美國時間 5月13日早上，特斯拉CEO馬斯克發推稱，將停止接受使用者用比特幣購買特斯拉產品的計劃，理由是比特幣挖礦造成了嚴重的能源負擔和化石燃料消耗。馬斯克的推文引發了比特幣價格大幅下跌，比特幣由55000美元以上下跌到50000美元以下。為什麼作為虛擬資產的比特幣會成為馬斯克口中的能源問題，本文將進行簡要的分析。
究竟有多費燃料
實際上，真正耗電的不是比特幣，而是圍繞比特幣展開的挖礦行為。根據劍橋研究人員的調查，目前比特幣挖礦活動的年耗電量已經達到了121.36太瓦時（一太瓦時等於10億度電）。挖礦活動消耗的一年電量已經超過了全球大部分國家的一年耗電量。以每發一度電需要270g煤計算，比特幣挖礦每年約消耗0.3277億噸煤。由於目前挖礦活動依舊有著不錯的利潤空間，短時間內比特幣挖礦活動只會不斷擴充套件而不會減少，這意味著因為比特幣而消耗的電力只會越來越多。
但是對於比特幣能源消耗問題，也有不少人提出了異議。由於比特幣挖礦沒有地理位置要求，大部分礦機可以遷移到電費更加低廉的地方，比特幣挖礦可以對實現電力系統的價值套利，增加現在電力的經濟效益。BCEI（比特幣清潔能源倡議）組織認為比特幣可以激勵可再生能源的使用。比特幣挖礦需要的電功率相對穩定，符合可再生能源發電的供給模式。事實上，已經不少大型比特幣挖礦公司注意到了比特幣的“碳中和”問題。英國上市礦企Argo Blockchain就與加拿大礦企DMG BlockchainSolutions簽署了一項初步協議，以啟動“首個純清潔能源驅動的比特幣礦池”，將使用水力資源發電驅動自身礦池。
為什麼要挖礦
在比特幣系統中，同一時間，會有很多個節點生產同樣內容但是自身Hash值不同的區塊。這些區塊用來記錄已經發生的交易。在同一時刻，系統只能選擇其中一個記錄到已有的區塊鏈上。而如何選取這個區塊就是就需要使用共識機制，比特幣的共識機制就是工作量證明（Pow）。
在Pow機制下，每個產生區塊的節點要跟去計算一個浮動難度的數學題。第一個解出數學題的節點，就可以將自己生產的區塊加在區塊鏈上。無論是打包資料還是計算數學題，每一個節點都要付出算力的，節點所有者都要支付相應的成本。那麼為什麼節點還要參與到這些活動中來呢？是因為中本聰在比特幣系統中設計了獎勵機制，每一個成功新增區塊到鏈上的節點都會獲得一定數量比特幣的獎勵。而整個獲取比特幣獎勵的過程，又被稱為挖礦。挖礦活動以來計算機算力，會消耗電力，比特幣耗電的源頭就在這裡。
礦機之間也內卷
當挖礦帶來的比特幣收益大於挖礦的成本時，礦工就能獲取利潤。由於比特幣價格一直處於高位，挖礦一直能帶來不菲的收益，這也吸引了更多礦工入場。鏈上每一個新區塊產生的時間服從一個泊松分佈，平均產生時間為十分鐘。也就是說在Pow機制下，平均每十分鐘，只有一個節點能算對系統提出的數學題，獲取比特幣獎勵。隨著礦機數量的增加，算力不斷提升，系統也會根據整體算力提高數學題的難度，以保持平均10分鐘產生一個新區塊的速率不變。
PoW的浮動難度驗證機制，讓礦機之間形成了算力的內卷。礦機計算能力越強，越有可能搶在其他礦機前計算出答案，獲取比特幣。而在算力不斷提升的條件下，浮動難度驗證機制又讓已有算力弱的礦機基本無法成功挖礦。投資者為了避免自己被淘汰，提高自身挖礦成功率，只能購買更多的礦機，增加更多算力，並讓礦機執行更長時間。而在此過程中，大量電力就被自然地消耗了。
只有比特幣挖礦費電嗎？
理論上，每一個使用PoW作為共識機制的區塊鏈，當參與運算的節點過多時，都會造成電力消耗問題。比如同樣採用萊特幣和狗狗幣，當投資者發現對它們挖礦有利可圖，便會大量購入礦機進行採礦，進而造成電力消耗。然而目前能在全世界引發挖礦浪潮的貨幣，依舊只有比特幣。
