前言：
比特币网络为人类设为带来了创新的体制，透过加密技术与分布式架构的结合，让金融、供应链等领域的信任问题以及流程效率获得了大幅度的改善。
区块链技术最早透过比特币呈现，虽然确实大幅降低了支付的成本以及提升了安全性，但背后的资源消耗其实非常剧烈。下文将会针对耗能源因、国家数据比较、比特币与VISA之支付成本差异与替代方案进行解说。
图1。图片版权所有：区块新看点。由上图可知，比特币每年约产生29.38Mt、消耗61.85twh，非常之剧烈。2017年BTC挖矿所消耗的电力消耗约占全球总电力消耗的0.13%，相当于一年电力消耗的11.64%。比特币能源消耗每月约会提升10~30%的速度成长。
1、区块链挖矿是什么
我们常常会在接触区块链的时候听到"挖矿"两字，但挖矿实际上到底在做什么呢？矿工大约每10分钟就会将新的交易集添加到比特币的区块链中。在区块链上工作时，这些矿工不需要互相信任，他们唯一要信任的是：运行比特币的代码。这个代码包括验证新交易的一些规则，例如：只有发送人拥有足够的币额，交易才会有效。每个矿工都是单独确认交易是否遵守这些规则，所以不需要信任其他矿工。
央行发布三项金融科技行业标准，要求对区块链等技术进行监控:11月2日，根据全国金融标准化技术委员会官网，10月21日中国人民银行正式发布《金融科技创新应用测试规范》、《金融科技创新安全通用规范》、《金融科技创新风险监控规范》等三项金融行业标准。其中，《金融科技创新风险监控规范》明确了金融科技创新风险的监控框架、对象、流程和机制，要求采用机构报送、接口采集、自动探测、信息共享等方式实时分析创新应用运行状况，实现对潜在风险动态探测和综合评估，确保金融科技创新应用的风险总体可控。《监控规范》还提及技术使用安全，要求对人工智能、大数据、云计算、区块链、物联网等技术进行监控。[2020/11/2 11:26:47]
其中的诀窍是让所有矿工都对所有历史交易产生共识。网络上的每个矿工都会为了下次任务做准备，而能够成为链上最新的区块的就是算力最高的那台电脑所计算出的区块，这时比特链当作回馈。由于目前比特币的市值很高，所以为了获得比特币的奖励，每台电脑都必须争取时间，在最短的时间内解出此区块的Hash值，此时就会耗费大量的电力与消耗电脑的CPU，才能与全世界诸多的矿工竞争。
2、持续发展性
这些循环的挖矿周期持续鼓励着全世界的人们开采比特币，因为采矿可以提供稳定的收入来源，所以人们非常愿意运行耗电的挖矿机来获得收益。多年来，随着货币价格达到新高，挖矿导致比特币网络的总能耗增长到史无前例的比例。根据国际能源机构发布的报告，整个比特币网络现在消耗的能源数量超过了许多国家。如果比特币是一个国家，它的排名如下：
动态 | 两位区块链创业者将获10万美元Thiel奖金:PayPal联合创始人Peter Thiel创立并资助的Thiel基金会宣布2019年奖金获得者名单，在未来两年每位获奖者将获得10万美元的资助。今年共22人入选，其中两人从事区块链行业，分别是去中心化太阳能能源项目Optivolt Labs创始人 Rohit Kalyanpur与基于Handshake区块链域名服务项目Namebase创始人Tieshun Roquerre。Thiel基金会表示目前其奖金获得者创建的公司总价值超过82亿美元，其中不包括Vitalik所创建市值逾300亿美元的以太坊。2014年以太坊联合创始人Vitalik Buterin获得Thiel奖金。目前共有9位区块链创业者获奖。[2019/7/11]
除了上述的比较之外，还可以把比特币的能源消耗和一些世界大国相比。结果如下：
声音 | 陕西工商联副主席：区块链要以解决企业生产经营的实际问题为出发点:据海峡都市报报道，陕西省工商联副主席王发友表示，区块链技术要以解决企业生产经营过程中的实际问题为出发点，为陕西数字经济的发展探索新的模式。[2018/10/22]
3、碳足迹
碳足迹是什么？产品的制程，资源与能源消耗大，温室气体排放量越多，碳足迹高。碳足迹计算上包含活动或产品整个生命周期直接与间接产生的温室气体排放量。
完整生命周期：原料取得→制造→配送→销售→使用→废弃回收。
比特币确实会造成大量的能源消耗，但造成大量碳足迹的原因为大多的比特币采矿设施都严重依赖火力发电盛行的区域。简而言之，目前为提供BTC能源的主要燃料为煤炭。
4、矿工的操作位置。
多年来，定义比特币网络造成之碳排放影响一直是个挑战。不仅需要知道比特币网络的功率需求，还需要知道能源的来源。矿工的位置信息是计算出能源污染程度的关键因素。
就像要找出比特币网络中活跃的机器非常不容易，确定位置之难度也非常高。一开始可用的信息不多，普遍认为大多数矿工都位于中国。所以更近一步地，我们知道中国电网的平均排放因子，因此可以粗略地估算出比特币开采所耗费的煤炭。假设70%的比特币采矿活动在中国进行，并且30%的采矿活动电力来源是干净的，那么加权平均后的碳强度是490gCO2eq/kWh。这个数字之后可以用于比特币网络的功耗估算，以推估其碳足迹。
动态 | 2018年度中美区块链及数字货币会议将在洛杉矶举行:据btcmanager报道，2018年度中美区块链及数字货币会议将于2018年8月22日在美国洛杉矶举行。来自两国的超过25位专家及演讲者将对区块链技术、创业投资、融资、比特币挖掘、数字货币交易、SEC合规、法律和税收等热门话题进行讨论。[2018/8/17]
更精确的计算：至今有更多的信息可在「GlobalCryptocurrencyBenchmarkingStudy」中获得了。在这项研究中，确定了大约占整个比特币*哈希率一半的设施，总消耗为232兆瓦。中国的采矿设施又占其中的一半，其最低消耗量为111兆瓦。这个信息可用于更准确地了解应用于采矿所用电力的碳排放因子。下表列出了调查的采矿设施的能源消耗的细项。透过应用各自国家电网的排放因子，我们发现比特币网络的加权平均碳强度为475gCO2eq/kWh。
5、各区域的碳强度。
2018年比特币公司Coinshares建议中国大部分采矿设施建立于四川省，因为可以使用廉价的水力发电来运作。针对这方案，有人可能会认为使用水力发电代表比特币网络的碳足迹相对较低，但事实证明这是一个相当危险的假设。
声音 | 新华网：区块链需完善技术监管制度 加强应用项目落地:新华网消息，今日，2018中国创业创新博览会在乌兰察布举行，其中在“区块链技术应用大赛”的圆桌对话中，与会嘉宾一致认为，区块链技术的推广应用需尽快完善社会共识和信任体系，孵化创新应用到数据共享、溯源中国、产业转型等更多的场景，加快标准化进程，促进区块链技术广泛应用，通过规范行业的发展降低区块链技术的应用门槛，对整个行业起到规范和引领的作用。[2018/7/19]
水力发电的产量并不稳定，特别是在四川，雨季的平均发电量是旱季的三倍。水力供电的不稳定漏洞通常会和以煤炭为基础的其他类型电力补足。因此，四川省购电的碳排放系数在265至579gCO2/kWh之间，远远不及瑞典的碳排放13gCO2/kWh，瑞典的能源纯粹以核能和水力即足够。
其他考虑的因子：可再生能源是一种间歇性能源，但是比特币矿工的能源需求是恒定的。比特币挖矿机一旦开启，直到它坏掉或无法获利之前都不会关闭。因此，当可再生能源的产量较低时，比特币矿工不仅增加了电网的基本负荷需求，还增加了对替代能源的需求。在最坏的情况下，比特币矿工的存在可能会刺激建设新的燃煤发电厂或重启现有的燃煤发电厂，这种影响将更加难以量化。
6、能源消耗BTCvsVISA
为了了解比特币网络消耗的能源，我们将其与另一个支付系统VISA进行比较。根据VISA的数据，该公司在全球范围内的所有运营总计消耗了674，922兆焦耳的能源。这意味着VISA的能源需求大约等于17，000个美国家庭的能源需求。VISA在2017年处理了1112亿笔交易。藉由这些数字，可以比较两个网络，并显示比特币每笔交易的能源消耗比VISA高得多，如下图所示。
当然，这些数字并不完美，但仍能显示比特币交易与常规金融系统之非现金交易差距多数千倍的能量消耗。
7、替代方案
比特币的工作量证明并不是唯一的共识算法。近年来，诸如权益证明之类的更加节能的算法正在开发中。在权益证明中，硬币所有者创建区块而不是矿工，因此不需要耗电的机器。所以与工作量证明相比，权益证明的能耗可忽略不计。比特币如果切换到这种共识算法，就可以大大地提高可持续性，但这种算法唯一的缺点是存在许多不同版本的股权证明，而这些版本都还无法证明自己。就算尚未成熟，这些算法依旧为区块链带来了希望。
8、能源消耗的模型与主要假设
即使可以很容易地计算出整个网络的Hash值，也无法说出这在能源消耗方面意味着什么，因为所有活动机器都去中心化，无法得知确切的能源消耗。过去，能源消耗估算通常包括以下假设：哪些机器仍处于活动状态以及如何进行分配，才能算出perGigahash/sec消耗的特定瓦数。
实际对比特币矿池的详细检查表明，这种方法肯定会低估网络的能源消耗，因为它忽略了矿机效能、气候和冷却成本等相关要素，因此，能源消耗估算可能有很大的偏差，甚至忽略了所选参数的经济影响。因此，比特币能源消耗指数提出了解决问题的方法，并从经济角度考虑了能源消耗。
以下的计算方式指数建立在矿工收入和成本相关的前提下。由于电力成本是持续成本的主要组成部分，因此，比特币网络的总电力消耗也必须与矿工收入相关。简而言之，更高的采矿收入可以支持更多的耗能机器，下图表中总结了比特币能源消耗指数如何使用矿工收入得出能源消耗估算值：
比特币矿工的收入和支出目前如下：
这边要特别注意，使用不同的假设可能会得出不同的结论。该指数的目标不是完美的估计，而是产生经济上可靠的日常估计，该估计比透过采矿机效率推算更为准确和可靠。
未来的预测
当然，比特币能源消耗指数也是未来比特币能源消耗的预测模型。该模型预测矿工最终将把其收入的60%用于电力。目前矿工们在电费的开销持续增加，成本持续增加之下，采矿收入大幅度下降之后，可能会导致不再有新的矿机加入生产的情况，至于既有机器设备之投入将被视为沈没成本，矿工将继续使机器运转，直到用电成本超过开采收入为止。
声明：本文为区块新看点-程伟整理及独立观点，区块新看点-程伟无须对投资损益负责，投资人应审慎考量各种投资风险。编者在撰写本文时，未购买任何数字货币资产。本文为区块新看点-程伟，原创所著，请转载时注明来源于“区块新看点”！
Billions项目组
郑重声明： 本文版权归原作者所有， 转载文章仅为传播更多信息之目的， 如作者信息标记有误， 请第一时间联系我们修改或删除， 多谢。