比特币的能源消耗与可持续加密货币的未来

安德鲁·厄克特教授是伯明翰商学院（BBS）金融与金融科技教授兼金融系主任。

在本文中，我将讨论比特币的能源使用以及可持续加密货币的未来。作为伯明翰商学院的金融与金融科技教授，我希望通过这一专栏将加密货币学术文献中的重要见解带给读者。

提到“比特币挖矿”，许多人会联想到巨大的仓库里挤满了嗡嗡作响的电脑，像没有明天一样消耗着电力。这种想象并不夸张。

自2009年比特币推出以来，其工作量证明（PoW）系统既是其最大的优势，也是其最大的争议。它保证了网络安全和去中心化，但也将数字金融与现实的能源和环境成本联系在一起。

比特币的能源足迹有多大？

根据剑桥比特币电力消耗指数（CBECI），比特币挖矿的耗电量相当于一个中等规模的国家。需要注意的是，比特币的能源消耗并非平稳上升，而是随市场周期波动。当比特币的价格上涨时，矿工启动更多矿机，从而推高算力、难度和电力需求；而价格下跌时，老旧或效率较低的矿机则会被停用。

斯托尔、克拉森和加勒斯多弗(2019)估计当时的年消耗量约为46 TWh，二氧化碳排放量约为22兆吨。然而，新数据显示，截至2025年，比特币年度用电量已激增至138 TWh，全网排放量约为39.8百万吨二氧化碳当量。同一报告还指出，矿工使用的能源中有52.4%来自可持续能源（可再生能源+核能）。

这些数据表明，尽管比特币的环境足迹仍然巨大，但其能源结构正在发生变化，为未来提供了更多可能性。

超越碳：完整的生态足迹

一项由查马纳拉等人.(2023)进行的研究进一步扩展了对比特币生态足迹的理解。他们估计比特币挖矿的能耗约为173 TWh，并分析了其对二氧化碳、水和土地的影响。

联合国大学警告称，在淡水资源匮乏的地区，采矿业严重消耗淡水。德弗里斯(2021)指出，由于矿工每隔几年更换硬件，废弃的ASIC矿机每年会产生数万吨电子垃圾。因此，比特币的生态足迹不仅仅是电力问题，还包括排放、水、土地和废弃物。

工作量证明 vs 权益证明

并非所有区块链都如比特币般耗电。2022年9月，以太坊完成“合并”，将PoW替换为权益证明（PoS）。一夜之间，其能耗下降了约99.9%，并保持了用户体验。这一变化向世界证明，加密货币并非气候恶棍。

以太坊的成功引发了对比特币的质疑：如果另一个主流区块链能够在不消耗大量能源的情况下提供安全性和功能性，那么比特币是否应该效仿？纯粹主义者认为，正是工作量证明赋予了比特币不可腐蚀的安全性。然而，批评者反驳说，坚持PoW可能会招致政治反弹、碳税，甚至被某些司法管辖区禁止。

采矿业可以实现绿色发展吗？

并非所有矿工都是环境污染者。有人认为，他们是解决方案的一部分。例如，在德克萨斯州，矿场与电网运营商达成罢工协议，在需求激增时削减电力。在冰岛和加拿大，矿工接入廉价水电。此外，有研究探索利用挖矿来将过剩甲烷货币化，否则这些资源可能被浪费。

乐观的观点认为，比特币挖矿可以成为剩余绿色能源的“最后买家”，平衡太阳能和风能生产的波动。侯赛因和施泰格纳（2024）的研究表明，在适当条件下，采矿业可以推动可再生能源项目的发展。

然而，矿工是否真正加速绿色转型或只是追逐廉价电力，仍需视地点、激励措施和监管而定。

未来之路

2025年，我们面临以下挑战：

• 比特币的足迹真实且巨大，涉及电力、碳、水、土地和电子垃圾。
• 设计很重要。以太坊的合并证明PoS能够大幅降低能源成本，而比特币仍在坚持PoW。
• 需要细致区分。哈萨克斯坦的煤矿钻机与魁北克的水力发电场截然不同。
• 政策压力正在上升。各国政府不仅关注“有多少权力？”，还会追问“什么样的权力？在哪里？伴随哪些外部因素？”

比特币究竟是成为气候恶棍还是绿色盟友，取决于未来几年矿工、政策制定者和社区的选择。目前，有一点是明确的：数字货币的未来与电网息息相关。

参考

• 剑桥替代金融中心，2025年。2025年剑桥数字采矿业报告. 剑桥贾奇商学院。
• Chamanara, N.、Pereira, A.O.、Dsouza, C.、Pauliuk, S. 和 Hertwich, E.G.，2023年。 全球比特币挖矿的环境足迹. 地球的未来,11(11), e2023EF003871。
• de Vries，A.，2021年。比特币热潮：价格上涨对网络能源消耗意味着什么. 焦耳, 5(3), 第509-513页
• Stoll, C.、Klaaßen, L. 和 Gallersdörfer, U.，2019年。比特币的碳足迹. 焦耳, 3(7), 第1647-1661页。
• Hossain, M. & Steigner, T.，2024。平衡创新与可持续性：解决比特币挖矿对环境的影响。10.48550/arXiv.2411.08908.
• de Vries-Gao, A. & Stoll, C.，2021年。比特币日益严重的电子垃圾问题。资源节约与循环利用，175.105901.10.1016/j.resconrec.2021.105901.