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比特币能耗备忘录:挖矿减少人类社会总碳排放 加速实现碳中和

近期,关于重新定义比特币的能源浪费和造成巨大环境破坏的争论再次引起了人们的关注。特斯拉CEO埃隆.马斯克周三在推特上说,特斯拉已经 "暂停使用比特币购买车辆",因为担心 "用于比特币开采的化石燃料迅速增加"。气候问题与比特币挖矿如何成正相关?

比特币诞生超过了十一年,它正逐渐获得更为广泛的机构和市场认可。虽然建设性的批评是有益的,但我们认为,这些因为浪费能源而反对比特币的结论是建立在过时的信息数据和不完整的分析导致的。

在本文中,我们收集了包括投资机构调研报告、学术论文等多方渠道的公开数据,并加以整理和分析,制作了这份备忘录。

比特币挖矿相比黄金开采、金融系统和传统计算碳排放更少,更加高效

关于通过计算挖掘比特币会产生大量碳排放并进一步导致环境恶化的辩论。

根据下文中的数据,比特币挖矿的实际消耗量低于金矿、金融和计算机行业。

方舟投资管理公司(Ark Investment Management)批判了常见的一些对比特币的误解。比特币的能源足迹很容易招致批评。然而,仅从电力的角度来看,在全球范围内,比特币比传统银行和黄金开采要有效得多。传统银行每年消耗23.4亿GJ,黄金开采每年消耗5亿GJ,而比特币消耗1.84亿GJ,分别不到传统银行和黄金开采的10%和40%。此外,比特币开采的每GJ支出的美元成本的效率是传统银行业的40倍,是黄金开采的10倍。

CoinShares断言说,若是论利用可再生能源总量,比特币挖矿可以说比世界上几乎所有其他行业都要多。用黄金和传统金融行业的发展方式来做个更直观的比较(见下文)。

研究人员假设每公斤黄金的开采能耗为175GJ,每年大约有3100吨黄金被开采出来,据此计算黄金开采的总能源需求每年接近150TWh。

根据这个图表,可以确定黄金开采比比特币开采需要更多能源。

需要注意的是,系统消耗多少能源和排放多少碳之间有重要的差别。虽然确定能源消耗相对简单,但如果不知道确切的能源组合,即开采比特币的计算机所使用的不同能源的构成,你就无法推断出相关的碳排放量。比如每单位的水电能源会比同样单位的燃煤能源对环境的影响小得多。

由此可以见,对比特币采矿中使用的可再生能源百分比的预测差异很大。根据CoinShare的报告,在2019年12月比特币的能源消耗中有73%是碳中和的,这主要是由于中国西南地区和斯堪的纳维亚半岛等主要采矿中心的水力资源丰富。

根据国际能源协会(IEA)的数据,与所有其他燃料形成鲜明对比的是,用于发电的可再生能源到2020年将增长近7%。全球能源需求将下降5%,但进入电网优先权和不断安装的新电厂为可再生能源的强劲增长奠定了基础。

IEA还表示,预计疫情导致的经济活动下降将损害可再生能源的热量消耗。根据比尔-盖茨在新书中所提到的,电力和供暖产生大量的碳排放,清洁能源很难解决调峰和消费问题。SAI(www.sai.tech)赛热科技团队创新地将计算产生的热量再利用,用以供暖服务,可以同时解决能源消耗和碳排放问题。通过这种形式,我们可以把比特币挖矿理解为一个 "有经济收益的电池 "来消耗闲置的电力。

比特币是清洁能源使用比例最高的金融系统、科技产业

比特币的能源消耗方式与大多数其他行业不同的另一个关键因素是,比特币可以在任何地方进行开采。几乎世界上所有能源的使用都必须相对接近其终端用户的生产,但比特币没有这种限制,这使得矿工可以利用大多数其他行业无法利用的电力。

水电是非常直观的例子——在中国四川和云南的沣水期,每年都有大量的可再生水电能源被浪费掉。在这些地区,电力生产能力大大超过了当地的需求,而电池技术还远远不够先进,所以没有办法将能源从这些农村地区储存和运输到需要它的城市中心。而这些省份是中国挖矿行业的中心地带,在枯水期负责全球10%的比特币开采,在沣水期负责50%的比特币开采,这并不是巧合。

如前文所述,另一方面,比特币挖矿在某种程度上可以说是有效打通了可再生能源和存储环节。当把发电与存储和挖矿结合起来,会比单独建设发电和存储设备取得更高的投资回报率。在BCEI白皮书中,通过将矿工与可再生能源+存储项目相结合,我们认为它可以为电网提供随时可用的 "过剩 "能源,以应对越来越常见的类似于需求激增时的过热或过冷天(如2021年初德克萨斯州的停电)黑天鹅事件。

换句话说,比特币消耗的电量中是一些“注定被浪费”的能量,并且在某种程度上提升了清洁能源发电的收益。

而只有提升使用可再生能源的收益,降低其成本 ,市场才会自发选择利用清洁能源,能源利用方式的转型才会真正加速。而在这一点上,比特币挖矿做出了某种“促进”作用。

比特币挖矿更符合ESG,且有利于碳中和

许多记者和学者都在谈论比特币的高 "单笔交易能源成本",但这个指标是有误导性的。比特币的大部分能源消耗发生在采矿过程中。在币被“挖”出来后,进入交易环节所消耗的能量非常小。因此,只看比特币迄今为止的总能耗,然后再除以交易数量,是没有意义的。大部分的能源是用来挖掘比特币的,而不是用来支持交易的。这导致了我们一个严重的误解:与开采比特币相关的能源成本将持续呈指数级增长。

比特币开采是一个相对能源密集型产业。相应地,矿机在运算过程中会产生大量的热量,这些热量通常会被排放到大气中。以SAI赛热科技为代表的一些公司正在探索不同的方法来回收和重新利用废热,以创造额外的收入来源并抵消电力成本。

实际上,很多企业在用科技手段提高在能源在以挖矿为代表的高性能计算中的利用率,从某种意义上说是减少了能源的使用。

比如在SAI赛热科技某位于中亚的项目中,SAIHEAT算能中心可以技术手段回收计算产生的余热供暖,再将热量用以温室供暖。使温室可以维持在43.4度(室外环境为零下7度)。整个过程的平均热回收率超过80%。这使得客户可以降低35%左右的算力、热力成本的同时有效降低电力配套投资,实现了清洁算力的解决方案。

类似的,Genesis Mining公司也计划建立一个600千瓦的风冷数据中心集装箱,它将通过一个特别建造的空气管道系统向一个300平方米的温室提供热量。这些热量将使温室全年保持在25°C的舒适温度,而该地区的室外温度最低可至零下30度。这些数据中心的热量也将用于鱼类、昆虫和藻类养殖等用途。

用可再生能源赋能矿机芯片,通过科技手段高效利用计算产生的余热,这形成了一个碳中和的闭环。

对未来的展望

比特币自诞生以来就一直在应对各种怀疑。而在碳中和的大趋势下,比特币的能源消耗和其所谓的对环境有害的碳排放水平无疑成为了最热门的议题,而这种争议还会持续下去。我们认为这种讨论是有意义的,可以持续促进和加速比特币行业持续向由清洁能源提供清洁算力的方向发展,在类似SAI赛热科技等企业的不断努力下,算力行业将持续清洁化,关于比特币挖矿使用的能耗会进一步降低。这既符合社会ESG发展方向,又提供了符合经济效益的最优解。而随着清洁计算产业的发展越来越成熟,它更有利于减少人类社会的碳排放总量,进而帮助实现碳中和的目标。

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