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触目惊心:比特币到底消耗了多少能源?
简单350 发表于:2019-11-14 15:58:48 复制链接 看图 发表新帖
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年度统计效果汇总
触目惊心:比特币到底消耗了多少能源?_简单350于2019-11-14 15:58:48发布在理财客_互联网理财小白首选之站|http://www.licaiker.com/thread-30715-1-1.html

单笔生意业务统计
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关键数据网络统计效果
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**最小值是根据网络的总哈希率盘算得出的,假设网络中使用的唯一盘算机是Bitmain的Antminer S9(每台斲丧1,500瓦)。在2019年2月13日,最低基准更改为Bitmain的Antminer S15(滚动均匀为180天),随后于2019年11月7日更改为Bitmain的Antminer S17e。
更多告急原形

自上线以来,比特币信托最小化共识不绝通过由其提出的工作证实算法来实现。这些举行“工作”的盘算机正在斲丧大量能源。而创建此份比特币电力斲丧指数的目的,正是资助各人通过数字明白这种斲丧之巨,并进步人们对于工作证实算法不可连续性的认识。
请注意,此份指数陈诉涵盖比特币加 Bitcoin Cash(不包罗比特网络的其他分叉)。后者已经于 2019 年 10 月 1 日被删除。我们还整理出一份以太坊统计指数,感爱好的朋侪可以点击此处查察。
矿工负责实验哪些任务?

所谓矿工装备,约莫每 10 分钟就会将新的生意业务集(区块)添加至比特币区块链当中。在区块链上协作时,这些矿工相互之间无需相互信托。矿工唯一必要信托的,只有运行比特币项目的代码。该代码包罗验证新生意业务的一系列规则。比方,只有发送者现实拥有所发送的金额,生意业务才可以大概起效。每个矿工都将独立确认生意业务是否符合这些规则,云云一来就能在无需信托其他矿工的条件下完成生意业务验证。
此中的诀窍,是让全部矿工就雷同的生意业务汗青告竣共识。网络中的每个矿工都将不绝负责为区块链预备下一批生意业务。但这些盘算得出的区块中只有一个会被随机选择为链上的最新块。但在分布式网络中举行随机选择绝非易事,因此才必要工作证实算法提供支持。在工作证实中,下一区块将来自第一个产生有用区块链的矿工。不外提及来容易做起来难,比特币的协议计划使得矿工很难抢到这个名额。现实上,协议会定期调解难度,以确保网络中的全部矿工均匀每 10 分钟只能产生一个有用区块。一旦某个矿工想法天生了一个有用区块,就会向网络的别的部分发送广播。其他矿工在确认该区块符合规则要求之后,便会汲取该区块,同时扬弃自身正在盘算的同一区块。荣幸的矿工将得到固定命量的代币,作为盘算新区块链内各已处理惩罚生意业务所缴纳的生意业务费嘉奖。在此之后,整个循环将再次开始。
产生有用区块的过程,根本上就是举行反复实验。各矿工每秒都在举行大量实验,试图找出所谓“nonce”区块组件的精确值,并渴望终极得出的完备区块可以大概满足其要求(无法提前猜测效果)。因此,采矿现实上与抽奖非常相似,加入者相当于选择了一个开奖数字。每秒实验次数(哈希)由您采矿装备的哈希率决定,通常表现为 Gigahash 每秒(即每秒 10 亿条哈希),缩写为 GH/s。
可连续性

如许循环往复的区块开采周期,鼓励着全天下的人们加入到比特币的采矿中来。由于采矿可以大概提供稳固的收入泉源,因此人们非常乐意运行大量吞噬电力的装备以获取收益。多年以来,随着比特币代价不绝突破新高,比特币网络的总能耗也以惊人的速率连续增长。根据国际能源机构发布的最新陈诉,整个比特币网络的电力斲丧程度已经逾越诸多国家。如果将比特币项目视为一个国家,那么其耗电量排位环境如下所示。
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除了横向比力之外,我们还可以将比特币网络的电力斲丧与环球能耗最高的几个国家举行比力,效果如下所示:
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碳足迹

比特币的最大标题乃至不在于其可骇的电力斲丧,而是比特币网络中的大多数采矿办法都位于严峻依赖煤电(直接使用火力发电,大概使用火力发电方式举行供电均衡)的地域(告急是中国)。简单来讲,“比特币项目依赖煤炭为其提供燃料。”(Stoll,2019 年。)
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应该思量控制比特币伸张以淘汰二氧化碳排放。— halfin (@halfin) 2009 年 1 月 27 日
矿工的地理分布

多年以来,确定比特币网络引发的碳影响不绝是个巨大的挑衅。我们不但必要相识比特币网络的总体功率程度,同时还必要相识这些能源简直切地理分布。矿工的位置,则是判断其所使用电力是否干净的关键性因素。
正如判断比特币网络中包罗多少生动装备是项难度极高的工作一样,我们也很难跟踪这些装备的所处位置。最初,与此干系的唯一共识就是大部分采矿装备位于中国。由于我们可以大概确定中国电网的均匀排放因子(每千瓦时电力的生产约排放 700 克二氧化碳),因此可以大概大略估算出比特币采矿的碳足迹环境。假定有 70% 的比特币采矿活动在中国举行,且此中 30% 的采矿活动完全干净,那么加权均匀得出的碳排放强度约为每千瓦时 490 克二氧化碳。使用这一数字,我们即可进一步对比特币网络总功耗以及碳足迹举行估算。
更细致的估算效果

在此之后,Garrick Hileman 与 Michel Rauchs 于 2017 年发布了一份《环球加密货币基准研究》陈诉 ,此中发布了更多细致信息。在这项研究中,他们确定了如今比特币哈希率中约半数采矿办法,其总体电力斲丧(最低估算值)为 232 兆瓦。此中中国的采矿办法约占一半,最低电力斲丧量为 111 兆瓦。使用这一信息,我们可以更精确地盘算出用于采矿的每千瓦时电力所对应的二氧化碳当量(每千瓦时二氧化碳克数)与碳排放因子(克)。
下表列出了由 Hileman 与 Rauchs 在观察陈诉中整理出的采矿办法能耗细分效果。通过与国家 / 地域电网排放因子相对应,我们发现比特币网络的加权均匀碳排放强度为每千瓦时 475 克二氧化碳。(如今这一数字也被广泛用于根据比特币网络的电力斲丧指数,确定网络团体的碳足迹程度。)
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Rauchs 等人在一年之后又发布了雷同的第二轮研究效果。在最新研究中,Rauchs 等人确定的加密货币采矿办法总能耗约为 17 亿瓦。根据他们的推断与估算,全部加密货币采矿办法(如今规模排名前六位的加密货币)的运行功率在 59 亿瓦到 127 亿瓦之间。由此可见,他们在上一轮观察中涵盖的数据范围非常有限,而且比特币也只占全部能耗的一小部分。但好消息是,最新研究得出的采矿办法地理分布与上一轮相比险些没有厘革。
地域性碳排放强度分析

大概有人会夸大,观察中所涵盖国家 / 地域的现实发电碳排放强度大概并没那么高。比方在 2018 年,比特币公司 Coinshares 提到中国的大部分采矿办法位于四川省,人们在这里使用自制的水电能源开采比特币。固然如今来看,这份陈诉中有不少站不住脚的论断,但我们也不妨假定此中的结论精确,然后思索这统统又意味着什么。
很多人大概认定水电能源的存在,意味着比特币网络的碳足迹程度相对较低。但毕竟证实,标题并没有这么简单。告急标题在于,水力发电(大概其他情势的可再生能源)通常存在发电量不稳固的标题。特殊是在四川省,雨季的均匀发电量可达旱季的三倍。为了抵消这种电量供应颠簸,旱季期间的不敷部分通常必要使用其他范例——特殊是火力发电——的方式添补。相比之下,瑞典的电网排放因子则稳固较低,由于这里的发电方式告急为核能与水力发电。瑞典电网的碳排放因子为每千瓦时 13 克二氧化碳。
在一份名为《比特币的碳足迹( The Carbon Footprint of Bitcoin )》(Stoll 等人,2019 年)的最新陈诉中,研究职员表明了这种地域差异(同时引入了一种基于 IP 地点对矿工举行地理分布测定的新方法),结论是整个比特币网络的加权均匀碳排放强度约为每千瓦时 480 克到 500 克二氧化碳(与之前的大略估算根本同等)。
其他标题

可以看到,可再生能源广泛存在供给不敷稳固的标题,但比特币矿工的能源需求却是恒定的。比特币采矿一旦开启,除非体系瓦解大概无法继续实现红利,否则就永世不会关闭。因此,当可再生电力产量较低时,比特币矿工的存在天然增长了对电网负荷的根本需求,并刺引发电办法使用化石燃料弥补这部分电力缺口。在最极度的环境下,比特币矿工的存在乃至会刺激电力运营商建立新的燃烧发电厂大概重启已经关闭的原有火力发电厂,而这方面影响显然难以精确量化。
感爱好的朋侪也可以参阅顶级期刊《焦耳》杂志上关于比特币与可再生能源间关联的《可再生能源无法管理比特币可连续标题( Renewable Energy Will Not Solve Bitcoin’s Sustainability Problem )》的文章。
比特币与其他付出体系电力斲丧比力

为了进一步明白比特币网络的电力斲丧程度,我们不妨将其与另一类付出体系(比方 VISA)举行比力。根据 VISA 公布的数据,该公司在环球范围内的全部运营总计斲丧掉 67 万 4922 千兆焦耳能量(涵盖多种泉源)。这意味着 VISA 的电力斲丧总量相当于 17000 个美国平凡家庭的能源需求。我们还知道,VISA 公司在 2017 年年内共处理惩罚了 1112 亿笔生意业务。根据这些数字,我们可以对两套付出网络做出比力,并发现比特币的单笔生意业务电力斲丧远高于 VISA(请注意,以下图表所示为单笔比特币生意业务与 10 万笔 VISA 生意业务间的电力斲丧比力)。
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固然,这些数字并不完全精确(比方没有计入 VISA 办公体系带来的电力斲丧)。但由于二者能耗存在巨大差异,因此纵然承认这种禁绝确性的存在,结论仍旧令人震动。与通例金融体系中的均匀非现金生意业务能耗程度相比,比特币生意业务的均匀电力斲丧可达数千倍。有些朋侪大概会争辩,这些资本完全来自生意业务自身,不涉及任何第三方信托机构;但是,我们将在后文中提到,无论怎样能耗也不应高到如许的程度。
备选方案

工作证实是第一种可以大概自我证实的共识算法,但并不是唯一可行的共识算法。比年来,诸如权益证实之类能效更高的算法正在快速发展之中。在权益证实中,区块创建工作将由代币全部者——而非矿工——负责举行,因此不再必要装备为了每秒天生尽大概多的哈希值而斲丧巨量电力。毕竟上,与工作证实算法相比,权益证实的能耗险些可以忽略不计。比特币将来有大概会转向这种新的共识算法,从而显着提拔自身的可连续性。但唯一的缺点在于,如今的权益证实存在多种差异版本,且没有任何一种版本可以大概力压群雄成为客观标准。固然,必须承认这种算法的存在已经为将来加密货币的发展带来了告急渴望。
能耗模子与告急假设

纵然可以大概快速盘算出网络团体的哈希率,我们也无法断言这项指标到底代表着怎样的电力斲丧程度,毕竟全部活动装备不绝各自为战——因此无法统计其确切能耗。以往,我们在能耗估算中通常必要使用以下假设:哪些装备仍处于生动状态以及具体分配方式,而后据此得出每 GH/s(每秒 Gigahash)所斲丧的特定电力瓦数。对现实天下中的比特币采矿举行观察之后,我们意识到由于这套模子忽略了呆板可靠性、气候以及冷却资本等干系因素,由此得出的能耗效果一定低于现实程度。这种果断的估算方法会带来各种各样的能源斲丧估算值,且差异估算值之间通常存在巨大的差异,乃至足以改变由此得出的经济性结论。因此,我们在比特币电力斲丧指数当中提出了新的管理方法,并试图从经济角度审视其具体能耗状态。
此项指数以矿工收入与资本干系性为根本条件。由于电力资本占采矿连续资本中的告急比例,因此比特币网络的总电力斲丧也一定与采矿收入直接干系。简而言之,要得到更高的采矿收入,就一定引入更多高能耗盘算调和。以下图表具体表明并总结了比特币电力斲丧指数怎样使用矿工收入得出电力斲丧估算值(点击此处参阅偕行评审学术文献中的具体方法表明):
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必要注意的是,接纳差异的假设性条件大概得出差异的盘算效果(点击此处查察我们开发的一款专用盘算器,可根据差异假设提供差异的盘算效果)。在此次估算中,我们选择了基于现实采矿使用信息这一既直观又相对守旧的盘算方式。这里要夸大,本指数的目的并非产生精确无误的估算效果,而是提供在经济层面具有可靠性的通例评估方式,从而确保干系结论的精确性与可靠性高于基于采矿装备的通例盘算方法。
品评与验证

Marc Bevand 与 Jonathan Koomey 等品评者恒久以来不绝坚称比特币电力斲丧指数的估算方法存在“严峻缺陷”,但他们对 2019 年发布的剑桥比特币电力斲丧指数(CBECI)却抱有差异的意见。剑桥指数基于 Koomey 所大力大举提倡的更换性估算方法,但得出的估算效果却与我们无甚区别。现实上,比特币电力斲丧指数与剑桥比特币电力斲丧指数的结论根本符合。
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除了电力斲丧估算之外,由此产生的环境影响(表现为碳足迹情势)也受到 Robert Sharratt 以及 Coinshares 公司等品评方的剧烈反对。此中,Sharratt 还曾使用 Coinshares 的采矿观察陈诉来论证比特币网络对环境并未产生显着影响。风趣的是,Coinsahres 采矿陈诉仅暗示比特币采矿大概因使用了大量可再生能源而并未造成显着的环境影响,但此中完全没有提及“碳足迹”一词。如许的遗漏非常严峻,由于其忽略了 Coinshares 在陈诉中列出的另一项数据,即作为中国比特币采矿的中心,四川省内发电办法的碳排放强度并不像人们想象中那么低。慕尼黑工业大学(TUM)思量到了这一现原形况,并通过独立研究之后给出了“比特币项目依赖煤炭为其提供燃料”的结论。在该大学的研究中,他们将比特币网络的团体加权排放因子与比特币电力斲丧指数给出的采矿办法碳足迹加权排放因子举行了匹配,因此得出了完全差异的观点。
猜测将来

固然,比特币电力斲丧指数也可以作为一套面向将来比特币电力斲丧的猜测性模子(与基于哈希率的猜测方式有所差异)。我们的模子预计,矿工终极将把 60% 的收益用于付出电费。停止如今(2019 年 1 月),矿工们在电费上的开销现实高于 60%。根据 2019 年 1 月 22 日的比特币电力斲丧指数统计,矿工已经将收入的全部(23 亿美元)投入到电费资本上。在采矿收入大幅降落(乃至无利可图)的环境下,人们大概会放弃继续使用大量盘算装备投入到比特币网络当中。但思量到这部分呆板采购投资将沦为沉没资本,因此矿工大概率仍会继续维持装备运转,直到电费高出采矿收入(靠近 100%)为止。
届时,由于险些全部收入都被用于付出电费,因此电力斲丧指数给出的比特币电力斲丧猜测效果将不会发生显着厘革。
原文链接:https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption

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