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近期，比特幣在能源消耗以及碳排放的議題上引起了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。持有超過(guò)10億美元的特斯拉 CEO 埃隆·馬斯克也在近期表示，當(dāng)?shù)V工使用超過(guò) 50% 的清潔能源進(jìn)行挖礦時(shí)，特斯拉將恢復(fù)允許使用比特幣進(jìn)行交易。

在現(xiàn)今國(guó)際環(huán)境下，碳排放，對(duì)于特斯拉和比特幣都無(wú)比重要。2020 全年，特斯拉凈利潤(rùn)7.21億美元，而其僅僅通過(guò)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(tái)之一 BitMEX 宣布，用戶每支付1美元的費(fèi)用將捐贈(zèng)至少 0.0026 美元用于抵消碳足跡（律動(dòng)注：碳足跡指一個(gè)人或者團(tuán)體的「碳耗用量」）。而交易平臺(tái) FTX 表示，碳補(bǔ)償并不是解決有關(guān)加密貨幣環(huán)境足跡的唯一辦法，但這是一個(gè)良好的開(kāi)端。

7月16 日，中國(guó)碳排放權(quán)交易在上海環(huán)境能源交易所正式啟動(dòng)，首筆撮合價(jià)格為每噸 52.78 元，總共成交 16 萬(wàn)噸，交易額為 790 萬(wàn)元。這也標(biāo)志著中國(guó)開(kāi)啟了碳交易的第一步。

根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署 2019 年發(fā)布的報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)全球截止至 2030 年的碳排放量為 560 億噸二氧化碳當(dāng)量，這可能導(dǎo)致全球升溫超過(guò) 1.5 °C。如果將排放量降低至 250 億噸當(dāng)量以下，那么還有機(jī)會(huì)能夠?qū)⑷蜃兣拗圃?1.5°C 內(nèi)。

為此，了解比特幣挖礦所產(chǎn)生的碳排放便顯得十分重要。當(dāng)然，新技術(shù)并非都是完美的，正如比特幣對(duì)環(huán)境造成的巨大影響一樣，致力于揭示數(shù)字變革浪潮帶來(lái)意外后果的平臺(tái) Digiconomist 于近期發(fā)表了一篇文章用于探討比特幣的可持續(xù)性與碳排放，律動(dòng) BlockBeats 原文翻譯如下：

比特幣消耗能源

最低消耗能源量根據(jù)比特幣全網(wǎng)算力進(jìn)行計(jì)算，2019 年 2 月 13 日前的數(shù)據(jù)統(tǒng)一使用功耗為 1500 瓦的螞蟻礦機(jī) S9 進(jìn)行計(jì)算。2019 年 2 月 13 日-2019 年 11 月 7 日，統(tǒng)一使用螞蟻礦機(jī) S15 進(jìn)行計(jì)算。2019 年 11 月 7 日之后使用螞蟻礦機(jī) S17e、2020 年 10 月 31 日之后使用螞蟻礦機(jī) S19 Pro 進(jìn)行計(jì)算。

年度比特幣碳足跡

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(wàn)噸，相當(dāng)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(shí)，相當(dāng)于 1356.6 億度電，相當(dāng)于瑞典的耗電量；同時(shí)，還產(chǎn)生了 6,350 噸電子垃圾。如果按照上海環(huán)境能源交易所的每噸 52.78 元計(jì)算，那么比特幣碳足跡年化總額約價(jià)值 34 億元。

單個(gè)比特幣的碳足跡年化總額為 817.02 千克，相當(dāng)于使用 VISA 銀行卡交易 181 萬(wàn)次或觀看 13 萬(wàn)個(gè)小時(shí)的在線視頻；消耗電量年化總量為 1720 千瓦時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)普通美國(guó)家庭 58 天的用電量；同時(shí)，還產(chǎn)生了 80.5 g 電子垃圾。

論比特幣的可持續(xù)性

由于比特幣挖礦正不斷為礦工提供穩(wěn)定的收入來(lái)源，因此礦工愿意購(gòu)買礦機(jī)并通過(guò)消耗電力的方式參與到這場(chǎng)游戲。這導(dǎo)致比特幣網(wǎng)絡(luò)總算力以及耗能不斷創(chuàng)新高（律動(dòng)注：發(fā)生于四川、云南等地清退挖礦之前）。如果比特幣是一個(gè)國(guó)家，那么其消耗的能源在全球排名處于 28 位。

當(dāng)然，消耗大量的能源可能并非比特幣最大的問(wèn)題。比特幣網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)進(jìn)行挖礦的礦機(jī)設(shè)備處于嚴(yán)重依賴煤電的地區(qū)可能才是比特幣最大的問(wèn)題。

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(wǎng)絡(luò)的碳影響一直是一件難題。因?yàn)椴粌H僅需要知道比特幣網(wǎng)絡(luò)的耗電量還需要知道這些電的來(lái)源。

通過(guò)比特幣礦工的位置了解電力來(lái)源是一種方法。當(dāng)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(guó)，由于中國(guó)電網(wǎng)的平均排放系數(shù)為 700g CO2/kWh。通過(guò)該系數(shù)，可以估算出用于比特幣挖礦的電力的碳強(qiáng)度（律動(dòng)注：碳強(qiáng)度指單位生產(chǎn)總值的 CO2 排放量）。假設(shè)，70% 的比特幣挖礦發(fā)生在中國(guó)，并且其中 30% 使用清潔能源，那么加權(quán)平均碳強(qiáng)度為 490 gCO2eq/kWh。

后來(lái)，在 Garrick Hileman 和 Michel Rauchs 于 2017 年進(jìn)行的全球加密貨幣基準(zhǔn)研究中，有了更細(xì)化的信息。在這項(xiàng)研究中，他們確認(rèn)了約占比特幣網(wǎng)絡(luò)一半算力的設(shè)備總消耗能源的下限約為 232 兆瓦。位于中國(guó)的挖礦設(shè)備占其中的一半，消耗能源下限約為 111 兆瓦。

Garrick Hileman 和 Michel Rauchs 調(diào)查后的挖礦設(shè)備的能源消耗明細(xì)如下圖所示。通過(guò)對(duì)應(yīng)各個(gè)國(guó)家電網(wǎng)的碳排放系數(shù)，計(jì)算得出比特幣網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)平均碳強(qiáng)度為 475 gCO2eq/kWh。

39% 的能源消耗來(lái)自可再生能源

有用戶表示，有些國(guó)家的特定地區(qū)可能提供碳強(qiáng)度較低的能源。2018 年，Coinshares 表示，中國(guó)的大部分礦機(jī)都位于四川，并使用廉價(jià)的水電挖礦。然而，隨后的研究無(wú)法支持這一說(shuō)法。面對(duì)這一情況，Coinshares 論文的主要作者承認(rèn)「犯錯(cuò)」。

具體而言，雖然四川雨季的發(fā)電量是旱季的三倍，但是水電并非持續(xù)產(chǎn)生。水力發(fā)電的波動(dòng)導(dǎo)致礦工只能在有限的時(shí)間中利用廉價(jià)的水電。

在 2019 年一項(xiàng)由 Christian Stoll 等人進(jìn)行關(guān)于比特幣碳足跡的研究中，引入了根據(jù) IP 地址對(duì)礦工進(jìn)行定位，以考慮地區(qū)差異對(duì)整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加權(quán)平均碳強(qiáng)度計(jì)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(xué)于 2020 年提供了一個(gè)關(guān)于比特幣礦工隨時(shí)間推移的位置變化圖。通過(guò)位置數(shù)據(jù)以及不同電網(wǎng)的碳強(qiáng)度填充不同顏色，可以得到如下圖所示的旱季挖礦活動(dòng)各地區(qū)占比。因此，按年計(jì)算，可再生能源對(duì)比特幣網(wǎng)絡(luò)的貢獻(xiàn)占比依然很低。根據(jù)劍橋大學(xué) 2020 年的采訪，礦工表示大約 39% 的能源消耗來(lái)自可再生能源。

比特幣和 VISA、黃金誰(shuí)消耗更多能源？

為了更好衡量比特幣網(wǎng)絡(luò)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(nèi)的運(yùn)營(yíng)活動(dòng)一共消耗了 74 萬(wàn)千兆焦耳。這意味著 VISA 消耗的能源相當(dāng)于 19,304 個(gè)美國(guó)家庭的消耗量。經(jīng)過(guò)計(jì)算，每筆 VISA 交易的碳足跡為 0.45 gCO2eq。

這些數(shù)據(jù)說(shuō)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(yuǎn)。

當(dāng)然，VISA 并不能完全代表全球金融系統(tǒng)。但是，即使與常規(guī)金融系統(tǒng)中的非現(xiàn)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(gè)視角，將比特幣視為「數(shù)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(kāi)采 3,531 噸黃金，排放約 8,100 萬(wàn)噸 CO2。不過(guò)，這一類型的比較存在一定的缺陷，如黃金開(kāi)采可以暫停而比特幣挖礦不能暫停。

有限的擴(kuò)展性導(dǎo)致極端的碳足跡

每筆比特幣交易產(chǎn)生夸張?zhí)寂欧诺闹饕蛟谟诘讓訁^(qū)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(lè)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(tǒng)每年處理超過(guò) 7,000 億次支付，VISA 一類的支付提供商每秒可以處理超過(guò) 65,000 次交易。由于交易處理速度的限制，比特幣無(wú)法實(shí)現(xiàn)任何形式的被主流所采用并作為全球貨幣或支付系統(tǒng)。

對(duì)于比特幣而言，可拓展性問(wèn)題也沒(méi)有真正的解決方案。部分?jǐn)?shù)字貨幣的支持者認(rèn)為，閃電網(wǎng)絡(luò)等 Layer 2 解決方案有助于擴(kuò)大比特幣的規(guī)模，然而這種解決方案明顯與不可能大規(guī)模轉(zhuǎn)賬相矛盾。為了將資金轉(zhuǎn)移到閃電網(wǎng)絡(luò)中，必須先在主網(wǎng)上進(jìn)行資金交易。按照目前的網(wǎng)絡(luò)性能，比特幣網(wǎng)絡(luò)需要 35 年的時(shí)間才能為地球上的 77 億人每人進(jìn)行一筆交易。到目前為止，解決比特幣可拓展性問(wèn)題唯一的實(shí)際辦法是利用可信的第三方進(jìn)行內(nèi)部處理交易，而非使用比特幣區(qū)塊鏈。然而這一不過(guò)是重復(fù)造輪子而已。

PoW 是第一個(gè)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(jié)能的算法如 PoS 一直在發(fā)展。與 PoW 相比，PoS 所消耗的能源可以忽略不計(jì)。據(jù)估計(jì)，如果比特幣切換到 PoS 相比目前的 PoW 可以節(jié)省 99.95% 的能源消耗。 

原標(biāo)題：論比特幣碳排放與可持續(xù)性：碳足跡年化總額約34億美元，清潔能源占比低