在区块链对能源行业的所有潜在影响中，加密货币的能源使用——尤其是比特币——吸引了人们最大的兴趣。
随着2017年比特币价格飙升，人们的注意力转向了加密货币的能源和足迹。高知名度的新闻报道称，比特币网络的用电量与梦见放炮中等规模国家持平，并有望在2019年消耗与美国相同的电力，到2020年消耗全世界的能源。《自然气候变化》上一篇广为报道的文章说，仅比特币的排放量就可能将全球变暖推到2摄氏度以上。
随着最近几个月比特币价值翻了三倍，Facebook宣布推出新的天秤座币，人们对加密货币能源使用的兴趣再次上升。
全球知名的数字/能源分析师乔治卡米亚，在一遍深度评论中解释了比特币使用能源的原因和方式；深入挖掘比特币能源使用的公开估计并提供了自己的分析；并讨论了这些趋势在未来几年可能会如何演变。
为了理解比特币为什么以及如何使用能源，首先需要了解其基础技术：区块链。区块链提供了一种新的方式来进行和记录交易，比如发送资金。在传统的交易所中，中央机关（如银行）对交易进行核实和记录。区块链消除了对中央权威和分类账的需求；相反，分类账是通过运行特定区块链软件的分布式计算机网络进行持有、共享和验证的。
缺乏集中、可信的权威意味着区块链需要一个共识机制来确保整个网络的信任。就比特币而言，达成共识的方法是工明（POW），即网络上的计算机矿工相互竞争，以解决复杂的数学难题。矿工在解决方案中所做的每一个猜测都被称为散列，而矿工每秒所做的猜测数被称为其散列率。一旦难题解决，最新的交易块将被批准并添加到交易链中。第一个解决这个难题的矿工将获得新的比特币和网络交易费。因此，比特币网络的能源使用既是一个安全特性，也是依赖竞争对手不断增加的计算能力通过POW验证交易的副作用。
比特币价格的上涨，尤其是在2017年12月创下历史新高的同时，推动了哈希率和难度的大幅增加，并开发和部署了更强大、更节能的采矿硬件。
注：CPU=中央处理单元；GPU=图形处理单元；FGPA=现场可编程门阵列；ASIC=应用特定集成电
比特币和其他加密货币的IT基础设施在过去十年中发展迅速。在比特币的早期（2009年），业余爱好者使用标准中央处理器（CPU）来开采比特币。到2010年10月，随着采矿难度的增加，矿工开始使用更强大的图形处理单元（GPU）。到2011年6月，矿工们——越来越大，越来越多的工业操作——使用了更强大（但节能率较低）的现场可编程门阵列（FPGA）硬件，一年后，他们转而使用专用集成电（ASIC）。
在这种情况下，ASIC是专门为挖掘比特币而设计的芯片。最新的ASIC功能更强大，能效更高——比特币的开采速度是2009年CPU的5000万倍（h/s），能效是2009年CPU的100万倍。
不同的方法、有限的数据可用性和行业内高度多变的条件（例如使用的采矿硬件、电力成本、冷却需求）使得估算比特币能源使用极具挑战性（Koomey，2019年）。因此，必须谨慎地解释所有估算。
最近公布的比特币用电量估计范围广泛，约为每年20-80太瓦时，约占全球用电量的0.1-0.3%。
与等国（26太瓦时）或电动汽车等新兴技术（2018年为58太瓦时）相比，这些数字可能显得很大，但与其他终端用途（如冷却）相比，这些数字可能显得很小（2016年为2020太瓦时）。尽管如此，比特币矿业是一个高度移动化的行业，允许它迅速迁移到电力价格低廉的地区。地方热点和电力供应问题可以迅速出现，引起监管机构和的强烈反对。
比特币也在每笔交易的基础上与签证支付、更广泛的银行系统和黄金开采进行了比较。但是，在POW区块链的背景下，基于每个事务的比较没有意义，特别是因为网络运行所需的能量与处理的事务数量无关。最近同行评议的一篇文章将比特币（17兆焦耳/美元）的开采能量强度与铝（122兆焦耳/美元）和黄金（5兆焦耳/美元）等其他金属的开采能量强度进行了比较。
到目前为止，新闻最常引用的估计是比特币能源消耗指数（BECI），该指数采用自上而下的方法，假设矿工（平均）以0.05美元/kWh的速度将其收入的60%用于电力。这些关键假设被过高估计用电量；事实上，BECI估计值代表了迄今公布的估计值的高范围。
Bendiksen、Gibbons（2018年；2019年）和Lim（2018年）也采用自上而下的方法，但对现有采矿硬件和采矿地点进行大量数据收集工作，以告知其假设和分析。他们还对关键的不确定性进行性分析，包括电力成本和资本折旧计划。根据他们的核心假设，他们估计比特币网络每年消耗35太瓦时到41太瓦时。
其他研究人员使用自下而上的方法计算了下限估计值。这种方法假定所有矿工都使用最有效的挖掘硬件来实现网络的哈希率（th/s）。Bitmain Antminer S9系列（0.1 J/GH），全球三分之二的矿工使用，通常用作基准。
使用这种方法，我们可以估计出比特币网络（不包括冷却）在2018年消耗了31太瓦时。根据从中国采矿设施收集的数据，冷却和其他辅助需求占总用电量的30%，因此在下限估计中又增加了42%。因此，可以估计比特币矿业在2018年的消耗量约为45太瓦时，这与截至2018年11月的最新同行评审估计值45.8太瓦时吻合良好。
随着最近价格和哈希率的上涨，预计2019年的能源消耗会更高。在2019年的前六个月，比特币矿业已经消耗了约29太瓦时。
虽然这些早期的估计提供了比特币能源使用的大致，但很明显，研究人员需要更多的数据，尤其是采矿设施的数据，以开发更严格的方法和准确的估计。
去年10月，当Mora等人发表评论文章时，有关比特币对影响的头条新闻再次出现。在自然界中，气候变化得出结论：……如果比特币的使用量与其他广泛采用的技术的采用率相同，那么仅仅是比特币的使用量就可以产生足够的二氧化碳排放量，从而在不到30年的时间内将气温推高至2°C以上。
更仔细的观察了研究方法和假设中的严重问题，尤其是比特币采用率、采矿硬件的效率和假设的电力组合。至关重要的是，由于比特币矿通常集中在可再生能源资源丰富的州和省，因此使用国家平均排放量因素夸大了温室气体估计值。
事实上，采矿地点的选择取决于几个关键因素的平衡，包括低成本电力的接入、快速的互联网连接、凉爽的气候和有利的监管。出于这些原因，中国、冰岛、、挪威、格鲁吉亚、太平洋西北部（州、哥伦比亚省、俄勒冈州）、和纽约州北部是比特币的主要采矿中心。
比特币的60%到70%目前在中国开采，超过三分之二的发电来自煤炭。但比特币矿业设施集中在中国偏远地区，拥有丰富的水电或风能资源（电力便宜），中国80%的比特币矿业发生在水电丰富的四川省。由于难以将这些丰富的风能和水力资源与沿海的需求中心相匹配，这些采矿设施可能正在吸收其中一些地区的产能过剩，使用原本不使用的可再生能源。
其他主要比特币矿业中心的发电也以可再生能源为主，包括冰岛（100%）、（99.8%）、哥伦比亚（98.4%）、挪威（98%）和格鲁吉亚（81%）。在全球范围内，一项分析估计，截至2019年6月，比特币至少由74%的可再生能源供电。另一项对93个采矿设施（占全球采矿能力的1.7千兆瓦，约占全球采矿能力的三分之一）数据的分析估计，已确定的能源组合中有76%包括可再生能源。
根据这些分析和硬件制造商首次公开募股文件中的数据，以及对采矿设施运营和池成分的深入了解，比特币矿业可能每年产生10-20 Mt二氧化碳，或全球能源相关二氧化碳排放量的0.03-0.06%。
到2020年，比特币将消耗全世界所有的能源，这一灾难性的新闻头条与上世纪90年代末有关互联网及其日益增长的能源需求的相呼应，其中包括1999年福布斯的一篇文章，该文章预测一半的电网将为Digi供电。未来十年内的好未来互联网经济。
从那时起，研究人员收集了真实世界的数据，并开发和改进了各种方法，以对数据中心和全球ICT部门（包括IEA）的能源使用情况进行严格的评估。尽管互联网服务呈指数级增长，但有关互联网能源使用的预测未能实现，这主要是由于计算和数据传输网络的能源效率迅速提高。
比特币能源使用前景非常不确定，主要取决于硬件效率的提高、比特币价格趋势以及对比特币开采或在关键市场使用的监管。尤其是比特币的价格极不稳定：2017年12月至2018年12月，比特币的价值下降了80%，但此后几乎翻了三倍。
重要的是要认识到比特币只是一种加密货币，它是区块链的一种应用，而区块链本身就是分布式账本技术（DLT）的一个例子。以太坊（ETH）是按市值计算的第二大加密货币，它处理的交易量是比特币网络的两倍多，同时只使用了比特币消耗电量的三分之一左右。ETH也在一个工明（POW）共识机制上运作，但其创始人已宣布计划转向股权证明（POS），以降低其能源强度。POS和授权证明（Proof-of-Authority，POA）可以帮助减少能源使用，同时解决可扩展性和延迟问题。与区块链相比，其他DLT（如Tangle和Hashgraph）也提供了更低的能耗、可扩展性、更快的交易速度和无交易费用的承诺。
在未来的几年里，区块链的其他应用——包括能源领域的应用——可能会受到更多的关注。随着区块链应用的范围和规模的扩大，这些趋势的结合可能大大减少其技术未来的能源足迹。
关于比特币消耗全世界电力的耸人听闻的预言——而且，单凭比特币本身，就将把我们的世界引向2°C以上——似乎就是……耸人听闻的预言。也就是说，这是一个非常动态的领域，当然需要仔细的和严格的分析——尤其是对本地热点的仔细。返回搜狐，查看更多