比特币(BTC)挖矿费用高昂已经是众所皆知了,并且体现在各个方面。自2016年7月以来挖矿奖励减半,下降到12.5 BTC以来,诸多矿工间的竞争和不断增长的哈希率使得耗电量也变得异常之高,这对环境也产生了潜在的破坏

能源密集型的比特币挖矿还存在另一个问题:加密货币的能耗是否存在季节性变化?即使能耗总体升高,但在夏季情况会有所变化吗?

就目前的数据来看,还无法给比特币能耗情况提供一个真正权威的答案,但有数据表明,在夏季,比特币能耗有轻微但明显的减弱。这很可能是因为在全球范围内,夏季电价增加,给比特币挖矿的盈利能力带来了压力。

稳步增长 

谈到比特币的能耗问题,首先需要说明的是,大型挖矿公司尚未提供能耗的直接数据。不过,这么多年来,已经产生许多基于利润、网络难度和硬件效率等指标的间接估算, 而这些数据都表明能耗是不断增加的。

Key Network Statistics

2014年6月,爱尔兰国立梅努斯大学(National University of Ireland Maynooth)的Karl J. O'Dwyer发表了首个关于BTC能耗的较为严谨研究报告。其估计比特币的年度能源成本在0.1-10GW(1GW=十亿瓦特)之间(针对的具体挖矿设备不详),作者最终决定是3GW这一数字,与爱尔兰当时的年度耗能水平相当,尽管其没有完全解释原因。

从那时起,比特币能耗指数(BECI)被广泛接纳。这一指数由分析师Alex de Vries计算,BECI的计算值高于O'Dwyer和Malone的模型,自2017年2月开始收集数据以来,它持续显示BTC能耗日益稳定增长。12月,其计算的年度能耗为32TW/h- 相当于3.65GW。相比之下,今年9月12日的最新数据显示,比特币网络现在每年消耗73TW / h - 约8.8GW。然而,在5月份的独立同业评审报告中,de Vries给出的年耗能数值为2.55GW(22.4TW / h)。

如下表所示,de Vries的数据显示,在这一能耗整体增加的过程中,很少出现减少的情况。即使在2018年上半年,BTC价格从12月高点19900美元大幅回调,能耗仍在强劲上涨。例如,自2017年12月,价格在3个月内下跌46.2%至2月17日的价格10707美元时,BTC的能耗同期增加了42.6%,从34.96TW / h增加到49.85TW / h。当4月至6月底BTC价格下跌9.87%(至6366美元)时,其能耗增加了20.9%(达到71.1TW / h)。

Bitcoin Energy Consumption Index

这表明,尽管价格波动剧烈,但BTC的价格已经足够继续推动矿工之间的竞争,他们增加了网络容量,以挖取新的比特币。这就让能耗整体上看来不断增长,而季节性变化就不那么明显。

一名发表自己的BTC能耗计算的企业家Marc Bevand非常赞同这一观点。

“由于这一网络发展非常快,我们都注意不到季节性变化,因此任何的、一般情况下是较小的变化,都被整体哈希率容量的增加而掩盖了,因此能耗值每个月都在增加。例如,一年前,哈希率在7 exahash/秒,如今已经上涨到 45 exahash/秒。”

不过,尽管总体上来看能耗是不断增加的,作为比特币能耗指数的一部分,de Vries收集的数据还是能显示一些微妙变化的。

首先,如果计算2017年夏季几个月之间的能耗增长并将其与前三个月进行比较,会发现整体增长率有所下降。2017年2月10日至5月10日(2017年2月10日是可用数据的首日),能耗增加了33.1%:

  • 2月10日 – 9.6TW/h
  • 5月10日 – 12.8TW/h

但从6月1日到8月31日(气候上的夏季),能耗仅增加了21.9% :

  • 6月1日 –13.42TW/h
  • 8月31日 – 16.37TW/h

BTC Energy Consumption VS BTC Price 2017

有趣的是,比特币价格在2017年6月1日到8月31日期间上涨了96%:

  •  2017年6月1日 – 2405美元
  • 2017年8月31日 – 4714美元

相比之下,2月10日至5月10日的冬春几月,价格涨幅“只有”79%:

  • 2月10日 – 978美元
  • 4月21日 – 1759美元

简言之,比特币价格在2017年夏季这三个月价格疯涨,但能耗增长却稍显缓慢。

什么原因?2018年夏季情况又如何呢? 

2018年6月1日到8月31日期间,比特币能耗仅增加了5%:

  • 6月1日– 69.6TW/h
  • 8月31日 – 73.1TW/h

这期间,比特币价格下跌6.3%。关键是在3月至5月期间,比特币价格跌幅达到27%,而这期间能耗却增加了31.6%。去年12月1日到今年2月28日期间,能耗暴增69%,而比特币价格则仅上涨7.8% (尽管其在这三个月内达到了历史峰值)。

BTC Energy Consumption VS BTC Price 2018

与去年一样,2018年的数值变化显示了两点: a) 夏季能耗增长一定程度上放缓 b)  这一增长放缓与价格变化并不相关,特别是从2017年的数据来看。2017年,在价格加速上涨时,能耗增长放缓; 2018年,尽管8月31日的价格较6月1日相比是下跌的,但其还是比2017年8月31日的价格高出49%。这么大的年度差价,理论上应该能鼓励矿工们更积极地挖掘比特币,提升挖矿能力,但今年夏季并未出现能耗的大幅增长。

夏季 = 电价升高

BTC的价格与挖矿能耗并不完全相关这一事实让人疑惑。不过,从影响比特币电能消耗的主要因素来看不难找出其中一项重点,电价。在全球范围内,电价通常在夏季变得更贵,这时人们用电量加大,无论是开空调的个人,还是包括矿场在的企业,都需要更多的能源来进行冷却。

例如,美国能源部下属的能源信息管理局(Energy Information Administration)在2013年的一份评估报告中发现,夏季是美国居民、商业和工业用电的高峰,耗电在180亿KW/h到670亿KW/h (与非高峰时段相比)不等。同样,在法国德国,2017年6月的炎热天气导致两国用电量分别达到2GW和4GW。而在拥有几家全球最大矿场中国,今夏面临电力短缺的情况, "中国的配电网络正在努力应对高温和7年来最快的电力消耗。"

RMIT大学城市研究中心在2017年的一份报告中对澳大利亚的电价进行了解释:

"在天气炎热时,电力公司通过 ‘价格’信号来降低用电高峰--当许多居民开空调时,电费会升高。"

例如,美国能源信息管理局在1月的公告中指出,2017年8月,加州的批发电价达到55美元/MWh的峰值,当年1月只有36美元/MWh,涨幅达到52.7%。

因此很明显,夏季电力需求和价格都区于上涨,特别是在全球范围内,尤其是在矿商密布的中国。这进一步就可以解释为什么比特币的能耗增加在夏季也会略微趋于平缓,因为矿工们正在通过暂时降低产能,来应对成本的增加和盈利的减少,至少在夏季炎热的地区是这样的。

为数不多的对比特币能耗进行研究的个人对此结论表示支持。Power Compare的创始人Ian Wright向Cointelegraph表示,比特币的能耗并没有明显的季节性变化。不过,有一些细微的季节性变化,是由于电价变化导致的。

"如果说有任何的季节性变化存在,那肯定就是因为电价变化了。例如,有些地区太阳能发电装置较多,那么夏季见光多的时候其电价就能降低。但其他地区,由于人们在热天大量使用空调,电价就会提高。"

不认为能源存在季节性变化的Marc Bevand,也同样承认挖矿收益对能耗的影响。

“能耗增加主要是由于比特币价格上涨导致的。如果矿工们的收益增加,也会向矿场增加投资。”

虽然他并没有明确提到能耗,但这一评估也和电价影响能耗水平的结论是一致的,因为这些费用都会直接影响矿工的收益。

CoinShares Research五月的文章也支持这一观点,Christopher Bendiksen和Samuel Gibbons对比特币挖矿成本的变化趋势进行了研究。该研究特别确认了挖矿公司很大程度上受到季节性影响:

"我们也注意到,中国的旱季导致了矿工迁移和/或价格上涨 。"

尽管这一文章并未提及挖矿网络挖矿能力的降低,但由于矿工的可移动性,不难看出如果他们无法转移到电价便宜的地区,那他们就只能相应减产了。文章作者总结道:

"一些矿工可能感觉在市场底部很难生存,特币是那些装备不够先进的矿工,和/或在电费较贵的地区运营的矿场。"

可再生能源

上文讲到比特币的能耗是具有轻微的季节性的,夏季时候能耗会有所减少,这里有两点需要注意。第一,Alex de Vries给出的数据并没有被跟踪比特币能耗的相关人士所一致接受。例如,企业家Marc Bevand自己建模来计算比特币的耗能,他得出的结果是每年能耗为2.85TWh到6.78TWh。这一数值低于de Vries的首次估算9.6TW/h (针对2017年2月),之后12月增长到32TWh,和今年8月的73TW/h。这一数值也低于SetOcean联合创始人Oscar LaFarga给出的18.25TW/h的年耗电水平。

其他评论人士给出的测算甚至比de Vries的还要高。不过,即使测算不一,de Vries还是于近期指出其使用BECI的方法论撰写了一份同业审议论文,尽管其对总能耗的估值低于BECI。他也指出,摩根士丹利的一份报告对Bevan的方法进行了批评,其指出Bevan低估了挖矿网络的冷却成本,光这一项其实就占到整个网络收入的 30%-40%。因此这一分析还是沿用了de Vries的数字。此外,尽管数值被高估,但BECI使用的方法论中使用的相容性意味着,这对比特币能耗长期以来的增减趋势并无影响。

第二点,也是比较重要的一点,比特币不太显著的季节性影响将随着该产业的成熟而愈发减弱。Ian Wright表示:

"(...)相对于电价,比特币价格是能耗的主要驱动力,也在驱使矿工从高成本区域向低成本区域转移。"

Marc Bevan给出了类似描述: 

“矿工的设备都是24小时、全年无休运转的,因此季节性变化并不影响其运营。”

Wright和Bevan在一定程度上指的是在冰岛等较为寒冷的国家新建的挖矿中心,而比特币在这些国家的耗电比本地居民加起来还多。像比特大陆(Bitmain)这样的大型挖矿公司越来越多地涌向具有可再生能源和气候较为寒冷的地区,比如加拿大

这样一来,我们在能耗表中可见的微弱的季节性将更被冲淡,只要比特币价格保持高位并且保留其繁重的工作量证明(PoW)算法,能耗就会持续增长。而挖矿公司也将会帮助减少比特币对环境的影响。在这一点商,匹兹堡大学( University of Pittsburgh)的一位能源专家最近观察到,这些公司已经大量开始使用绿色能源,而且与银行业相比,比特币的总体能耗量仍然可以忽略不计。

但在比特币开始完全使用可再生能源之前,它的能耗将继续表现出一些轻微的季节性变化,在夏季,和世界其他国家相反,它的能耗出现轻微减少。虽然从比特币社区的角度来看,这种微妙的减少似乎是一件坏事,但它在实践中似乎没有带来任何负面影响,除了2017年夏季交易确认的平均时间可能会延长,但2018年有了SegWit升级后,也不再是问题了。换句话说,比特币的容量正在稳健增长,使得该网络中的交易发送和收取比以往任何时候都容易。