BTC真的有那麼大的能源消耗嗎？

本文翻譯已經得到VeradiVerdict授權。

1999年5月31日，正當互聯網經濟開始起飛的時候，《福布斯》雜誌發表了一篇文章，聲稱“完全有理由預測未來10年內，一半電力將用於驅動數字互聯網經濟。”這篇文章指責互聯網公司，尤其是硬件公司，導致大量化石燃料的使用，讓世界能源使用帶來的危害越來越多。

2000年加州爆發了能源危機，引發了一場關於能源使用的全國性討論，這個話題也進入了主流視野。數十家其他知名出版物引用了the Mills的報告，聲稱互聯網公司正在吞噬國家能源供應。摩根大通、美國銀行和德意志銀行內部報告也引用了這些數據，因為幾乎沒有跡象表明報告數據存在爭議。對於這樣一個煽動性的聲明，人們達成共識的程度讓令人震驚。

但問題是這是錯誤的預測。報告中的計算充滿了錯誤，由此估算出的互聯網用電量數據至少虛高了8倍。在《福布斯》那篇文章發表20年後的今天，數據清楚表明，這些都是大錯特錯的悲觀預測。即使根據當今最激進預測數據，到2025年，互聯網行業只消耗20%的電力，而且許多科技巨頭正在全面轉向可再生能源。

換句話說，該行業早期能源預測儘管依賴於離譜的假設和極不準確的結果，但這種說法還是流行起來了。

在我看來，現在也有圍繞BTC如今能源使用情況的爭論，如果算得上是爭論的話，也與早期互聯網批評有着驚人的相似之處。儘管有引人注目的頭條新聞，包括特斯拉的最近聲明，很快將加密貨幣認為是加劇成氣候變化的因素，但這是個深層次問題，而且涉及一些細微差別，很多人都對這個問題有誤解。

實現可持續發展的未來是一個關乎人類存亡的重要話題。因此，任何人如果對政府、公司或技術進行指責，都應該嚴肅對待，因為它們減弱了我們應對氣候變化的能力。但我們不應隨意指責。我們如果發表了在21世紀初那樣的言論，會導致嚴重後果，人們會轉移注意力，忽視實現長期可持續發展的真正障礙，並減緩了了克服障礙的進程。

本文也不可能面面俱，也不是要對這個話題蓋棺定論。然而，作為一名加密貨幣的支持者和一名深切關注氣候變化問題的人，本文概述了我對BTC能源消耗問題的思維框架。

BTC能源消耗的原因

雖然數字貨幣在BTC之前就已經存在，但它們遇到了一些技術問題，迫使它們保持中心化，限制了潛力。最值得注意的是，中本聰解決了最棘手的雙花問題。這個問題會導致之前的數字抽象價值無限複製，就像複製粘貼一張圖像一樣。簡而言之，BTC是首個擁有稀缺性的去中心化數字貨幣。

為了使區塊鏈保持安全，交易驗證需要共識算法。中本聰在設計系統時，本可以簡單建立一個多數投票算法。換句話說，每個節點都能進行一次投票，如果多數網絡參與者，即大於50%，確認交易是有效的，那麼這筆交易就得到確認。但問題是，惡意參與者可能會創建無數節點，讓投票數超過誠實節點，因為創建一個額外節點沒有成本，所以有動機去創建女巫節點。這被稱為女巫攻擊。

中本聰的偉大之處在於，如果運行一個節點有成本，區塊鏈就可以抵抗女巫攻擊。基於這個想法，BTC使用了一種被稱為“工作量證明”的共識算法。BTC礦工，即驗證交易節點，必須要通過運算解決困難數學題，這通常要用專門硬件。由於該過程會消耗能量，而能量消耗非常大，所以攻擊者很難超過整個網絡的算力。

重要的是，能量並不是像大眾媒體有時描述的那樣“白白浪費了”。一旦你理解為什麼選擇工作量證明，就會清楚BTC消耗能量是特徵，而不是缺陷。

BTC、萊特幣、門羅幣等知名加密貨幣也在使用工作量證明，但新共識算法正在得到應用，這些算法能源消耗量會更少。例如，以太坊目前正在向權益證明PoS過渡，這種算法不需要消耗與PoW機制一樣的能量。因此，對於能源消耗的爭論範圍比許多人想象的更加狹隘。這不是一個廣泛反對加密貨幣或去中心化的話題，有時是針對特定問題。它實際上是批評一種特定類型的共識算法，即工作量證明。

量化BTC能源消耗排放

計算BTC的能源消耗量並不困難，你可以只需要查看公開的哈希算力、網絡難度和挖礦設備效率等統計數據，就可得出一個有高可信度的估計數據。

然而，能源消耗和碳排放是兩碼事。雖然它們可能有聯繫，但排放量是由使用的能源類型決定，而不是數量。我們由於缺少BTC礦工的重要信息，比如使用的硬件和能源，因此自信發表BTC能源排放聲明是極其困難的。

儘管存在困難，一些學者仍試圖量化BTC的碳足跡。夏威夷大學的Camilo Mora等人發表了一篇關於這一主題的論文，她們得出了如下令人痛心的預測：

這份報告預估了BTC的能源使用量，如果它與其他主流技術的使用率相同，單單是產生的二氧化碳排放，就能在不到30年的時間裡將全球變暖推高2攝氏度以上。

儘管這是最誇張的預測之一，在工作量證明爭論方面，Camilo Mora的論文可以說是最具影響力的研究。在經過仔細調查后，媒體對BTC能源使用的報道通常可以追溯到Camilo Mora論文中的數字。而這份報告引人注目的標題，即“僅BTC的能源排放就可能將全球變暖推2攝氏度以上”，已經成為根深蒂固的假設，儘管這是錯誤的論斷。鑒於Camilo Mora報告的重要性，BTC的能源排放量值得進一步深入研究。

該報告應用的測量方法相對簡單。研究人員估算了採礦設備的效率，利用相關地點的平均碳排放，並結合BTC增長預測，以估算未來排放。

然而，最近發表了幾篇論文直接質疑了Mora的研究結果，指出了一系列錯誤，是這些錯誤導致了嚴重高估BTC排放量。下文會簡單總結這些論文提出的反對意見。

Mora的研究並沒有考慮到能源科技方面的進步

Mora的研究認為，下個世紀的礦機效率和電網碳排放強度會保持不變。換句話說，報告假設在未來100年礦機和電網排放將保持不變。這是一個非常難以置信的假設。有批評指出:“該假設忽視了和電網技術的動態特性，違反了廣泛遵循的做法，那就是針對未來能源科技的評估，要將科技變化納入考慮範圍中。”

Mora的研究估算了前所未有的BTC使用率

為了預測BTC 的使用率，報告使用了過去40年電話、電腦和吸塵機等科技產品的使用增長率。儘管這個方法似乎有其道理，但是得出的使用率預測非常不合理：

具體來說，Mora等人認為，在2017年，BTC交易達到1.04億，佔0.03%的全球無現金交易，如果交易量快速增長，在2019年，這一數字會突然增長到780億，兩年就增長了750倍，之後到2020年，如果增長速度處於中值，交易量會達到110億，增長了108倍，若速度變緩，到2023年會達到80億，增長76倍。所有三種增長情況都基於陡峭的對數增長軌跡，明顯與歷史趨勢不一致，從數學層面分析，這隻能導致短期排放量大幅增加。

基於如此高的增長率，Mora等研究人員估算出了虛高的能源排放量。但是，如果將BTC於其他保值資產的增長速度相比，她們會得出更加合理的預測，因為這些資產的增長速度都較低。

Mora的研究將交易量與能源消耗相結合

除了預測了BTC未來交易量，Mora的研究還簡單地將未來交易量乘以當前排放量，為了估算“總排放”值。這有一個核心錯誤，即能量消耗由區塊難度決定，而不是交易數量。事實上，自Mora研究以來的過去三年，儘管交易量達到了新峰值，但礦商的能源消耗一直相對平穩。即使Mora的交易預測是正確的，也沒有證據表明交易量會導致能源消耗成比例增長。事實上，大多數專家認為，BTC的能源消耗會隨着時間減少，因為鑄幣數量會減少。

基於以上Mora研究的不妥之處，Masanet,et al.給出了以下一針見血的結論：

結果表明，即使Mora的報告避免了以上關鍵錯誤，研究設計將會產生非常不同的未來BTC碳排放預測，不會引起那麼多的擔憂。換句話說，我們發現研究設計本身有很多缺陷，例如用交易量作為基礎，比較40種不相關的科技產品，忽略了礦機的迭代，就算進行修正，報告也採用了不正確的研究方法。在此基礎上，我們認為從根本上Mora等人的研究設計是有缺陷的，不應該受到研究人員、決策者或公眾認真對待。

Mora的研究若沒有受到這些錯誤影響，預測的排放水平要更加平緩。如果將Mora最初的預測(圖A)和修正了該研究錯誤假設后的預測(圖D)進行比較，就能得出截然相反的結論，即在未來幾十年裡，排放量看起來相對平穩，幾乎不會引起恐慌。

基於上圖，我們可以得出一個結論，那就是量化BTC碳排放相當困難，最令人擔憂的許多預測都基於存在嚴重缺陷的方法。我們雖然挑選了Mora的研究，很大程度上是因為它在新聞中的轟動效應，但其他研究人員也經常犯類似錯誤。

毫無疑問，了解BTC的碳足跡非常重要。然而，同樣重要的是，要對煽動性預測進行識別、審查和糾正，因為這些預測對討論沒有任何價值。下次你看到與BTC能耗相關的新統計數據時，有必要了解最初的研究。你很有可能會發現一些驚訝的事情。

與相似科技產品的能源消耗對比

關於BTC能源消耗的討論中，有兩個因素尤其讓我感到沮喪。首先，用能源消耗來評價科技產品似乎是一個武斷的選擇，而且也不是通用標準。我們很少使用能源消耗來對其他科技產品做出價值判斷，所以為什麼要從BTC開始呢？我吃驚的是之前並沒有人這麼做過。沒錯，BTC會消耗能量。這是顯而易見的。在我看來，更重要的問題是，BTC如何與其他科技產品相比，特別是那些人們相信能夠代替BTC的產品。

根據劍橋大學替代金融中心的數據，目前BTC每年消耗的能源約為110太瓦時，佔全球用電量的0.55%。

雖然基於Mora的研究，我們知道對BTC能源消耗的估計可能不準確，但針對其他相關科技產品，我試圖匯總一些合理的預測。我個人認為，這有助於了解BTC在全局中的地位。

若與BTC進行比較，最突出的是中心化金融，該領域經常牽扯到能源消耗。每年全球實體銀行分行、後端服務器和自動取款機用電量達到100太瓦時，與BTC相當。這還不包括銀行部門的其他高排放行為，例如長途卡車運輸和企業私人飛機出差。

BTC被標榜為“數字黃金”，所以也能與物理開採的金屬對比。據估計，挖掘價值1美元的鋁所消耗的能量幾乎是挖掘相同價值BTC的10倍。然而，如果按美元能源價格計算，BTC目前消耗能量超過了黃金和銅。BTC礦池慢慢向可再生能源過渡，而這種變化對依賴地理位置的金屬礦業來說要困難得多，BTC可能會變得比黃金更“清潔”。

其他對比也說明了BTC高排放言論的荒謬之處，是危言聳聽。每年全球YouTube視頻能源消耗約為600太瓦時，是BTC的6倍。僅遊戲每年的能源消耗就高達104.7太瓦時，大致相當於BTC，而且其消耗的可再生資源要少得多。美國的乾衣機每年消耗93.6太瓦時，這僅僅是一個國家的情況。僅在美國，每年閑置家用設備或插電但不活躍的電子設備消耗的能量就可以為BTC網絡提供1.5年的能量。

我可以繼續進行比較，但我已經表明了自己的觀點，那就是任何事物都在消耗能量，通常比你預期的要多。因此，能源消耗本身並不是壞事，就評判一項技術或活動道德價值而言，這不是特別有用的框架。

BTC與可再生能源的關係

討論能源消耗量能給我們很多幫助，但太瓦時統計漏掉了某種消耗的能源類型，而該能源對衡量BTC的碳足跡至關重要。

BTC挖礦的獨特之處在於它可以出現在任何地方。事實上，礦工出於經濟激勵，會尋找便宜的電力資源，無論它們出現在哪。因此，BTC挖礦自然傾向於可再生能源，因為它更便宜，沒有固定套利模式，而且常常能實現盈餘。估計BTC可再生能源的使用比例是困難的，但一份報告稱，73%的BTC礦池能實現碳中和，而另一份報告的數據更接近39%。無論如何，與其他技術、國家和組織的構成相比，可再生能源所佔比例仍高於平均水平。

為了直觀地了解比特幣所消耗的能量類型，讓我們來看看兩個礦工集中的地方。四川是中國第二大礦業大省，擁有大型政府水利發電站，提供的電能幾乎是電網的兩倍。再舉一個例子，因為哥倫比亞水力發電價格低廉，華盛頓是美國礦工最集中的地區之一。眾所周知，電力輸送很難在超過100英里，所以在正常情況下，這些電力資源不會被使用。然而，BTC挖礦提供了一種簡單方式，利用這些多餘的資源獲利。

全球正在減少可再生能源的使用，這會產生大問題。2017年，中國減少太陽能發電7.3太瓦時，英國減少風力發電1.49太瓦時。僅在加州，2018年就減少了超過346GWh的太陽能和風能，預計未來只會增加。雖然可再生能源現在比許多其他能源便宜，但減少使用會阻礙了新清潔能源項目的建設。我們要找到一種有效方法來最大限度地減少溫室氣體排放，這是未來實現碳中和的關鍵。

BTC挖礦會發揮重要作用，成為清潔能源最後的消費領域。一些可再生能源受地理限制，且遠離人口中心，現在這些能源有了創收用途，那就是保護BTC網絡。

總之，BTC挖礦作為最後的清潔能源消費領域，可能對未來能源產生重大影響，讓能源更清潔、更可靠、更便宜。這需要時間，但在我看來，如果回過頭看BTC，其很有可能是氣候變化解決方案的一部分，而不是問題。

真正的問題：BTC值得消耗那麼多能源嗎？

到目前為止，我們已經談到了很多方面，分析了BTC的能源消耗預估數據，並將數據與其他技術進行了比較，研究了BTC推動向可再生能源轉型的潛力。

而最初我們討論的話題是BTC能源消耗，這個問題看起來像是科學問題，其實是道德問題。Nic Carter最近在《哈佛商業評論》文章中提出了一針見血的結論：

但是一個貨幣體系應該消耗多少能源呢？這個問題的答案可能取決於你對BTC的看法。如果你認為BTC除了充當龐氏騙局或洗錢工具之外，沒有任何用途，那麼合理的結論是，任何消耗的能源都是浪費。如果你用它作為應對抑制性貨幣政策、通貨膨脹或資本管制的工具，與世界上其他數千萬人一樣，你很可能會認為非常值得。BTC消耗社會資源是否合理的問題，歸根結底是你怎麼看BTC為社會創造了多少價值。

每一種技術、想法或機構都有優缺點。那麼，對於BTC氣候問題，你的立場實際上並不是由其消耗的能源決定。這更有可能反映了你是否認為BTC是對社會的積極貢獻。從我的經驗來看，要改變人們對此的看法要困難得多。這當然是可能的，但很困難。

成為一個有氣候問題意識的BTC持幣者。

隨着散戶和機構投資者越來越多地將環境、社會和公司治理因素納入投資主題，有很多人會問購買BTC會不會違背道德。基於前文所述，我個人對BTC能量消耗的看法如下:

1. 不可否認，BTC消耗了大量能量，短期內會給大氣增加碳排放量。然而，它造成的碳足跡將遠遠小於大多數估計數據。

2. 能源沒有被“浪費”，這些能源用來為地球上最安全的區塊鏈提供動力，推動Layer2和Layer3創新，為數十億人擴大金融渠道。在我看來，這會帶來足夠多社會效益，值得花費那麼多能源。

3. BTC能源消耗數量的爭論不會對我們有多大幫助。相反，我們應該關注BTC消耗的能源類型。BTC已經使用了大量可再生能源，並作為最後的可再生能源消費領域，可以幫助我們走向碳中和未來。

即使你不同意我的觀點，完全避開能源消費爭論的一個方法就是購買能夠抵消碳排放的產品。這樣，你就可以確保購買BTC實現碳中性，甚至是負排放。正如前文所述，精確計算個人使用BTC的碳排放量相當困難，不能簡單地用哈希算力以交易數量，但你可以用10%的BTC持倉做一些對環境有益的貢獻，帶來長久效益。本月總部位於加拿大的比特幣ETF Ninepoint宣布，他們正在為BTC持倉購買碳排放抵消產品。如果你感興趣，我建議你使用Nori，但還有其他簡單的方式來購買碳排放抵消小產品。

最後，我希望稍稍轉移一下討論。我們應該把重點放在清潔能源生產上，而不是去評判能源消耗量，因為評估消耗量的標準很嚴格，而且不能廣泛應用。我們能購買抵消碳排放產品，支持可再生能源項目，投票支持碳排放稅。這樣的例子不勝枚舉。但我們不要讓BTC成為敵人，因為這隻會分散我們的注意力，無法完成艱巨工作，實現可持續發展。

本文內容來自VeradiVerdict