中国对比特币的打击正在使采矿业受到更严重的污染？ 快来看看比特币的“碳足迹”吧！

介绍

长期以来，比特币挖矿可能造成的环境影响和碳排放一直是社会关注和争论的焦点。 其中，对于可再生能源在比特币挖矿电力中所占比例存在不同意见。 比如剑桥另类金融中心CCFA的报告显示是39%，比特币矿业委员会BMC认为是58%，数字资产管理公司CoinShares给出了73%的数据。

比特币挖矿是向比特币区块链添加新区块以验证交易的过程。 这个过程类似于竞争性的猜数游戏，正确的“猜测”完成一个区块，只有获胜者会以新铸造的比特币和交易费的形式获得奖励。

2021 年 5 月，全球约有 290 万台专用硬件设备在挖矿，每秒可产生 1.6×1020 次猜测，消耗约 13 吉瓦 (GW) 电力。 中国曾是比特币加密挖矿的重点地区之一，但2021年春季，中国在内蒙古、四川、新疆等地发起比特币挖矿整治，对比特币的全球形态影响不容忽视影响。

基于此，阿姆斯特丹大学的Alex de Vries等人在论文中研究了中国禁令对比特币挖矿碳足迹的影响。 报告指出，根据挖矿地点和区域碳排放因素，2021 年 8 月全球比特币挖矿的碳排放量将比 2020 年平均增长 17%。这一潜在增长凸显了加密行业利益相关者需要加快制定战略以克服投资者对环境、社会和治理的担忧。

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比特币的碳足迹

比特币挖矿的碳足迹可以根据矿工使用的电力来源进行估算。 目前，基于比特币“矿场”收集的四类互联网协议地址信息（BTC.com、Poolin、ViaBTC和Foundry USA），CCAF可以生成全球部分矿工的实时位置。 2021 年 2 月，这张地图中显示的矿工进行了全球 44% 的比特币挖矿作业。 因此，通过将估计的挖矿位置数据与那里产生的电力的碳强度进行匹配，可以直观地了解提供给比特币网络的电力组合是如何演变的。

为此，笔者根据CCAF和Foundry USA获得的美国挖矿活动规定，结合各国挖矿活动的分布情况，综合考量了比特币挖矿的碳排放影响。 从图1可以看出，当中国颁布采矿禁令时，全球可再生能源使用的份额明显减少。 降至25.1%，这一现象可能与禁令后采矿业无法从中国四川和云南省获得水电直接相关。

图1 2019年9月至2021年8月比特币挖矿混合用电量预估

此外，在中国实施禁令后，矿工迁移到哈萨克斯坦和美国等其他国家。 根据作者的计算，自那时以来，天然气在采矿电力结构中的份额几乎翻了一番，从 15% 增加到 30.8%，并且由于哈萨克斯坦等国家对燃煤电厂的碳排放系数较高，因此二氧化碳排放量燃煤发电也有可能增加。

计算结果显示，比特币网络用电产生的平均碳强度可能从2020年的平均排放量478.27 gCO2/kWh增加到2021年8月的557.76 gCO2/kWh。基于全球平均排放因子（557.76 gCO2/kWh） kWh）和比特币网络的估计电力负荷需求（截至 2021 年 8 月为 13.39 GW），作者估计比特币挖矿每年可能产生 6540 万吨二氧化碳（65.4 MtCO2）。

图 2 描绘了比特币挖矿的估计全球碳足迹，很明显，比特币网络产生的碳排放量几乎与希腊一样多（2019 年为 56.6 MtCO2），占全球排放量的 0.19%。

图 2 截至 2021 年 8 月比特币网络的全球碳足迹

另外，虽然CCAF只提供了全球近44%的比特币挖矿活动数据，在估算碳排放量时可能存在一些误差，但它与全球比特币网络整体的活跃度呈正相关，因此CCAF估算的挖矿位置可以作为实际采矿地点的替代品。

当然，这也可能高估或低估某些国家的采矿活动。 例如，比特币在爱尔兰和德国的全球计算能力份额可能被高估，因为如果矿工居住在反对加密货币挖矿的国家，他们可以使用虚拟专用网络和其他代理服务来掩饰他们的活动。

CCAF指出，目前德国和爱尔兰几乎没有大规模比特币挖矿活动的证据，而且与其他地方相比，德国和爱尔兰拥有相对清洁的电力来源。 如果排除当前显示的位于德国和爱尔兰的采矿活动并重新分配比特币挖矿的趋势，则平均碳排放因子增加 3% 至 573.51 gCO2/kWh。 如果加拿大的采矿业务被细分，这个平均排放因子可能会进一步增加。

此外，排放因子本身是估算加密货币排放量的主要不确定性来源，在发布新排放因子之前通常会有 1 到 2 年的时间滞后。 若将2019年的排放因子作为2021年的排放因子，实际排放量可能略有超标或低估。 例如，由于电力需求激增，2021 年的碳强度将比 2020 年显着增加。 然而，排放因子没有明显的上升或下降趋势，这是局限性之一。

化石燃料发电厂的“复苏”

边际排放因子可以反映电网电力负荷变化引起的碳排放变化比特币挖矿的趋势，挖矿活动会增加电力需求，从而激活额外的发电资源。 使用超过平均排放因子的边际排放因子可能会对加密货币排放估计产生更大的影响。

例如，在纽约，可以重新启动 30 个暂时“停飞”的化石燃料发电厂以进行比特币挖矿作业，在这种情况下，使用平均排放因子会低估该地区比特币挖矿的排放量。 另一个例子是美国的肯塔基州。 为了创造就业机会和拯救煤炭公司，当地政府降低税收以吸引比特币矿工。 从图3可以看出，这一政策使得肯塔基州成为美国比特币网络中最具影响力的地区。 此外，宾夕法尼亚州还为矿工 Strong Digital Mining 提供燃煤电力。

在短期内，重启或延长搁浅的化石燃料工厂或资产的寿命以满足采矿作业的需求可能会继续存在。 近期，俄罗斯和美国尝试了火炬气发电，这为从事化石燃料行业的公司提供了一个基于火炬气发电和比特币挖矿相结合的创收方向。

但是，从环保的角度来看，使用火炬气发电的碳排放量与燃烧它们的碳排放量是一样的。 在美国，环境保护署要求火炬气的燃烧效率至少为 98%。 因此，即使煤炭等高碳燃料被火炬气替代，这个方向也只能产生气候效益。

图 3 2021 年 8 月美国比特币网络预估碳足迹

总结与反思

在中国颁布禁令后，比特币挖矿中可再生能源的使用一直在减少，这突显出加密行业的利益相关者需要加快该行业的脱碳工作。 目前，一些比特币利益相关者已于 2021 年 4 月签署了由私营部门主导的倡议 Crypto Climate Accord，承诺到 2030 年完全取代加密货币使用的电力来源可再生电力，尽管这一承诺还需要加强其合规机制，从而提高可信度。 即使在比特币采矿业越来越多地使用可再生能源进行运营，使用可再生能源进行比特币采矿本身也并非没有争议。 2021 年 11 月，瑞典金融监管局和环境保护局呼吁禁止加密货币开采，原因是担心使用可再生电力开采比特币可能会延迟基本服务的能源转型。 此外，比特币挖矿带来的附属电子垃圾等问题也不容忽视。

总之，要快速解决比特币的碳足迹还有很长的路要走。 尽管其他区块链系统依赖于更节能的共识机制，但由于比特币的巨大复杂性，改变其工作量证明机制是可能的。 微不足道。 为了使加密货币在主流金融中取得成功，用户、投资者和其他利益相关者必须共同将激励措施转向在网络中使用更多可再生能源以克服环境问题。 如果这种转变成功，加密货币可能会为其他面临类似环境问题的行业提供宝贵的经验教训。

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