的电量会对环境产生负面影响。其他人则认为，比特币开采的好处超过了生产比特币所需的成本。

 

 

 

比特币的开采和能源消耗
 
新的比特币是通过一种名为“挖掘”(mining)的过程产生的。在这个过程中，计算机消耗能源和计算资源，以解决一个难以解决的数学问题，从而验证最近的比特币交易。解决数学问题的矿工将块添加到区块链并接收新生成的比特币。这道数学题的难度取决于网络的计算能力。随着比特币网络吸引了更多的矿工，开采难度也在增加，而且通常一个采掘设备消耗的能量也在增加。
 
比特币网络目前每年消耗约25.5千兆瓦的电力;要知道，整个爱尔兰的平均用电量为3.1 千兆瓦，而奥地利平均每年的用电量为8.2 千兆瓦。在过去一年中，比特币网络每年消耗的太瓦时数估计增加了413.37%。与捷克等国相比，比特币网络每年消耗的电量占该国总用电量的102.3%。

 

 

数据咨询师、区块链专家Alex De Vries认为，比特币开采所消耗的能量是有问题的。在最近的一项发表在《焦耳》上的研究, De Vries发现, 每笔比特币交易的平均用电量为300千瓦时，由于新矿商加入比特币网络的速度——以及开采难度增加——这个数字到2018年底有望达到900千瓦时。
 
De Vries告诉Cointelegraph，尽管社会无法看到比特币开采对环境造成的变化，但采矿作业并没有帮助世界更接近他们的气候和环境目标:
 
“我们知道，采矿是用煤发电，但也用可再生能源。在后一种情况下，我们不知道我们正在取代什么，而且可再生能源也从来没有零的终身碳足迹。这里还有很多工作要做，但肯定会有影响。比特币使用的能源越多，对环境的影响就越大——这反过来也会影响到每个人。这并不能帮助我们实现我们的气候目标。
 
在计算比特币开采对环境的影响方面，有一个灰色地带。虽然使用的部分电力来自煤炭，但采矿作业本身通常不会释放碳排放。仅仅因为矿工们没有看到采矿对环境的物理影响，所消耗的资源和所涉及的机会成本本身就应该引起关注。
 
哈希率和能耗
 
能源开采的消耗量似乎在增加。随着采矿设备在解决区块问题上越来越擅长，每台矿机消耗的电力都在增加。为了保持领先于竞争对手，矿商总是在寻找哈希率更高的采矿设备。哈希率是矿工能够提供数学问题答案的速度。哈希率越高，就能越快地猜出问题的答案。
 
起初，这个问题很容易被一个标准的CPU解决，但是随着更多的矿工加入这个网络，问题变得更加困难，矿工们发现GPU更适合解决这个问题。仅仅几年后，FPGAs和ASICs比GPU更适合解决一个块问题。

 

另一些人，比如企业家、前谷歌信息安全工程师Marc Bevand，认为采矿业消耗的能源数量将以可再生能源的形式引发进一步的创新。Bevand认为，能源消耗最终将导致社会可再生能源成本的降低:
 
“由于矿商对电价如此敏感，他们往往是推动公用事业公司进一步开发可再生能源的推动力量，而可再生能源现在是最廉价的能源来源。例如在中国，许多矿工居住在四川省，因为那里有丰富的水电。另一个例子是一位澳大利亚企业家，他正在建设一个20兆瓦的太阳能矿业农场。如果加密货币的能源使用继续增加，它将有助于降低社会对可再生能源的成本（增加的需求增加了研发能力，提高了效率，通过规模经济降低了成本）。”
 
电力成本已经促使矿工们寻找一种更便宜的能源。公司一直在寻找像加拿大和四川这样电力通常比较便宜的地方。由于矿商有使用廉价电力的动机，这将导致能源领域更多的研发。从长远来看，随着能源领域的创新，这将使各种形式的电力更便宜。

 

 

 
网络安全的代价
 
尽管能源开采消耗的数量不容忽视，但一些人认为，开采的好处——网络安全——超过了电力消耗等负外部性。
 
比特币网络由一种被称为工作证明(PoW)的一致算法保护。矿商们支付了新的比特币和交易费，以解决一个块的问题，确保了网络的安全。如果矿机不能解决加密证明，事务历史记录块将不会被添加到区块链，而区块链技术作为一个整体将被取消;如果矿商没有解决块并将其添加到链中，则不会创建事务历史记录。这个网络安全需要付出的代价是PoW共识所消耗的大量能源。
 
Cypherpunk Jameson Lopp在twitter上表达了他对比特币能源消耗问题的感受。Lopp认为，比特币采掘所产生的电费费用只是网络安全所必须支付的一种税。
 
抱怨为保护比特币免受计算攻击而消耗的能源不会产生任何效果。比特币生态系统向承包商(矿工)支付安全费用;如果你想让他们停止，那么你必须在公开市场上提供更好的报价。
 
——Jameson Lopp (@lopp)， 2018年5月18日
 
经济研究员Vasily Sumanov也认为，能源效率低下和浪费是目前我们进行区块链实验的代价:
 
“更高的能源消耗不仅与环境污染有关，而且还与致力于价值储存和转移的分布式账簿的更高安全性有关。我有一种强烈的感觉，这是一种暂时的情况，而在未来，由于闪电网络的采用，比特币的能源效率作为交易量和能源消耗的功能将会增加。”
 
“只要看看其他任何行业，例如汽车或电子设备——随着这些行业的发展，它们的环境污染和能源成本随着时间的推移而大大降低。那么，为什么人们一开始就期望比特币能提高能源效率呢?它只有9岁。”
 
共识算法
 
PoW是目前区块链网络上最流行的共识形式。在验证事务之前，矿商必须解决加密证明。然而，这也是最耗费能源的共识形式。为了提高区块链网络的效率，人们正在开发其他能源消耗更少的技术，如权益证明（Proof-of-Stake）和闪电网络。
 
但在很大程度上，这些创新还没有正式启动。比特币还处于早期阶段，甚至还不到10年。纵观历史，技术在初始阶段的次优性并不罕见。
 
提高效率
 
与此同时，也有人致力于解决这些网络问题。以太坊网络正在研究权益证明解决方案，以提高效率，同时降低能耗;比特币网络正寻求实现闪电网络。但是，在这些解决方案没有经过测试网络阶段并上线之前，PoW将继续因其电力消耗而受到批评。
 
一旦优化比特币网络的用电量，比特币网络的整体效率就会提高。在一篇题为《关于区块链的银行:由于区块链技术而节省成本》的学术论文中，来自卡利亚里大学电气工程和计算机科学系的Luisanna Cocco、Andrea Pinna和Michele Marchesi发现，比特币必须提高其经济效率、运营效率和服务效率，才能真正优化全球金融基础设施。
 
“简而言之，我们所有的结果都表明，只有克服比特币系统的主要局限性:每个区块的交易数量较少，以及目前所需的计算能力过高，比特币系统的整体效率才会提高。”
 
比特币对其透明的分类账、安全的数据存储和用户授权功能非常有用，但在它能够解决可扩展性和能源消耗问题之前，它将很难被广泛采用。可能存在的比特币总量是2100万个，随着采矿设备消耗更多的能源，矿商会产生更高的电费，而对比特币的开采回报也会减少。最终，仅靠比特币开采的利润不足以支付电费。在未来，矿商将需要用他们收到的交易费来补充他们的电费。
 
能量消耗值得吗?
 
尽管有些人认为，能源开采的消耗量存在问题，但很难衡量社会中有多少人从比特币中获益。Bevand告诉Cointelegraph:
 
“‘回答’比特币的能耗值不值?是非常主观的，因为我们没有任何硬数据来衡量比特币对社会的帮助有多大。有多少委内瑞拉人用它来逃避通货膨胀?有多少家庭将其用于国际汇款，从而避免了7.13%的汇款服务提供商的平均费用?有多少比特币百万富翁将他们新获得的财富捐给了慈善机构?我们没有足够的数据来回答这些问题。我不认为目前的能源消耗水平令人担忧。我们只占全球用电量的0.2- 0.5%。就像摩根士丹利的研究人员在他们的报告中所说的，加密货币的矿商目前只是公用事业公司‘雷达上的一个闪点’。”
 
到目前为止，世界上还没有办法定量衡量或知道有多少人在使用比特币，他们使用比特币的目的是什么，以及比特币是否能让他们的生活变得更好。但像Bevand这样的个人以及摩根士丹利这样的企业表示，没有必要担心，因为比特币开采只消耗了全球总用电量的一小部分。
 
创新是必不可少的
 
尽管我们可能无法用肉眼看到比特币开采对我们的环境造成的危害，但毫无疑问，比特币网络将不得不在比特币区块链大规模普及之前降低其能耗。监管机构为矿工制定政策和法规，试图控制/减少电力消耗，这并不奇怪。
 
由于比特币矿商对电价如此敏感，这应该会推动能源领域的研发，产生更高效的能源解决方案。很难理解比特币的正面和负面的外部效应，因此很难判断消耗的能源是否真的“值得”。但是，如果采矿消耗的电力没有得到控制或提高效率，那么一旦人们意识到比特币开采对环境的负面影响，对环境的影响将是不可逆转的。