爭議繼續:比特幣挖礦系統如何影響碳足跡?

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圍繞比特幣挖礦生態系統對環境影響的爭論再次升溫,研究者對這個問題提供了一些新的觀點。諾亞•史密斯(Noah Smith)曾是一名助理金融學教授,現在則是一名專欄作家。今年3月,他發表了一篇評論文章,矛頭直指比特幣挖礦業,他指出比特幣網路不斷增長的能源消耗是不可持續的。他認為,比特幣價格的上漲總是伴隨著雜湊率的上升,隨著比特幣挖礦耗用越來越多的電力,會有更多的國家取締比特幣挖礦。

雖然Coin Metrics創始人卡特(Nic Carter)反駁了史密斯在專欄中提出的一些觀點,但對於比特幣開採所消耗的能源數量、能源來源以及該行業在地球上的碳足跡,各方似乎仍存在分歧。

比特幣採礦業傾向於淡化其資源密集型工作的程度,一些業內人士表示,比特幣對環境的影響並不是個問題,資料顯示,雜湊功率的很大一部分能源來自可再生資源。儘管如此,環保人士還是將目光投向了該行業,並引發了一場似乎永無休止的爭論。

多位學者對該問題表達了不同的看法,例如,劍橋比特幣能源消耗指數(Cambridge Bitcoin Energy Consumption Index)已成為比特幣網路估計功耗的可靠參考點。

此外,奧爾堡大學博士Susanne Köhler和副教授Massimo Pizzol共同撰寫了一項題為“比特幣挖掘的生命週期評估”的研究,對該行業的環境影響給出了一些基於資料的假設。

在接受採訪時,劍橋另類金融加密資產中心和區塊鏈負責人安東·戴克(Anton Dek)揭開了劍橋比特幣能源指數的歷史,以及用於估算比特幣電力消耗指數的方法。

劍橋大學研究團隊觀察到,其他希望準確估算比特幣網路能源使用量的模型採用了自上而下的方法,例如使用礦工在電力上的支出等資料作為例子。

劍橋比特幣能源指數方法是一種“自下向上的方法”,它使用現有挖掘硬體上的資料來建立比特幣網路能源消耗的下限和上限估計。戴客解釋說,資訊是:“基於客觀資料的假設,如雜湊值。”他進一步補充道:“這些不同的機器都有已知的效率,即計算雜湊所需的焦耳能量。基於這些假設,我們建立了這一指數。”

該指數提供了一個估計的電力消耗範圍,其目前的理論下限為43.32太瓦時,理論上限為476.18太瓦時。對比特幣當前消費量的估計是基於這樣一種假設,即礦工使用的是多種盈利硬體。

雖然劍橋比特幣能源指數並沒有對驅動比特幣網路的能源進行任何建模,但建立這個指數的初衷是提供一個碳排放模型。戴克表示,他的團隊仍在研究這一模式,並希望在今年晚些時候能夠上線。

劍橋比特幣能源指數網站還提供了一份全球挖礦地圖,從本質上分析了比特幣挖礦網路在世界各地的分佈情況。該地圖提供了各國的雜湊率,全球超過一半的比特幣雜湊率位於中國。

雜湊率位置的細分來自BTC.com、Poolin和ViaBTC挖礦池提供的資料,它們佔有比特幣總體雜湊率的37%。戴克還指出,他們的資料離現在已經有一年多了,但仍然允許研究人員對特定國家或地區的礦工使用的能源做出一些準確的假設。

“這是礦池報告的資料,但即使這一切都是真的,我們也只涵蓋了提供給我們資訊的三個池中比特幣總雜湊率的37%。這是我們要改進的地方。”

從中國的地區視角還可以看出不同地區礦商使用的能源組合。該團隊還沒有公佈具體的視覺化資料,因為他們認為目前37%的雜湊率,不足以代表準確估計該網路的全部碳足跡。戴克補充說:“如果我們看到每個地區和每個國家的能源組合,我們就能夠假設整體的能源組合,然後我們就能夠更準確地估計碳排放因子。”

儘管如此,戴克表示,其他研究人員已經透過計算比特幣網路的年總電力消耗,約為130太瓦時,再乘以平均碳排放係數(產生的每千瓦時約0.5公斤/二氧化碳),得出了估算結果。劍橋大學的研究人員認為,鑑於可以從採礦活動的部分割槽域位置資料中得出的一些假設,這樣的估計可能不具有代表性:“情況比這要複雜得多,因為我認為比特幣的能源組合不屬於世界平均水平。原因是他們使用可再生能源,不是因為他們的良善,而純粹出於經濟原因。水電在一些地區大量存在,如果你看看比特幣挖礦地圖和中國分佈,四川地區仍然是非常重要的挖礦區域。”

戴克指出,有廣泛報道稱,四川地區存在利用水電站發電的採礦設施。劍橋比特幣能源能源指數的資料也反映了該地區在潮溼季節雜湊率的增加,在那裡,過多的降雨導致了由水壩產生的大量電力。據他介紹,四川在全球雜湊力中所佔的份額估計:“2020年4月為9.66%,2019年9月為37%。”

Köhler和Pizzol的2019年“比特幣挖掘生命週期評估”研究使用了成熟的生命週期評估方法對比特幣的環境影響進行了評估。據估計,2018年比特幣網路消耗31.29太瓦時,碳足跡為17.29噸二氧化碳當量,研究報告使用的資料、資訊和方法來自先前關於該主題的研究。

在一次對話中,Köhler指出,他們的研究表明,基於兩個假設,新增加比特幣挖礦網路容量的影響會降低。第一個是裝置變得更有效率,這在兩年後被證明是正確的。第二個假設是,礦工搬到擁有更多可再生能源的地區。

“我們研究中的假設受到了中國將打擊礦工的傳言的影響。最近關於採礦地點的資料表明,情況並非如預期的那樣。儘管如此,提高硬體能源效率的效果意味著,每額外開採的能量所帶來的影響會減少。然而,我們現在看到雜湊率以更快的速度增長,在絕對意義上,導致更大的總體環境影響。”

正如Köhler所解釋的,比特幣網路雜湊率的純粹增長導致了更高的用電量,因此,對環境的影響更大。

然而,這位奧爾堡大學博士承認,要準確估計比特幣採礦生態系統的能源消耗及其碳足跡是一項艱鉅的任務。這是由於若干因素造成的,包括礦工的確切位置和份額、所使用的採礦裝置以及各種來源的資料的準確性。

戴克還表示,一些礦工正在尋找方法來證明他們使用了綠色能源來開採比特幣。這可能會創造一個“綠色比特幣”溢價出售的市場,這可能會促使礦工轉向綠色能源。與此同時,Köhler則認為,礦商主要關注的是利潤率,如果綠色能源的價格不那麼低廉,那麼廉價電力都將壓倒綠色能源的吸引力:“使用可再生能源存在一些激勵因素,比如四川的水力發電讓礦工能夠使用廉價的電力。然而,應該注意的是,這種電力是季節性的,所以全年的可用性是不同的。總的來說,礦業公司鼓勵使用廉價的電力來最大化利潤。這也包括使用內蒙古的煤炭發電和伊朗的石油發電。”

戴克也持有同樣的看法,他說礦工通常對他們的商業決策是理性的。如果有更便宜的能源,他們可能會使用它,不管能源是如何創造的,“我發現礦工,特別是大型比特幣礦工,是理性的經濟參與者。如果有更便宜的選擇,他們就會改變,如果沒有,他們就會保持原樣。”

Köhler 恰當地總結道,來自業內人士的更多資料很可能為這個持續多年的爭論提供答案:“更好的資料和更加透明的礦業將允許更好的模型和更少的猜測”。

戴克同意,關於比特幣環境影響的評估還需要更多資料和工具,才能達到共識,他還強烈提醒人們,比特幣協議被設計成這樣是有原因的:“比特幣從設計上就必須是低效的。如果它非常有效,那麼對該網路進行攻擊的成本就會非常低。”

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