区块链/等级 III · 网络/3.2 挖矿/课程 7
能源之争
工业足迹及其存在的经济论据
材料剑桥比特币电力消耗指数（CBECI）仪表板一张显示可再生能源装机容量及输电限制的区域电网图
好奇
- 一个数字账本是如何消耗相当于一个中等规模国家的电力的？
- 为什么矿业公司要跨国运输硬件以利用电价差异？
- 工作量证明中的能量消耗是浪费的热量，还是保障安全的必要成本？
探索
- 近年来，剑桥大学研究人员对比特币年用电量的估算在约100至200太瓦时之间，并随算力上升而增加，相当于一个中等规模国家的用电量。这一数字并非固定不变，它会随全网难度和硬件效率而波动。不同研究的估算差异很大，取决于对每太哈希平均能耗以及挖矿活动地理分布的假设。
- 批评者指出了两项主要的环境代价：以化石燃料为主的电网所产生的碳排放，以及电子垃圾。亚历克斯·德弗里斯自2018年起发表比特币能耗与排放的估算，并于2021年与克里斯蒂安·斯托尔共同估算了寿命短暂的矿机所产生的电子垃圾。能耗低得多的权益证明（PoS）共识的存在提供了一种技术替代方案，批评者认为它理应让高能耗的工作量证明被淘汰。
- 支持者则反驳称，能源成本正是保障账本安全的机制。改写近期历史需要比网络其余部分加起来更多的算力，使攻击在经济上代价高得令人却步。这种能源消耗把物理资源转化为数字稀缺性。没有这一进入门槛，共识就容易遭受更廉价的中心化操纵或交易撤销。
- 矿工如同追逐边际成本优势的流动型工业实体。他们向加拿大和挪威的廉价水电、德克萨斯州和北达科他州油田中原本会被放空燃烧的天然气，或因输电限制无法送入主电网而被弃用的可再生能源靠拢。部分挖矿确实消纳了过剩或原本会被浪费的能源，但大部分算力仍使用普通电网电力。
- 这种灵活性为电网带来了一种动态平衡。在用电高峰电价飙升时，矿工可以迅速关停设备，为电网运营商提供宝贵的需求响应服务，以换取更低的电价或补偿。在德克萨斯州，矿工通过在电网紧张时削减用电来赚钱，具体方式包括参与需求响应和辅助服务项目，以及转售提前购入的电力。批评者则反驳说，这些费用由其他电力用户承担，并指出大型矿场附近的噪音、用水以及对当地电价的影响。
- 比特币能源结构中可再生能源所占的比例仍存在争议，不同研究得出的估算差异很大。剑桥大学2025年的行业调查显示，52.4%的挖矿活动使用的是“可持续”能源（其中42.6%为可再生能源，9.8%为核能），而天然气则是占比最大的能源来源，占38.2%；批评者则关注化石能源所带来的碳排放量。这一争论之所以持续存在，是因为“能耗”这一指标并不等同于“环境破坏”——水力发电产生的1太瓦时电能与煤炭发电产生的1太瓦时电能在碳足迹方面存在差异。
关键事实
- 剑桥大学的估算显示，近年来比特币年用电量约为100-200太瓦时，相当于一个中等规模国家的用电量。
- 批评者认为化石燃料排放和ASIC电子垃圾是主要的环境成本（de Vries & Stoll，2021）。
- 辩护者认为，能源成本构成了经济障碍，从而防止账本被篡改。
- 矿工们如同移动的工业负载，寻找廉价的水力能源、未被利用的天然气资源或受限的可再生能源。
- 在德克萨斯州，矿工们会参与需求响应计划，在电网负荷过重时被要求关闭设备，以此获得报酬。
- 不同学术研究和行业研究对可再生能源占比的估算差异很大。
练习 九、六、三、一
9收集列出全球挖矿业务使用的9种不同能源（如水电、放空燃烧的天然气、太阳能），并注明每种能源的主要所在地区。
6归类根据其环境特性，将这9种类型分为6类：零碳可再生能源、高化石燃料依赖型、废热回收型、依赖电网型以及其他类型。
3提炼将6个原因简化为矿工可能选择高碳能源而非低碳能源的3个理由。
1凝结用一句话说明：在工作量证明系统中，能源消耗如何作为一种安全机制发挥作用。
事实核查
日期、数字及数据均依据下方列出的已发表资料进行核实。