夏季比特幣挖礦電力消耗: 增加還是減少?

比特幣(BTC)挖礦費用高昂已經是眾所皆知了,並且體現在各個方面。自2016年7月以來挖礦獎勵減半,下降到12.5 BTC以來,諸多礦工間的競爭和不斷增長的哈希率使得耗電量也變得異常之高,這對環境也產生了潛在的破壞

能源密集型的比特幣挖礦還存在另一個問題:加密貨幣的能耗是否存在季節性變化?即使能耗總體升高,但在夏季情況會有所變化嗎?

就目前的數據來看,還無法給比特幣能耗情況提供一個真正權威的答案,但有數據表明,在夏季,比特幣能耗有輕微但明顯的減弱。這很可能是因為在全球範圍內,夏季電價增加,給比特幣挖礦的盈利能力帶來了壓力。

穩步增長 

談到比特幣的能耗問題,首先需要說明的是,大型挖礦公司尚未提供能耗的直接數據。不過,這麼多年來,已經產生許多基於利潤、網絡難度和硬件效率等指標的間接估算, 而這些數據都表明能耗是不斷增加的。

Key Network Statistics

2014年6月,愛爾蘭國立梅努斯大學(National University of Ireland Maynooth)的Karl J. O'Dwyer發表了首個關於BTC能耗的較為嚴謹研究報告。其估計比特幣的年度能源成本在0.1-10GW(1GW=十億瓦特)之間(針對的具體挖礦設備不詳),作者最終決定是3GW這一數字,與愛爾蘭當時的年度耗能水平相當,儘管其沒有完全解釋原因。

從那時起,比特幣能耗指數(BECI)被廣泛接納。這一指數由分析師Alex de Vries計算,BECI的計算值高於O'Dwyer和Malone的模型,自2017年2月開始收集數據以來,它持續顯示BTC能耗日益穩定增長。12月,其計算的年度能耗為32TW/h- 相當於3.65GW。相比之下,今年9月12日的最新數據顯示,比特幣網絡現在每年消耗73TW / h - 約8.8GW。然而,在5月份的獨立同業評審報告中,de Vries給出的年耗能數值為2.55GW(22.4TW / h)。

如下表所示,de Vries的數據顯示,在這一能耗整體增加的過程中,很少出現減少的情況。即使在2018年上半年,BTC價格從12月高點19900美元大幅回調,能耗仍在強勁上漲。例如,自2017年12月,價格在3個月內下跌46.2%至2月17日的價格10707美元時,BTC的能耗同期增加了42.6%,從34.96TW / h增加到49.85TW / h。當4月至6月底BTC價格下跌9.87%(至6366美元)時,其能耗增加了20.9%(達到71.1TW / h)。

Bitcoin Energy Consumption Index

這表明,儘管價格波動劇烈,但BTC的價格已經足夠繼續推動礦工之間的競爭,他們增加了網絡容量,以挖取新的比特幣。這就讓能耗整體上看來不斷增長,而季節性變化就不那麼明顯。

一名發表自己的BTC能耗計算的企業家Marc Bevand非常贊同這一觀點。

“由於這一網絡發展非常快,我們都注意不到季節性變化,因此任何的、一般情況下是較小的變化,都被整體哈希率容量的增加而掩蓋了,因此能耗值每個月都在增加。例如,一年前,哈希率在7 exahash/秒,如今已經上漲到 45 exahash/秒。”

不過,儘管總體上來看能耗是不斷增加的,作為比特幣能耗指數的一部分,de Vries收集的數據還是能顯示一些微妙變化的。

首先,如果計算2017年夏季幾個月之間的能耗增長並將其與前三個月進行比較,會發現整體增長率有所下降。2017年2月10日至5月10日(2017年2月10日是可用數據的首日),能耗增加了33.1%:

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

但從6月1日到8月31日(氣候上的夏季),能耗僅增加了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,比特幣價格在2017年6月1日到8月31日期間上漲了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日的冬春幾月,價格漲幅“只有”79%:

  • 2月10日 – 978美元
  • 4月21日 – 1759美元

簡言之,比特幣價格在2017年夏季這三個月價格瘋漲,但能耗增長卻稍顯緩慢。

什麼原因?2018年夏季情況又如何呢? 

2018年6月1日到8月31日期間,比特幣能耗僅增加了5%:

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

這期間,比特幣價格下跌6.3%。關鍵是在3月至5月期間,比特幣價格跌幅達到27%,而這期間能耗卻增加了31.6%。去年12月1日到今年2月28日期間,能耗暴增69%,而比特幣價格則僅上漲7.8% (儘管其在這三個月內達到了歷史峰值)。

BTC Energy Consumption VS BTC Price 2018

與去年一樣,2018年的數值變化顯示了兩點: a) 夏季能耗增長一定程度上放緩 b)  這一增長放緩與價格變化並不相關,特別是從2017年的數據來看。2017年,在價格加速上漲時,能耗增長放緩; 2018年,儘管8月31日的價格較6月1日相比是下跌的,但其還是比2017年8月31日的價格高出49%。這麼大的年度差價,理論上應該能鼓勵礦工們更積極地挖掘比特幣,提升挖礦能力,但今年夏季並未出現能耗的大幅增長。

夏季 = 電價升高

BTC的價格與挖礦能耗並不完全相關這一事實讓人疑惑。不過,從影響比特幣電能消耗的主要因素來看不難找出其中一項重點,電價。在全球範圍內,電價通常在夏季變得更貴,這時人們用電量加大,無論是開空調的個人,還是包括礦場在的企業,都需要更多的能源來進行冷卻。

例如,美國能源部下屬的能源信息管理局(Energy Information Administration)在2013年的一份評估報告中發現,夏季是美國居民、商業和工業用電的高峰,耗電在180億KW/h到670億KW/h (與非高峰時段相比)不等。同樣,在法國德國,2017年6月的炎熱天氣導致兩國用電量分別達到2GW和4GW。而在擁有幾家全球最大礦場中國,今夏面臨電力短缺的情況, "中國的配電網絡正在努力應對高溫和7年來最快的電力消耗。"

RMIT大學城市研究中心在2017年的一份報告中對澳大利亞的電價進行了解釋:

"在天氣炎熱時,電力公司通過 ‘價格’信號來降低用電高峰--當許多居民開空調時,電費會升高。"

例如,美國能源信息管理局在1月的公告中指出,2017年8月,加州的批發電價達到55美元/MWh的峰值,當年1月只有36美元/MWh,漲幅達到52.7%。

因此很明顯,夏季電力需求和價格都區於上漲,特別是在全球範圍內,尤其是在礦商密布的中國。這進一步就可以解釋為什麼比特幣的能耗增加在夏季也會略微趨於平緩,因為礦工們正在通過暫時降低產能,來應對成本的增加和盈利的減少,至少在夏季炎熱的地區是這樣的。

為數不多的對比特幣能耗進行研究的個人對此結論表示支持。Power Compare的創始人Ian Wright向Cointelegraph表示,比特幣的能耗並沒有明顯的季節性變化。不過,有一些細微的季節性變化,是由於電價變化導致的。

"如果說有任何的季節性變化存在,那肯定就是因為電價變化了。例如,有些地區太陽能發電裝置較多,那麼夏季見光多的時候其電價就能降低。但其他地區,由於人們在熱天大量使用空調,電價就會提高。"

不認為能源存在季節性變化的Marc Bevand,也同樣承認挖礦收益對能耗的影響。

“能耗增加主要是由於比特幣價格上漲導致的。如果礦工們的收益增加,也會向礦場增加投資。”

雖然他並沒有明確提到能耗,但這一評估也和電價影響能耗水平的結論是一致的,因為這些費用都會直接影響礦工的收益。

CoinShares Research五月的文章也支持這一觀點,Christopher Bendiksen和Samuel Gibbons對比特幣挖礦成本的變化趨勢進行了研究。該研究特別確認了挖礦公司很大程度上受到季節性影響:

"我們也注意到,中國的旱季導致了礦工遷移和/或價格上漲 。"

儘管這一文章並未提及挖礦網絡挖礦能力的降低,但由於礦工的可移動性,不難看出如果他們無法轉移到電價便宜的地區,那他們就只能相應減產了。文章作者總結道:

"一些礦工可能感覺在市場底部很難生存,特幣是那些裝備不夠先進的礦工,和/或在電費較貴的地區運營的礦場。"

可再生能源

上文講到比特幣的能耗是具有輕微的季節性的,夏季時候能耗會有所減少,這裡有兩點需要注意。第一,Alex de Vries給出的數據並沒有被跟蹤比特幣能耗的相關人士所一致接受。例如,企業家Marc Bevand自己建模來計算比特幣的耗能,他得出的結果是每年能耗為2.85TWh到6.78TWh。這一數值低於de Vries的首次估算9.6TW/h (針對2017年2月),之後12月增長到32TWh,和今年8月的73TW/h。這一數值也低於SetOcean聯合創始人Oscar LaFarga給出的18.25TW/h的年耗電水平。

其他評論人士給出的測算甚至比de Vries的還要高。不過,即使測算不一,de Vries還是於近期指出其使用BECI的方法論撰寫了一份同業審議論文,儘管其對總能耗的估值低於BECI。他也指出,摩根士丹利的一份報告對Bevan的方法進行了批評,其指出Bevan低估了挖礦網絡的冷卻成本,光這一項其實就占到整個網絡收入的 30%-40%。因此這一分析還是沿用了de Vries的數字。此外,儘管數值被高估,但BECI使用的方法論中使用的相容性意味着,這對比特幣能耗長期以來的增減趨勢並無影響。

第二點,也是比較重要的一點,比特幣不太顯著的季節性影響將隨着該產業的成熟而愈發減弱。Ian Wright表示:

"(...)相對於電價,比特幣價格是能耗的主要驅動力,也在驅使礦工從高成本區域向低成本區域轉移。"

Marc Bevan給出了類似描述: 

“礦工的設備都是24小時、全年無休運轉的,因此季節性變化並不影響其運營。”

Wright和Bevan在一定程度上指的是在冰島等較為寒冷的國家新建的挖礦中心,而比特幣在這些國家的耗電比本地居民加起來還多。像比特大陸(Bitmain)這樣的大型挖礦公司越來越多地湧向具有可再生能源和氣候較為寒冷的地區,比如加拿大

這樣一來,我們在能耗表中可見的微弱的季節性將更被沖淡,只要比特幣價格保持高位並且保留其繁重的工作量證明(PoW)算法,能耗就會持續增長。而挖礦公司也將會幫助減少比特幣對環境的影響。在這一點商,匹茲堡大學( University of Pittsburgh)的一位能源專家最近觀察到,這些公司已經大量開始使用綠色能源,而且與銀行業相比,比特幣的總體能耗量仍然可以忽略不計。

但在比特幣開始完全使用可再生能源之前,它的能耗將繼續表現出一些輕微的季節性變化,在夏季,和世界其他國家相反,它的能耗出現輕微減少。雖然從比特幣社區的角度來看,這種微妙的減少似乎是一件壞事,但它在實踐中似乎沒有帶來任何負面影響,除了2017年夏季交易確認的平均時間可能會延長,但2018年有了SegWit升級後,也不再是問題了。換句話說,比特幣的容量正在穩健增長,使得該網絡中的交易發送和收取比以往任何時候都容易。