比特币: 比特币挖矿代价有多大?耗电3000亿

2021-04-07 | 来源: 学术头条 | 转到微信 | 有3人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

　　图｜BBCE 建模流程图（来源：Nature Communications）

　　在 “挖矿” 过程中，当区块被正式广播到比特币区块链时，为了提高挖出新区块并获得奖励的概率，矿工们会投入更高的算力（也称哈希率）进行挖矿，这将导致整个比特币网络的算力上升。由于比特币挖矿过程中的能耗由网络能耗和平均电价决定，因此会反过来影响比特币开采者的动态行为。

　　BBCE 模型收集了煤基能源和水基能源地区比特币矿商的碳足迹，以制定中国整个比特币行业的总体碳排放量评估模型。其中，变量GDP 水平由比特币矿工的利润率和总成本组成，反映了比特币区块链的累积生产率。在这项研究中，它还作为产生单位 GDP 碳排放量的辅助因素，为政策制定者对比特币矿业实施惩罚性碳税提供指导。

　　比特币区块链奖励每四年减半一次，这意味着到2140年在比特币区块链中广播新区块的奖励将为零。因此，由于比特币区块链的减半机制，比特币的市场价格会出现周期性上涨。最后，通过综合碳成本和能源成本，比特币开采过程的总成本为矿工的利润率和投资策略提供了负反馈。当采矿利润在 BBCE 模拟中变为负值时，矿工们会逐步停止在中国的挖矿或迁移到其他地方。

　　基于 BBCE 模型的基准模拟，中国比特币行业的年化能耗将在2024年达到峰值，为296.59太瓦时，这超过了意大利和沙特阿拉伯的能源消费总量水平，如果放到2016年所有国家碳排放榜单中能排到第12位；相应地，比特币业务的碳排放量将在2024年达到每年1.3050亿吨的峰值。

　　在中国，比特币矿业的排放量将在国内182个地级市和42个主要工业部门中排名前十，约占中国发电排放量的5.41%，该行业的人均 GDP 最大碳排放量也将达到10.77千克 / 美元。

　　尽管工作量证明（PoW）共识算法使得比特币区块链能够以相对稳定的方式运行，但诱人的财富激励已经导致了基于专业比特币矿机不同阵营的军备竞赛持续升级。

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　　图｜比特币区块链工作证明算法的碳足迹（来源：Nature Communications）

　　最初，矿工们即使在通用计算机上使用常规的中央处理器（CPU）就能挖矿；之后，图形处理单元（GPU）也被用来挖矿，它提供了比 CPU 更高的功率和算力；目前，市面上为进行哈希运算而优化的专用集成电路（ASICs）大规模部署，快速的硬件迭代和激烈的挖矿竞争大大增加了比特币挖矿的资本支出。

　　比特币挖矿活动的扩大和矿机的增多导致了巨大的能源消耗量，每年的能源消耗水平与丹麦、爱尔兰或孟加拉国等中小型国家相当，这间接造成了巨大的碳排放。据估计，在2016年1月1日至2018年6月30日期间，高达1300万吨的二氧化碳排放可归因于比特币区块链。

　　特别是在中国，由于拥有专业的矿机制造商和廉价的电力供应，大部分挖矿过程都在中国进行，来自中国矿池的算力约占整个比特币网络的75% 以上。

　　