关于比特币的碳排放和可持续性：年化总碳足迹约34亿美元，清洁能源占比低

【有财网外汇资讯】近期，比特币在能源消耗和碳排放问题上引起了国内外的广泛关注。 持有超过10亿美元的特斯拉CEO埃隆·马斯克近日也表示，当矿工使用超过50%的清洁能源进行挖矿时，特斯拉将恢复允许比特币交易。

在当今国际环境下，碳排放对特斯拉和比特币都极为重要。 2020年全年，特斯拉实现净利润7.21亿美元，仅靠出售碳排放权就获利15.8亿美元。

此前，最大的加密衍生品交易平台之一BitMEX宣布，用户每支付1美元，将至少捐赠0.0026美元，用于抵消碳足迹（节奏注：碳足迹是指个人或团体的“碳消耗量”） . 交易平台FTX表示，碳抵消并不是加密货币环境足迹的唯一解决方案，但却是一个良好的开端。

7月16日，中国碳排放权交易在上海环境能源交易中心正式启动。 首轮撮合价格为52.78元/吨，共成交16万吨，成交金额790万元。 这也标志着中国在碳交易领域迈出了第一步。

根据联合国环境规划署2019年发布的报告，到2030年全球碳排放量预计为560亿吨二氧化碳当量，可能导致全球变暖超过1.5℃。 如果排放量减少到 25 吉吨当量以下，仍有可能将全球变暖限制在 1.5°C。

因此，了解比特币挖矿产生的碳排放量非常重要。 当然，新技术并不都是完美的，正如比特币对环境的巨大影响一样，致力于揭示数字变革浪潮的意外后果的平台Digiconomist最近发表了一篇文章，探讨比特币与碳的可持续性emissions，Rhythm BlockBeats 原文翻译如下：

最低能耗是根据整个比特币网络的计算能力计算得出的。 2019年2月13日之前的数据统一使用1500瓦功耗的蚂蚁S9计算。 2019年2月13日至2019年11月7日，使用蚂蚁S15矿机进行计算。 2019年11月7日后使用蚂蚁矿机S17e计算，2020年10月31日后使用蚂蚁矿机S19 Pro计算。

目前，比特币年化碳足迹总量为6444万吨，相当于塞尔维亚和黑山的碳足迹； 年化总用电量135.66太瓦时，折合1356.6亿千瓦时，相当于瑞典的用电量； 同时产生电子垃圾6350吨。 如果按照上海环境能源交易所52.78元/吨计算，比特币的碳足迹年化总值约为34亿元。

单个比特币年化总碳足迹为817.02千克，相当于181万笔VISA银行卡交易或13万小时在线视频观看； 年化总用电量1720千瓦时，相当于一个美国家庭平均58天的用电量； 与此同时，产生了80.5克电子垃圾。

随着比特币挖矿持续为矿工提供稳定的收入来源，矿工们愿意购买矿机并通过消耗电力来参与游戏。 这导致比特币网络的总算力和能源消耗连续创历史新高（节奏注：发生在四川、云南等地退出挖矿之前）。 如果比特币是一个国家，它将在全球能源消耗方面排名第 28 位。

当然，消耗大量能源可能不是比特币最大的问题。 也许比特币最大的问题是比特币网络中的大部分挖矿设备都位于严重依赖煤电的地区。

近年来，确定比特币网络的碳影响一直是一个难题。 因为不仅要知道比特币网络的耗电量，还要知道电量的来源。

通过比特币矿工的位置了解电力来源是一种方法。 当然，确定比特币矿工的位置并不是一件容易的事。

最初，众所周知，由于中国电网的平均排放因子为 700g CO2/kWh，因此比特币矿工主要位于中国。 通过这个系数，可以估算比特币挖矿所用电力的碳强度（节奏注：碳强度是指单位生产总值的CO2排放量）。 假设 70% 的比特币开采发生在中国，其中 30% 使用清洁能源，则加权平均碳强度为 490 gCO2eq/kWh。

后来，Garrick Hileman 和 Michel Rauchs 在 2017 年的全球加密货币基准研究中提供了更详细的信息。在这项研究中，他们确定了设备消耗的总能量的下限约为 232 兆瓦，约占加密货币的一半。比特币网络的计算能力。 位于中国的挖矿设备占其中一半，消耗的能源下限约为 111 兆瓦。

经过 Garrick Hileman 和 Michel Rauchs 调查后的挖矿设备能耗明细如下图所示。 通过对应各个国家电网的碳排放系数，计算出比特币网络的加权平均碳强度为475 gCO2eq/kWh。

一些用户表示，一些国家的某些地区可能提供较少的碳密集型能源。 2018年，Coinshares表示，中国大部分矿机位于四川，使用廉价的水电进行挖矿。 然而，随后的研究无法支持这一说法。 面对这种情况，Coinshares 论文的主要作者承认“错误”。

具体来说，虽然四川雨季的发电量是旱季的三倍，但水电并不是源源不断的。 水力发电的波动意味着矿工只能在有限的时间内利用廉价的水力发电。

在 2019 年 Christian Stoll 等人关于比特币碳足迹的研究中，引入了基于 IP 地址的矿工定位，以计算整个比特币网络的加权平均碳强度，同时考虑到地区差异。 是480 -500，和上面的475略有不同。

此外，使用类似的方法，剑桥大学在 2020 年提供了比特币矿工随时间变化的位置图。 通过将位置数据和不同电网的碳强度填充不同的颜色，我们可以得到旱季不同地区的挖矿活动比例，如下图所示。 因此，按年计算，可再生能源对比特币网络的贡献仍然很低。 根据剑桥大学 2020 年的一次采访，矿工们表示，他们大约 39% 的能源消耗来自可再生能源。

谁消耗更多能源，比特币、VISA 还是黄金？

为了更好地衡量比特币网络的能耗，可以参考VISA。 2019年，VISA共处理了1383亿笔交易。 VISA 表示，其在全球范围内的运营总共消耗了 740,000 千兆焦耳。 这意味着 VISA 消耗的能源相当于 19,304 个美国家庭的能源消耗。 每笔 VISA 交易的计算碳足迹为 0.45 gCO2eq。

这些数据表明，目前比特币和VISA还有很大差距比特币总额有多少，比特币每笔交易的能量强度高于VISA。 而且，两者的碳足迹差距更大。

当然，VISA并不能完全代表全球金融体系。 然而，即使是比特币交易也比传统金融系统中的非现金交易消耗更多的能源。

如果换个角度，把比特币看成是“数字黄金”，那你就可以拿比特币挖矿和淘金来类比了。 目前，每年开采约 3,531 吨黄金，排放约 8,100 万吨二氧化碳。 然而，这种比较有一定的缺陷，因为黄金开采可以暂停，而比特币开采不能。

每笔比特币交易的碳排放量被夸大的主要原因是底层区块链不仅建立在耗能算法上，而且交易处理能力也极其有限。 在乐观的情况下，比特币每年可以处理约 2.2 亿笔交易。 虽然全球金融系统每年处理超过 7000 亿笔付款，但像 VISA 这样的支付提供商每秒可以处理超过 65,000 笔交易。 由于交易处理速度的限制，比特币无法实现任何形式的主流采用作为全球货币或支付系统。

比特币的可扩展性问题也没有真正的解决方案。 一些数字货币的支持者认为，闪电网络等 Layer 2 解决方案可以帮助扩大比特币的规模，但这种解决方案显然与不可能大规模传输相矛盾。 为了将资金转移到闪电网络，资金必须首先在主网上进行交易。 按照目前的网络性能，比特币网络需要 35 年才能为地球上 77 亿人中的每一个人进行一笔交易。 到目前为止，解决比特币可扩展性问题的唯一可行方案是使用可信的第三方在内部处理交易比特币总额有多少，而不是使用比特币区块链。 但这只是重新发明轮子。

PoW 是第一个证明自己的企业算法，但它不是唯一的。 近年来，已经开发出更节能的算法，例如 PoS。 与 PoW 相比，PoS 消耗的能量可以忽略不计。 据估计，如果比特币转为 PoS，与目前的 PoW 相比，可以节省 99.95% 的能源消耗。