在充满活力的数字货币领域， Bitcoin以其去中心化和加密的性质，不仅彻底改变了金融格局，还引发了关于其环境足迹的热烈讨论。 本指南旨在深入研究 Bitcoin 矿工与其不断增加的能源消耗之间的复杂关系，揭示它们对我们全球能源矩阵产生的多方面影响。
Bitcoin 挖矿是交易验证和新币创造的关键过程，需要部署计算能力强大的机器来解决复杂的matic问题，从而保护网络并使区块链永久化。 这种计算能力虽然对于维护 Bitcoin 网络的完整性和安全性至关重要，但也付出了巨大的代价——对电能的巨大需求。
由于 Bitcoin 网络目前消耗的能源比整个国家还要多，矿工作为巨大能源消费者的角色已经成为人们关注的焦点，引发了环保主义者、政策制定者和行业利益相关者之间的争论。 接下来的讨论涵盖了一系列观点，探讨了 Bitcoin 挖矿能源密集型运营的经济、环境和监管影响。
当我们开始这一探索时，我们将剖析 Bitcoin 挖矿的机制，审视其能源消耗模式，并思考 Bitcoin 挖矿的可持续性 在全球节能和环境管理的背景下。
什么是 Bitcoin 及其挖矿？
Bitcoin 完全在区块链网络上运行，这是一个分散的分类账，可以在庞大的计算机网络上仔细记录交易。 每个包含一组交易的区块只有在经过矿工严格的验证和确认后才会被附加到区块链中。 一旦将区块添加到区块链中，更改封装的交易就成为一项不可行的任务，从而确保了记录数据的不变性。
像 Bitcoin 这样的加密货币利用分布式账本技术，这是区块链技术的标志，它保证了记录的不可更改性，从而提高了交易透明度。 Bitcoin 区块链采用先进的加密算法SHA-256，将数据转换为独特的字符串，确保网络上信息的安全性和完整性。
Bitcoin 挖矿是一项复杂的计算工作，涉及验证 Bitcoin 网络上的交易，并由称为矿工的个人执行。 与trac有限的自然资源类似，可开采的 Bitcoin上限为 2100 万个，需要电能投资来解决复杂的加密编码哈希难题并验证交易区块。
矿工们竞相成为第一个解决这些难题的人，胜利者将获得更新 Bitcoin 区块链上的交易账本的特权，并获得新铸造的 Bitcoin作为奖励。 计算能力决定了矿工可以做出的猜测数量，从而影响他们成功挖矿的机会。 Bitcoin 挖矿的主要目标包括将新硬币引入流通、验证交易、防止伪造和双重支出以及维护去中心化交易分类账。
为什么挖掘加密货币需要消耗能源？
加密货币挖矿的大量能源消耗是确保区块链网络安全和去中心化的妥协。 尽管如此，随着可持续能源和高效采矿算法的采用，在提高能源效率和可持续性方面正在取得进展。
由于计算机需要执行复杂的matic计算来验证交易并将新块添加到区块链，因此加密货币挖掘是能源密集型的。 这种计算需求（主要来自 CPU 和 GPU）以及用于管理采矿设备热量的冷却系统，最终导致能源消耗增加。
加密货币挖掘的初始阶段涉及通过共识算法（例如工作量证明）验证区块链网络上的交易。 这要求矿工使用专门的软件和硬件（如 ASIC）来破译复杂的matic难题，以加快速度进行计算。 第一个解决难题的矿工将后续区块附加到区块链中，获得指定数量的 Bitcoin （BTC）作为奖励。
旨在提高成为初始谜题解决者的机会的矿工被激励利用最大的计算能力。 随着矿工涌入和竞争加剧，能源需求不断升级，导致电力消耗激增。 一些分析表明， Bitcoin 网络的总能源消耗可能与一个小国家的能源消耗相当。
主要由化石燃料驱动的加密货币开采对环境的影响是一个紧迫的问题，化石燃料会排放二氧化碳等温室气体。 此外，在某些地区，采矿的电力成本可能非常高，从而降低了矿工的经济生存能力。
为什么 Bitcoin 消耗如此多的能源？
乍一看， Bitcoin 似乎不需要大量的电力消耗。 只需点击、点击或智能手机点击即可买卖加密货币，这是我们已经使用了数十年的数字交易方法。 然而，正是 Bitcoin的去中心化架构显着放大了其碳排放量。
Bitcoin 要求计算机破译日益复杂的matic问题来验证交易。 这种工作量证明共识机制消耗的能源比通常认为的要多得多。
安永全球区块链负责人保罗·布罗迪 (Paul Brody) 解释说：“在 Bitcoin的背景下，众多竞争对手竞相快速打包交易并解决一个小matic问题。” 快速解出方程的矿工不仅验证了交易，还获得了 Bitcoin 支付作为小额奖励。
在 Bitcoin的萌芽阶段，这个过程消耗的电力并不相当于一个国家的消耗量。 然而，随着越来越多的人竞相解决matic难题，加密货币的技术本质上会提高数学难题的难度——随着 Bitcoin的普及，这种动态将会加剧。
众多矿工利用电力，争夺奖励。 尽管可能有数十万台计算机试图解决同一问题，但最终只有一台计算机能够获得 Bitcoin 奖励。
布罗迪指出，“这是一种浪费，因为 99.99% 的运行机器都放弃了它们的结果，因为它们没有赢得比赛。” 虽然这种方法产生了公平和安全的结果，但它也会产生大量的碳排放。 布罗迪怀疑 Bitcoin的创始人是否预见到了它的巨大成功以及随之而来的巨大电力消耗。
而且，这个过程非常耗时，每笔 Bitcoin 交易需要 10 分钟以上，这是挖掘一个新区块所需的时间。
相比之下，其他数字交易（例如由 Visa 促成的交易）速度更快、更节能。 例如，Visa 每秒可处理大约 1,700 笔交易 (TPS)，而 Bitcoin 可处理 4 TPS。
根据剑桥数字资产计划 (CDAP) 2022 年 5 月的一份报告，在加密货币挖矿方面，美国主导着全球 Bitcoin 挖矿市场，占据全球算力恢复的近 38%，这需要大量的区块链计算。
尽管北京努力消除其境内的 Bitcoin 挖矿，CDAP 还发现中国是第二大 Bitcoin 挖矿中心，占据全球 20% 以上的市场份额。
其他著名的 Bitcoin 挖矿中心包括哈萨克斯坦，占全球份额 13%，加拿大超过 6%，俄罗斯近 5%，其余分布在全球。
Bitcoin 矿工使用可再生能源进行挖矿吗？
尽管目前 Bitcoin 挖矿的很大一部分依赖于不可再生能源，但矿工利用可再生能源进行运营的趋势呈上升趋势。 矿商采用可再生能源的可能性预计会增加，因为它成为为其活动提供动力的更具成本效益的选择。
如前所述，Bitcoin 挖矿是一个能源密集型过程，矿工通过使用强大的计算机来解决复杂的matic难题来验证交易并将其附加到区块链中。 最初， Bitcoin 挖矿的很大一部分集中在中国这个全球最大的煤电生产国，导致比特币挖矿大量使用不可再生能源。
比较各国的 Bitcoin 挖矿情况，美国处于领先地位，尤其是在 Bitcoin 挖矿遭到中国禁止之后。 然而，矿工们明显转向使用水力发电等可再生能源，特别是在魁北克和冰岛等可再生能源资源丰富的地区。
此外，随着可再生能源成本的下降，采矿实体越来越多地采用可再生能源为其运营提供动力。 许多公司还投资自己的可再生能源项目，例如太阳能和风电场，以可持续地为其采矿活动提供燃料。
农村地区的好处
由于可再生能源对电力中断的敏感性降低，因此可以为 Bitcoin 挖矿作业提供更稳定的电力供应。 此外，采用可持续能源进行 Bitcoin 挖矿可以促进农村地区创造就业机会和经济发展。
就 Bitcoin而言，无网格计算涉及利用边缘设备等替代计算资源，可以促进非洲使用可再生能源进行比特币挖矿。 无网格计算为非洲大陆许多地区通常不可靠或不存在的集中式电网提供了替代方案。 这使得矿工可以在偏远或离网的地点进行作业，利用当地生产的可再生能源，例如太阳能或风能。
非洲许多农村地区缺乏电力基础设施，这给启动和维持传统采矿作业带来了挑战。 相反，无网格计算允许矿工使用便携式、分散的可再生能源（例如太阳能电池板或风力涡轮机）为其采矿设备供电，使他们能够在偏远地区开展业务并利用该地区丰富的可再生能源。
此外，无网格计算可以促进基于社区的采矿作业的出现，这可以通过创造就业机会和收入来源为邻近地区带来经济利益。 通过提供可持续能源实践的教育和培训，这些面向社区的矿业企业还可以促进可再生能源的采用。
矿工作为能源买家的角色
为了为其运营提供燃料，Bitcoin 矿工要么从传统能源和可再生能源中混合采购电力，要么建立并运营自己的可再生能源装置，将其定位为著名的能源消费者。
矿工通常从能源供应商（可能包括公用事业公司或dent 电力生产商）获取电力，以促进 BTC 挖矿。 用于为采矿设备提供动力的电力可以来自煤炭或天然气等传统能源，也可以来自太阳能或风能等可再生能源。
Bitcoin 矿工作为能源购买者的一个具体例子是魁北克水电公司，这是一家为 Bitcoin 矿工提供电力的加拿大公用事业公司。 该公司积极吸引 Bitcoin 矿工在该省开展业务，利用低电价并利用剩余水力发电进行比特币挖矿。
在某些情况下，矿工还可能与能源供应商签订长期trac，为他们提供稳定可靠的电力来源。 这对大型矿商特别有利，因为它使他们能够根据能源需求进行战略规划和分配预算。
Bitcoin 矿工还可以通过建立和管理自己的可再生能源设施（例如太阳能或风电场）来成为能源消费者，从而不仅确保其采矿活动的能源供应，而且支持向可持续能源的过渡。
例如， Bitcoin 矿商Genesis Mining已在冰岛开展业务，利用地热能和水力发电，从而利用冰岛丰富的可再生能源资源并减轻其环境足迹。 此外，KnCMiner 是世界上最大的 Bitcoin 挖矿设施之一，由该公司在瑞典自有土地上开发的风电场提供动力。
矿工还可以战略性地将其运营地点安排在现有可再生能源设施（例如水力发电大坝或地热发电厂）附近，以利用可能会被浪费的剩余能源。 一个例子是美国纽约州北部的 Greenidge Generation，该公司利用当地发电厂的剩余天然气为其采矿作业发电，并建造了一座 7 兆瓦的太阳能发电厂以满足其能源需求。
针对 Bitcoin的能源问题我们能做些什么？
解决 Bitcoin大量的能源消耗问题并不需要恢复到像 Visa 网络这样的集中式系统。 毕竟， Bitcoin的核心承诺是消除卡网络等中介机构及其对金融的主导控制。 相反， Bitcoin 的拥护者有几种选择。
- 采用可再生能源当中国采取措施消除BitcoinBitcoin挖矿活动推向地下时，比特币挖矿中可再生能源的使用量 在中国的打击行动之后，可再生能源在加密货币挖矿中的份额从 2020 年的近 42% 降至 2021 年 8 月的 25%。 Bitcoin引入更多环保能源来减少Bitcoin。 例如，LiquidStack 旨在更有效地冷却采矿设备，而 Genesis Mining 则专门利用清洁能源。 然而，尽管做出了这些碳减排努力，专家表示，Bitcoin的碳排放量仍在飙升，目前与希腊的碳排放量相当。
- 过渡到权益证明系统：与工作量证明不同，权益证明不需要疯狂地竞赛来解决复杂的难题，并且消耗更少的资源。 简而言之，权益证明要求网络参与者承诺少量加密货币，以获得验证交易的机会。 Ethereum是按市值计算的第二大加密货币，正在从EthereumEthereum的能源消耗约 99.95%。
- 实施预挖掘：一些加密货币引入了预挖掘来避免计算浪费。 预开采类似于法定货币或股票，涉及中央机构创建一定数量的物品并将其战略性地释放到经济中。 在这些系统中，交易仍然由去中心化的验证器网络进行验证，但参与者可能需要支付少量交易费用来补偿验证器，因为货币系统本身并不总是奖励他们。
- 纳入碳信用额或费用：碳信用额代表政府批准的公司排放一定量碳排放的津贴，可以在公司之间进行交易，以激励减少排放并惩罚过度排放。 对于加密货币挖矿公司来说，这可能涉及从另一家公司购买碳信用额以抵消其排放量，或转向更绿色的能源以通过出售碳信用额来获利。
- 区块链的环境未来：尽管有环境影响，但电力成本也会影响Bitcoin挖矿的盈利能力。 通过更有效地生成数字货币，矿工不仅可以提高盈利能力，还可以增加区块链成为主流的可能性。 将区块链技术融入各个经济领域可以减少许多企业的碳足迹。 例如，智能合约trac使公司能够实现复杂支付和业务流程系统的自动化，从而有可能减少通勤员工的数量以及相关的交通相关碳排放。
虽然区块链技术的全部潜在绿色应用可能多年来仍不得而知，但已经有关于使用它来解决重大问题的讨论，例如帮助公司记录碳排放，甚至利用区块链驱动的碳信用额过渡到碳中和的未来。
结论
Bitcoin 挖矿是加密货币去中心化框架的一个组成部分，它对全球能源消耗和环境可持续性产生了一系列复杂的影响。 一方面， Bitcoin 挖矿刺激的电力需求为加速可再生能源的开发和采用提供了独特的机会。 矿商永远追求具有成本效益的电力，往往倾向于太阳能和风能等可再生能源，这些能源可以以有竞争力的价格利用。 因此， Bitcoin 挖矿可能会起到催化剂的作用，推动更多可再生能源工厂的建立。
此外， Bitcoin 挖矿可以通过利用多余的能源来提高能源系统的效率，否则这些能源可能会被浪费。 例如，通过在水力发电大坝附近建立采矿作业（水力发电大坝偶尔会产生剩余能源），矿工可以确保有效利用这些额外的能源，从而优化现有能源的使用。
相反， Bitcoin 挖矿对能源基础设施和环境的潜在有害影响的阴影日益显现。 由于采矿业需要大量的处理能力，因此需要消耗大量能源，这可能会增加电力需求，从而推高能源成本。 如果矿工主要依靠化石燃料发电，由此产生的碳排放激增可能会严重加剧气候变化。 加密货币（尤其是 Bitcoin臭名昭著的能源贪婪有可能阻碍气候进展，特别是考虑到其价格波动以及由此对该行业气候行动的阻碍。
面对不可避免的监管审查，加密货币气候协议（CCA）等举措表明了社区驱动的解决这些环境挑战的倾向。 然而，对于参与组织来说，这些承诺必须超越言辞，落实为切实的行动。 实施排放测量指南，例如 CCA 会计指南和加密货币气候影响会计框架，是使行业参与者了解并随后减轻其气候影响的关键第一步。 俗话说得好：有效的管理取决于准确的衡量。
在此期间，在 Bitcoin密集度较低的共识机制的开发和实施之前，现有的采矿作业必须由额外的可再生能源提供动力。 可再生能源排放评分等工具为矿商提供了确保其trac电力既可再生又可补充的手段，这是到 2035 年美国电网脱碳的必要条件。
随着我们与加密货币的直接接触落下帷幕，落基山研究所 (RMI) 将继续努力实现电网脱碳并彻底改变全球能源系统。 协调 Bitcoin 挖矿与环境可持续性的过程无疑将是复杂的，需要在利用可再生能源发展机会和减轻对能源基础设施和环境的潜在不利影响之间取得微妙的平衡。
