比特币挖矿能耗那么高 真的值吗？

 总是有人说要用钱来生钱，为了从比特币挖矿中获利，你必须先购买挖矿设备并支付电费。随着越来越多的矿工加入到了比特币网络，一些人开始担心挖矿所消耗的电量会对环境产生负面影响。而其他人则认为比特币挖矿的好处超过了生产比特币所需的成本。

比特币挖矿和能源消耗

新的比特币是通过一个叫做“挖矿”的过程产生的。在这个过程中，计算机需要消耗能量和算力资源来解决一个很难的数学问题，通过这个问题就可以验证最近的比特币交易块。解决数学问题的矿工将区块添加到区块链中并接收新生成的比特币。这个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，其挖矿难度也在不断增加，而且通常一台挖矿设备所消耗的能量也在增加。

比特币网络目前每年消耗约25.5吉瓦(GW)的电力;从这个角度来看，整个爱尔兰的平均用电量仅为3.1吉瓦，而奥地利的平均用电量为8.2吉瓦。在过去一年中，比特币网络每年消耗的太千瓦时(TwH)数估计增加了413.37%。与捷克这样的国家相比，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认为比特币挖矿所消耗的能量是有问题的。在最近的一项发表在Joule的研究报告中，德弗里斯发现平均每枚比特币的交易要消耗300千瓦时的电力，要是按照新矿工加入网络的速度、开艾克难度增加，这个数字有可能在2018年底达到900千瓦时。

De Vries告诉Cointelegraph，尽管社会无法看到通过比特币挖矿对环境做出的改变，但挖矿行为并不能帮助世界接近他们的气候和环境目标：

我们知道挖矿用的是煤炭发电，但它也可以用再生能源。在后一种情况下，我们不知道我们正在取代的是什么，再加上可再生能源也永远不会有终生碳足迹。这里还有更多的工作要做，但肯定会有影响。比特币使用的能源越多，其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。

在弄清楚比特币挖矿对环境的影响时，存在着一个灰色地带。虽然挖矿使用的部分电力来自煤炭，但挖矿本身通常不会释放碳排放。仅仅因为矿工没有看到挖矿对环境造成的物理影响，其所消耗的资源数量和所涉及的机会成本本身应该是有关的。

哈希速率和能耗

挖矿所消耗的能源似乎在不断增加。随着挖矿设备在解决区块问题上越来越专业化，每台矿机消耗的电力都在不断增加着。为了领先于竞争对手，矿工们一直在寻找具有更高哈希速率的挖矿设备。哈速率是矿工能够回答数学问题的速度。哈希速率越高，矿机就能越快地猜出数学问题的答案。

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，解决问题变得更加困难，矿工们发现GPU更适合解决这个问题。仅仅几年后，FPGA和ASICs——应用特定的集成电路——要比GPU更适合解决一个块。

另一些人，比如企业家、前谷歌信息安全工程师Marc Bevand则认为挖矿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：

由于矿工对电价如此敏感，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20兆瓦的太阳能挖矿农场。如果加密货币矿工继续增加能源使用的话，那么它将帮助社会降低可再生能源的成本(需求增加→增加研发→增加容量和更高的效率→通过规模经济降低成本)。

电力成本问题已经开始让矿工们不得不去寻找更便宜的能源。这些矿工们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。而由于矿工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加便宜。

网络安全的代价

尽管挖矿的能源消耗数量不容忽视，但一些人认为挖矿的好处——网络安全——超过了电力消耗等其它的外部负面特性。

比特币网络由一种被称为工作量证明(PoW)的共识算法所保护。矿工们通过解决一个区块的交易费用来获得新产生的比特币和交易费，在此过程中进一步去保护网络安全。如果矿机不能解决加密证明的话，那么交易的历史记录区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;如果矿工没有解决区块并将其添加到链中，则不会创建交易的历史记录。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。

加密货币庞克Jameson Lopp在twitter上表达了他对比特币能源消耗问题的感受。Lopp认为比特币挖矿所产生的电费费用只是网络安全所必须支付的一种税费。

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。

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所付出的代价：

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就是这只是一个暂时的情况，在未来比特币作为交易量和能源消耗的功能会随着闪电网络的采用而增加。

只要看看其他任何行业，例如汽车或电子设备——我们就能发现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?它现在可是只有9岁啊。

共识算法

PoW是目前区块链网络上最流行的共识形式。在验证交易之前，矿工必须先解决加密证明问题。然而这也是最耗费能源的一种共识形式，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，甚至它的存在还不到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的解决方案以提高效率，同时它也可以进一步降低能耗;比特币网络正在寻求实现闪电网络。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。在名为《由于区块链技术所带来的成本节省》的学术论文中，来自于卡利亚里大学的电气工程和计算机科学部门的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，我们所有的研究结果都表明比特币系统的整体效率只有在克服了它的主要局限之后才会增加：每一比特币区块的交易量很低，同时它目前需要的计算能力也太高了。

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。比特币的总存储量为2100万枚，而随着挖矿设备消耗更多的能源，矿工们需要支付更高的电费，比特币挖矿的回报也随之减少。最终，仅靠比特币挖矿的利润不足以支付电费。在未来，矿工们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，挖矿的能源消耗量存在问题，但他们却很难衡量社会中有多少人从比特币中获益。Bevand告诉Cointelegraph：

回答‘比特币的能源消耗值得吗?’这是非常主观的，因为我们没有任何数据来衡量比特币对社会的帮助程度。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%。正如摩根士丹利的研究人员在他们的报告中所说的，加密货币的矿工目前只是公用事业‘微不足道的力量’。

到目前为止，世界上还没有办法去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，我们没有必要对此感到担心，因为比特币挖矿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挖矿对我们的环境造成的危害，但毫无疑问的是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，这一举动并不奇怪。

由于比特币矿工对电价如此敏感，这将推动能源领域的研发，并产生更有效的能源解决方案。人们很难理解比特币的正面和负面外部性，因此很难说挖矿所消费的能量是否真的是“值得的”。但是，如果挖矿消耗的电量没有得到控制，或者没有提高效率的话，如果人们一旦意识到比特币挖矿对环境的负面影响，那么其对环境的影响可能是不可逆转的。