2021-05-18 10:45

BTC真的有那么大的能源消耗吗?

本文翻译已经得到VeradiVerdict授权。

1999年5月31日,正当互联网经济开始起飞的时候,《福布斯》杂志发表了一篇文章,声称“完全有理由预测未来10年内,一半电力将用于驱动数字互联网经济。”这篇文章指责互联网公司,尤其是硬件公司,导致大量化石燃料的使用,让世界能源使用带来的危害越来越多。

2000年加州爆发了能源危机,引发了一场关于能源使用的全国性讨论,这个话题也进入了主流视野。数十家其他知名出版物引用了the Mills的报告,声称互联网公司正在吞噬国家能源供应。摩根大通、美国银行和德意志银行内部报告也引用了这些数据,因为几乎没有迹象表明报告数据存在争议。对于这样一个煽动性的声明,人们达成共识的程度让令人震惊。

但问题是这是错误的预测。报告中的计算充满了错误,由此估算出的互联网用电量数据至少虚高了8倍。在《福布斯》那篇文章发表20年后的今天,数据清楚表明,这些都是大错特错的悲观预测。即使根据当今最激进预测数据,到2025年,互联网行业只消耗20%的电力,而且许多科技巨头正在全面转向可再生能源。

换句话说,该行业早期能源预测尽管依赖于离谱的假设和极不准确的结果,但这种说法还是流行起来了。

在我看来,现在也有围绕BTC如今能源使用情况的争论,如果算得上是争论的话,也与早期互联网批评有着惊人的相似之处。尽管有引人注目的头条新闻,包括特斯拉的最近声明,很快将加密货币认为是加剧成气候变化的因素,但这是个深层次问题,而且涉及一些细微差别,很多人都对这个问题有误解。

实现可持续发展的未来是一个关乎人类存亡的重要话题。因此,任何人如果对政府、公司或技术进行指责,都应该严肃对待,因为它们减弱了我们应对气候变化的能力。但我们不应随意指责。我们如果发表了在21世纪初那样的言论,会导致严重后果,人们会转移注意力,忽视实现长期可持续发展的真正障碍,并减缓了了克服障碍的进程。

本文也不可能面面俱,也不是要对这个话题盖棺定论。然而,作为一名加密货币的支持者和一名深切关注气候变化问题的人,本文概述了我对BTC能源消耗问题的思维框架。


BTC能源消耗的原因


虽然数字货币在BTC之前就已经存在,但它们遇到了一些技术问题,迫使它们保持中心化,限制了潜力。最值得注意的是,中本聪解决了最棘手的双花问题。这个问题会导致之前的数字抽象价值无限复制,就像复制粘贴一张图像一样。简而言之,BTC是首个拥有稀缺性的去中心化数字货币。

为了使区块链保持安全,交易验证需要共识算法。中本聪在设计系统时,本可以简单建立一个多数投票算法。换句话说,每个节点都能进行一次投票,如果多数网络参与者,即大于50%,确认交易是有效的,那么这笔交易就得到确认。但问题是,恶意参与者可能会创建无数节点,让投票数超过诚实节点,因为创建一个额外节点没有成本,所以有动机去创建女巫节点。这被称为女巫攻击。

中本聪的伟大之处在于,如果运行一个节点有成本,区块链就可以抵抗女巫攻击。基于这个想法,BTC使用了一种被称为“工作量证明”的共识算法。BTC矿工,即验证交易节点,必须要通过运算解决困难数学题,这通常要用专门硬件。由于该过程会消耗能量,而能量消耗非常大,所以攻击者很难超过整个网络的算力。

重要的是,能量并不是像大众媒体有时描述的那样“白白浪费了”。一旦你理解为什么选择工作量证明,就会清楚BTC消耗能量是特征,而不是缺陷。

BTC、莱特币、门罗币等知名加密货币也在使用工作量证明,但新共识算法正在得到应用,这些算法能源消耗量会更少。例如,以太坊目前正在向权益证明PoS过渡,这种算法不需要消耗与PoW机制一样的能量。因此,对于能源消耗的争论范围比许多人想象的更加狭隘。这不是一个广泛反对加密货币或去中心化的话题,有时是针对特定问题。它实际上是批评一种特定类型的共识算法,即工作量证明。


量化BTC能源消耗排放


计算BTC的能源消耗量并不困难,你可以只需要查看公开的哈希算力、网络难度和挖矿设备效率等统计数据,就可得出一个有高可信度的估计数据。

然而,能源消耗和碳排放是两码事。虽然它们可能有联系,但排放量是由使用的能源类型决定,而不是数量。我们由于缺少BTC矿工的重要信息,比如使用的硬件和能源,因此自信发表BTC能源排放声明是极其困难的。

尽管存在困难,一些学者仍试图量化BTC的碳足迹。夏威夷大学的Camilo Mora等人发表了一篇关于这一主题的论文,她们得出了如下令人痛心的预测:

这份报告预估了BTC的能源使用量,如果它与其他主流技术的使用率相同,单单是产生的二氧化碳排放,就能在不到30年的时间里将全球变暖推高2摄氏度以上。

尽管这是最夸张的预测之一,在工作量证明争论方面,Camilo Mora的论文可以说是最具影响力的研究。在经过仔细调查后,媒体对BTC能源使用的报道通常可以追溯到Camilo Mora论文中的数字。而这份报告引人注目的标题,即“仅BTC的能源排放就可能将全球变暖推2摄氏度以上”,已经成为根深蒂固的假设,尽管这是错误的论断。鉴于Camilo Mora报告的重要性,BTC的能源排放量值得进一步深入研究。

该报告应用的测量方法相对简单。研究人员估算了采矿设备的效率,利用相关地点的平均碳排放,并结合BTC增长预测,以估算未来排放。

然而,最近发表了几篇论文直接质疑了Mora的研究结果,指出了一系列错误,是这些错误导致了严重高估BTC排放量。下文会简单总结这些论文提出的反对意见。


Mora的研究并没有考虑到能源科技方面的进步


Mora的研究认为,下个世纪的矿机效率和电网碳排放强度会保持不变。换句话说,报告假设在未来100年矿机和电网排放将保持不变。这是一个非常难以置信的假设。有批评指出:“该假设忽视了和电网技术的动态特性,违反了广泛遵循的做法,那就是针对未来能源科技的评估,要将科技变化纳入考虑范围中。”


Mora的研究估算了前所未有的BTC使用率


为了预测BTC 的使用率,报告使用了过去40年电话、电脑和吸尘机等科技产品的使用增长率。尽管这个方法似乎有其道理,但是得出的使用率预测非常不合理:

具体来说,Mora等人认为,在2017年,BTC交易达到1.04亿,占0.03%的全球无现金交易,如果交易量快速增长,在2019年,这一数字会突然增长到780亿,两年就增长了750倍,之后到2020年,如果增长速度处于中值,交易量会达到110亿,增长了108倍,若速度变缓,到2023年会达到80亿,增长76倍。所有三种增长情况都基于陡峭的对数增长轨迹,明显与历史趋势不一致,从数学层面分析,这只能导致短期排放量大幅增加。

基于如此高的增长率,Mora等研究人员估算出了虚高的能源排放量。但是,如果将BTC于其他保值资产的增长速度相比,她们会得出更加合理的预测,因为这些资产的增长速度都较低。


Mora的研究将交易量与能源消耗相结合


除了预测了BTC未来交易量,Mora的研究还简单地将未来交易量乘以当前排放量,为了估算“总排放”值。这有一个核心错误,即能量消耗由区块难度决定,而不是交易数量。事实上,自Mora研究以来的过去三年,尽管交易量达到了新峰值,但矿商的能源消耗一直相对平稳。即使Mora的交易预测是正确的,也没有证据表明交易量会导致能源消耗成比例增长。事实上,大多数专家认为,BTC的能源消耗会随着时间减少,因为铸币数量会减少。

基于以上Mora研究的不妥之处,Masanet,et al.给出了以下一针见血的结论:

结果表明,即使Mora的报告避免了以上关键错误,研究设计将会产生非常不同的未来BTC碳排放预测,不会引起那么多的担忧。换句话说,我们发现研究设计本身有很多缺陷,例如用交易量作为基础,比较40种不相关的科技产品,忽略了矿机的迭代,就算进行修正,报告也采用了不正确的研究方法。在此基础上,我们认为从根本上Mora等人的研究设计是有缺陷的,不应该受到研究人员、决策者或公众认真对待。

Mora的研究若没有受到这些错误影响,预测的排放水平要更加平缓。如果将Mora最初的预测(图A)和修正了该研究错误假设后的预测(图D)进行比较,就能得出截然相反的结论,即在未来几十年里,排放量看起来相对平稳,几乎不会引起恐慌。

基于上图,我们可以得出一个结论,那就是量化BTC碳排放相当困难,最令人担忧的许多预测都基于存在严重缺陷的方法。我们虽然挑选了Mora的研究,很大程度上是因为它在新闻中的轰动效应,但其他研究人员也经常犯类似错误。

毫无疑问,了解BTC的碳足迹非常重要。然而,同样重要的是,要对煽动性预测进行识别、审查和纠正,因为这些预测对讨论没有任何价值。下次你看到与BTC能耗相关的新统计数据时,有必要了解最初的研究。你很有可能会发现一些惊讶的事情。


与相似科技产品的能源消耗对比


关于BTC能源消耗的讨论中,有两个因素尤其让我感到沮丧。首先,用能源消耗来评价科技产品似乎是一个武断的选择,而且也不是通用标准。我们很少使用能源消耗来对其他科技产品做出价值判断,所以为什么要从BTC开始呢?我吃惊的是之前并没有人这么做过。没错,BTC会消耗能量。这是显而易见的。在我看来,更重要的问题是,BTC如何与其他科技产品相比,特别是那些人们相信能够代替BTC的产品。

根据剑桥大学替代金融中心的数据,目前BTC每年消耗的能源约为110太瓦时,占全球用电量的0.55%。

虽然基于Mora的研究,我们知道对BTC能源消耗的估计可能不准确,但针对其他相关科技产品,我试图汇总一些合理的预测。我个人认为,这有助于了解BTC在全局中的地位。

若与BTC进行比较,最突出的是中心化金融,该领域经常牵扯到能源消耗。每年全球实体银行分行、后端服务器和自动取款机用电量达到100太瓦时,与BTC相当。这还不包括银行部门的其他高排放行为,例如长途卡车运输和企业私人飞机出差。

BTC被标榜为“数字黄金”,所以也能与物理开采的金属对比。据估计,挖掘价值1美元的铝所消耗的能量几乎是挖掘相同价值BTC的10倍。然而,如果按美元能源价格计算,BTC目前消耗能量超过了黄金和铜。BTC矿池慢慢向可再生能源过渡,而这种变化对依赖地理位置的金属矿业来说要困难得多,BTC可能会变得比黄金更“清洁”。

其他对比也说明了BTC高排放言论的荒谬之处,是危言耸听。每年全球YouTube视频能源消耗约为600太瓦时,是BTC的6倍。仅游戏每年的能源消耗就高达104.7太瓦时,大致相当于BTC,而且其消耗的可再生资源要少得多。美国的干衣机每年消耗93.6太瓦时,这仅仅是一个国家的情况。仅在美国,每年闲置家用设备或插电但不活跃的电子设备消耗的能量就可以为BTC网络提供1.5年的能量。

我可以继续进行比较,但我已经表明了自己的观点,那就是任何事物都在消耗能量,通常比你预期的要多。因此,能源消耗本身并不是坏事,就评判一项技术或活动道德价值而言,这不是特别有用的框架。


BTC与可再生能源的关系


讨论能源消耗量能给我们很多帮助,但太瓦时统计漏掉了某种消耗的能源类型,而该能源对衡量BTC的碳足迹至关重要。

BTC挖矿的独特之处在于它可以出现在任何地方。事实上,矿工出于经济激励,会寻找便宜的电力资源,无论它们出现在哪。因此,BTC挖矿自然倾向于可再生能源,因为它更便宜,没有固定套利模式,而且常常能实现盈余。估计BTC可再生能源的使用比例是困难的,但一份报告称,73%的BTC矿池能实现碳中和,而另一份报告的数据更接近39%。无论如何,与其他技术、国家和组织的构成相比,可再生能源所占比例仍高于平均水平。

为了直观地了解比特币所消耗的能量类型,让我们来看看两个矿工集中的地方。四川是中国第二大矿业大省,拥有大型政府水利发电站,提供的电能几乎是电网的两倍。再举一个例子,因为哥伦比亚水力发电价格低廉,华盛顿是美国矿工最集中的地区之一。众所周知,电力输送很难在超过100英里,所以在正常情况下,这些电力资源不会被使用。然而,BTC挖矿提供了一种简单方式,利用这些多余的资源获利。

全球正在减少可再生能源的使用,这会产生大问题。2017年,中国减少太阳能发电7.3太瓦时,英国减少风力发电1.49太瓦时。仅在加州,2018年就减少了超过346GWh的太阳能和风能,预计未来只会增加。虽然可再生能源现在比许多其他能源便宜,但减少使用会阻碍了新清洁能源项目的建设。我们要找到一种有效方法来最大限度地减少温室气体排放,这是未来实现碳中和的关键。

BTC挖矿会发挥重要作用,成为清洁能源最后的消费领域。一些可再生能源受地理限制,且远离人口中心,现在这些能源有了创收用途,那就是保护BTC网络。

总之,BTC挖矿作为最后的清洁能源消费领域,可能对未来能源产生重大影响,让能源更清洁、更可靠、更便宜。这需要时间,但在我看来,如果回过头看BTC,其很有可能是气候变化解决方案的一部分,而不是问题。


真正的问题:BTC值得消耗那么多能源吗?


到目前为止,我们已经谈到了很多方面,分析了BTC的能源消耗预估数据,并将数据与其他技术进行了比较,研究了BTC推动向可再生能源转型的潜力。

而最初我们讨论的话题是BTC能源消耗,这个问题看起来像是科学问题,其实是道德问题。Nic Carter最近在《哈佛商业评论》文章中提出了一针见血的结论:

但是一个货币体系应该消耗多少能源呢?这个问题的答案可能取决于你对BTC的看法。如果你认为BTC除了充当庞氏骗局或洗钱工具之外,没有任何用途,那么合理的结论是,任何消耗的能源都是浪费。如果你用它作为应对抑制性货币政策、通货膨胀或资本管制的工具,与世界上其他数千万人一样,你很可能会认为非常值得。BTC消耗社会资源是否合理的问题,归根结底是你怎么看BTC为社会创造了多少价值。

每一种技术、想法或机构都有优缺点。那么,对于BTC气候问题,你的立场实际上并不是由其消耗的能源决定。这更有可能反映了你是否认为BTC是对社会的积极贡献。从我的经验来看,要改变人们对此的看法要困难得多。这当然是可能的,但很困难。


成为一个有气候问题意识的BTC持币者。


随着散户和机构投资者越来越多地将环境、社会和公司治理因素纳入投资主题,有很多人会问购买BTC会不会违背道德。基于前文所述,我个人对BTC能量消耗的看法如下:

1. 不可否认,BTC消耗了大量能量,短期内会给大气增加碳排放量。然而,它造成的碳足迹将远远小于大多数估计数据。

2. 能源没有被“浪费”,这些能源用来为地球上最安全的区块链提供动力,推动Layer2和Layer3创新,为数十亿人扩大金融渠道。在我看来,这会带来足够多社会效益,值得花费那么多能源。

3. BTC能源消耗数量的争论不会对我们有多大帮助。相反,我们应该关注BTC消耗的能源类型。BTC已经使用了大量可再生能源,并作为最后的可再生能源消费领域,可以帮助我们走向碳中和未来。

即使你不同意我的观点,完全避开能源消费争论的一个方法就是购买能够抵消碳排放的产品。这样,你就可以确保购买BTC实现碳中性,甚至是负排放。正如前文所述,精确计算个人使用BTC的碳排放量相当困难,不能简单地用哈希算力以交易数量,但你可以用10%的BTC持仓做一些对环境有益的贡献,带来长久效益。本月总部位于加拿大的比特币ETF Ninepoint宣布,他们正在为BTC持仓购买碳排放抵消产品。如果你感兴趣,我建议你使用Nori,但还有其他简单的方式来购买碳排放抵消小产品。

最后,我希望稍稍转移一下讨论。我们应该把重点放在清洁能源生产上,而不是去评判能源消耗量,因为评估消耗量的标准很严格,而且不能广泛应用。我们能购买抵消碳排放产品,支持可再生能源项目,投票支持碳排放税。这样的例子不胜枚举。但我们不要让BTC成为敌人,因为这只会分散我们的注意力,无法完成艰巨工作,实现可持续发展。

本文内容来自VeradiVerdict

本文链接:https://www.8btc.com/article/6635885
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