比特币挖矿电费：值得吗？

比特币挖矿电费：值得吗？

俗话说：想赚钱，先花钱。为了从比特币挖矿中获利，首先必须购买一台矿机并支付电费。随着越来越多的矿工加入比特币网络，一些人担心挖矿的用电量会对环境产生负面影响。其他人则认为，比特币挖矿的好处超过了生产数字货币的成本。

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，计算机花费能量和计算资源来解决一个难题，结果被用来确认打包成块的比特币交易。解决数学问题的矿工将块添加到区块链并获得新硬币奖励。数学问题的难度取决于网络计算能力的总和。随着比特币网络吸引更多矿工，挖矿难度逐渐增加，同时挖矿设备的能耗也随之增加。

比特币网络目前每年消耗大约 2.55 吉瓦 (GW) 的电力；这么说吧挖矿为啥费电，爱尔兰的全国平均水平是 3.1 吉瓦，奥地利是 8.2 吉瓦/年。2017年比特币网络年耗电量增加约413.37%（1TwH=109KwH）。再比如，比特币网络每年的用电量大约是捷克的1.023倍。

根据数据顾问和区块链专家 Alex De Vries 的说法，比特币挖矿所消耗的能量是一个问题。在最近发表于 Joule 的一份研究报告中，他指出，每笔比特币交易的平均用电量为 300 千瓦时。根据目前新矿工加入网络的速度以及随之而来的挖矿难度增加挖矿为啥费电，到 2018 年底，每笔比特币交易的平均耗电量将达到 900 KwH。

De Vries 还表示，虽然比特币挖矿对环境的影响无法直观地观察到，但这并不意味着挖矿活动不环保：

“我们知道用于采矿的电力来自煤炭，但也来自可再生能源。在后一种情况下，我们不确切知道正在消耗什么，而且可再生能源永远不会产生终生碳足迹。能做的就是有很多，肯定会有影响。比特币消耗的能量越多，对环境的影响就越大——这反过来又影响到每个人。能源消耗并没有帮助我们实现我们设定的气候目标。”

在计算比特币挖矿对环境的影响时，有一个灰色区域。虽然一些电力来自煤炭，但采矿作业通常没有碳排放。即使矿工没有看到采矿对环境的物理影响，他们至少应该考虑消耗的资源量和所涉及的机会成本。

算力和能耗

挖矿消耗的能源似乎一直在增加。随着矿机算力的提高，每台矿机消耗的算力也会随之增加。为了在竞争中保持领先，矿工们一直在寻找具有更高计算能力的设备。算力是指矿工提供数学问题答案的速度。计算能力越高，猜出问题答案的速度就越快。

起初，一个标准的 CPU 足以解决这个数学问题，但随着越来越多的矿工加入网络，数学变得更加困难，因此矿工发现 GPU 运行得更快，性能更好。仅仅几年后，FPGA 和 ASIC 或专用集成电路问世，其性能优于 GPU。

谷歌前信息安全工程师 Marc Bevand 认为，采矿消耗的能源量将导致可再生能源形式的进一步创新，并最终导致社会可再生能源总体成本的降低：

“矿工对电价非常敏感，因此进一步推动了可再生能源的发展。例如，在中国，由于大型水力发电，许多矿工都位于四川省。另一个例子是澳大利亚企业家正在建设一个 20 兆瓦 (MW) 的太阳能农场。如果加密货币矿工的能源使用量继续增加，它将有助于降低整个社会的可再生能源成本（增加需求→增加研发→增加容量和效率→通过规模经济降低成本）。”

电力成本迫使矿工寻求更便宜的能源形式。矿工们也一直在寻找电价更便宜的地方，例如加拿大和中国四川。电价越低，矿工的利润就越高，因此他们有动力使用更便宜的电力，这也刺激了能源领域的更多研发。从长远来看，由于能源领域的创新，整个社会将获得一种更实惠的电力形式。

网络安全的价值

尽管挖矿的能源消耗不容忽视，但有人认为挖矿的好处，即维护网络安全，超过了电力消耗等负面外部因素。

比特币网络由称为工作证明 (PoW) 的共识算法维护。网络的安全性通过在出块后奖励矿工新币和手续费来保证。如果矿工无法解决密码学问题，那么记录交易历史的区块就无法加入区块链，也就没有所谓的区块链技术。维护网络安全所必须付出的代价是 PoW 共识所消耗的大量能量。

Cypherpunk 的 Jameson Lopp 在推特上发表了他对比特币能源消耗问题的看法。Lopp 认为，比特币挖矿产生的电费相当于为确保网络安全而必须缴纳的税费。

不要执着于能源消耗，电力支出是为了保护比特币网络免受计算攻击。比特币生态系统必须向承包商（矿工）支付相应的安全费；不想做也没关系，但必须提出更好的解决方案。——詹姆森·洛普 (@lopp)，2018 年 5 月 18 日

经济研究员 Vasily Sumanov 同意能源效率低下和浪费是当前区块链实验的代价：

“高能耗不仅与环境污染有关，还与专用于存储和转移价值的分布式账本的高安全性有关。我有一种强烈的感觉，这只是暂时的情况，未来采用闪电网络后，比特币的能源效率将会得到提升。”

“提到其他行业，比如汽车或电子产品——随着行业的发展，环境污染和能源成本随着时间的推移而急剧下降。那么为什么人们从一开始就期望比特币是节能的呢？它才9岁。”

共识算法

PoW 是目前区块链网络上最流行的共识机制。矿工必须在验证交易之前解决密码难题。然而，PoW 也是最耗能的形式。正在开发诸如权益证明和闪电网络之类的能源密集型替代方案，以提高区块链网络的效率。需要指出的是，这些创新项目尚未正式启动。比特币仍处于早期阶段，不到 10 年。

提高效率

与此同时，有人正在努力解决这些网络问题。以太坊网络正在研究股权证明，以提高效率，同时降低功耗；比特币网络正在寻求实施闪电网络。然而，在这些解决方案退出测试版并投入使用之前，PoW 将继续因功耗而受到批评。

一旦比特币网络的功耗得到优化，网络的整体效率就会提高。卡利亚里大学（意大利）电气工程与计算机科学系的作者（Luisanna Cocco、Andrea Pinna 和 Michele Marchesi）在题为“区块链银行：成本节约受益于区块链技术”的学术论文中认为，如果比特币想要要真正优化全球金融基础设施，就必须提高其经济效率、运营效率和服务效率。

“简而言之，所有结果都表明，比特币系统的整体效率只有在克服其主要限制后才会提高：例如每个区块处理的交易数量少，以及当前需要的计算能力过高”

比特币对于透明账本、安全数据存储和用户授权功能非常有用，但如果要大规模实施，如果不解决可扩展性和能源消耗等问题，它是行不通的。比特币总量为 2100 万，随着挖矿设备消耗更多的能源，矿工将面临更高的电费和相应的收入减少。最终，仅比特币挖矿的利润将不足以支付电费。未来，矿工需要用交易费来补充电费支出。

能源消耗值得吗？

虽然有些人认为采矿能源消耗量是一个问题，但很难衡量社会上有多少人从比特币中受益。贝万德 说：

“比特币的能源消耗值得吗？答案只是见仁见智。我们没有任何硬数据来衡量比特币对社会有多大帮助，比如委内瑞拉有多少人使用它来避免通货膨胀？有多少家庭使用比特币跨境转账以避免7.13%的手续费？有多少比特币百万富翁将他们的新财富返还给慈善机构？这方面的数据不多。我认为目前的能源消耗水平并不令人担忧，毕竟它只占全球用电量的0.2-0.5%。正如摩根士丹利研究人员报告的那样，加密货币矿工使用的权力只是一个转瞬即逝的现象。”

到目前为止，还没有办法量化或知道有多少人在使用比特币，它的用途以及比特币是否正在改善人们的生活。但Bevand等个人和摩根士丹利等公司表示不用担心，毕竟比特币挖矿的能源消耗只是全球能源消耗总量的一小部分。

创新势在必行

虽然比特币挖矿对环境的影响可能肉眼看不到，但毫无疑问，在大规模实施比特币区块链之前必须降低能源消耗。因此，看到相关监管机构制定具体的政策法规让矿工尝试控制/减少用电量也就不足为奇了。

由于比特币矿工对电价非常敏感，这应该能够促进能源领域的进一步研究和开发，并带来更高效的能源解决方案。比特币外部因素的利弊难以理解，因此能源消耗是否真的“值得”很难评价。但如果不能控制或提高挖矿能耗效率，那么一旦人们意识到比特币挖矿对环境的负面影响，其影响可能是不可逆转的。