比特幣:Arcane 研究：比特幣未來將消耗多少能源？

本文估計了到 2040 年比特幣能源使用的發展情況。能源消耗會變得高到比特幣無法擴張，還是低到無法保證系統的穩定？或者介于兩者之間？讓我們來一探究竟。

比特幣能源爭論的焦點幾乎完全集中在比特幣目前的能耗上，而沒有考慮到其未來發展。在本文中，筆者根據幾種價格情景來估計比特幣未來的能耗，并概述了交易費用和電價等因素的變化如何影響該估計。

是什么決定了比特幣未來的能源消耗？

在深入研究之前，我們應該了解是什么決定了比特幣的未來能耗。最重要的變量是比特幣價格，交易費用，礦工花在電費上的收入百分比以及礦工的平均電價。

比特幣價格

比特幣價格是比特幣未來能耗的最關鍵決定因素。要理解為什么我們必須看看比特幣采礦業的競爭動態。

比特幣價格乘以區塊獎勵決定了全行業比特幣礦工的收入，這涵蓋了他們的成本和利潤。比特幣價格的上漲使整個行業的礦工收入增長，在短期內提高了礦工的利潤率。比特幣挖礦是一個競爭激烈的行業，進入門檻低，這些豐厚的利潤回報自然會吸引更多的礦工參加盛宴，導致能耗的增加。

交易費用

目前，大多數礦工幾乎無視交易費用，因為它們只占礦工總收入的一小部分。因此，您可能會驚訝地發現，比特幣的交易費用水平對其未來的能耗至關重要。

比特幣礦工每年產生 52，560 個區塊，第一個找到區塊的礦工將獲得以比特幣計價的區塊獎勵。區塊獎勵由兩部分組成：區塊補貼和交易費用。區塊補貼是新鑄造的比特幣，而交易費用是區塊中包含的交易發送者作為小費支付給礦工的比特幣。

Arcadia Finance鏈上聯系攻擊者，要求退還90%被盜資金:7月10日消息，Arcadia Finance 在社交媒體上發文表示，已經注意到協議中存在潛在漏洞并暫停合約，正在與安全專家一起調查根本原因。Arcadia 還透露，已經在鏈上告知攻擊者，要求攻擊者將 90% 的資金退還到官方提供的地址；如果在接下來的 24 小時內沒有任何資金被返還，Arcadia 將向執法部門上報此事。[2023/7/10 10:46:18]

從歷史上看，每個區塊的平均交易費用為 0.4 比特幣，這只是當前區塊獎勵的一小部分。交易費用可能看起來是區塊獎勵中不起眼的一部分，但隨著比特幣減半，交易費用將變得越來越重要。比特幣減半每四年發生一次，區塊補貼隨之減半。在本文后面的一節中解釋了減半對比特幣能源消耗的影響。

假設每個區塊的交易費用在 2040 年前都將保持在 0.4 比特幣。由于交易費用不變，但區塊補貼每四年減半，交易費用在區塊獎勵所占份額將逐漸增大。根據估計，區塊獎勵的交易費用份額將在 2040 年增長到 67%，即每區塊的區塊補貼為 0.195 比特幣而交易費用為 0.4 比特幣。

雖然比特幣價格是比特幣未來能源消耗中最關鍵的決定因素，但交易費用緊隨其后，其重要性將在未來進一步凸顯。

礦工收入中用于電力的百分比

BitMEX Research：今日凌晨比特幣曾出現長度為2的鏈分叉:5月8日消息，BitMEX Research在推特上表示，北京時間5月8日04:44（區塊高度788686），比特幣出現了長度為2的鏈分叉，Antpool和Foundry Pool USA之間出現了競爭，Antpool最終獲勝。比特幣上長度為2的鏈分叉非常罕見，最后一次可能是發生在2020年11月。但是，鑒于最近無效區塊的大量增加，這也許并不意外。據BitMEX Research分享的Forkmonitor頁面分析，如果交易發生在一個分支中，而沖突的交易發生在另一個分支中，那么它可能是RBF費用增加或嘗試雙花。在上述區塊高度中，涉及9.85805149 BTC的13筆交易在最長的鏈上被雙花。[2023/5/8 14:49:34]

比特幣礦工將把一定比例的收入花在能源上，這個比例越高，該行業的能耗就越高。為了估計這一比例 2040 年如何發展，我們必須再次研究該行業的競爭性質。

在任何行業中，費用可以分為兩個主要部分：CAPEX（資本支出）和 OPEX（運營費用）。對于比特幣礦工來說，CAPEX 由機器和電氣基礎設施組成，而 OPEX 主要由能源組成。目前，基于 88 TWh 的能源消耗和每兆瓦時 50 美元的平均能源價格，比特幣礦工將大約 50% 的收入花費在能源上。

隨著行業的成熟，比特幣礦工花在能源上的收入份額將在目前的基礎上進一步增長，挖礦很可能成為有史以來最具競爭力的行業。這是一個難以監管的全球性行業，且進入壁壘低。從長遠來看，激烈的競爭可能會抹去利潤率，除非礦工能夠獲得異常便宜的電力。

Dour Darcels24小時交易額近200萬美元，增幅166.42%:3月11日，據 NFTGO.io 數據顯示，NFT 項目 Dour Darcels 24 小時交易額達 199 萬美元，增幅 166.42%，當前地板價為 0.864 ETH，漲幅 140.59%。[2022/3/11 13:51:16]

此外，由于 ASIC 的改進放緩，資本支出占比將逐漸降低。為了解釋這些趨勢，我假設礦工收入用于電力的百分比每年增長 2%，這意味著到 2040 年將達到 71%。

比特幣挖礦業的平均能源價格

如前所述，比特幣礦工將共同獲得特定的年收入，這取決于比特幣價格和區塊獎勵。他們將把一定比例的收入花在能源上，這取決于行業競爭動態的展開。要了解這種能源成本轉化為多少能源，我們必須估計該行業的平均能源價格。

我估計比特幣采礦業的平均電價為每兆瓦時 50 美元，并相信在可預見的未來，它將保持在這個水平。我們已經看到全球高通脹，這種情況可能會持續下去。盡管如此，隨著時間的推移，比特幣挖礦的極端競爭性質激勵著礦工尋找更便宜的能源。

比特幣挖礦是一個與位置無關的行業，這意味著您幾乎可以在任何地方建立挖礦業務。到 2040 年，我相信大多數比特幣礦工將利用比電網電力便宜得多的能源。一些礦工可能仍然通過電網連接，但他們將通過提供需求響應服務或出售機器的熱量輸出來降低能源成本。

礦工通過為能源行業提供正外部性來實現較低的能源成本，這將抵消通貨膨脹的影響。因此，我相信采礦業的平均能源價格將保持在每兆瓦時 50 美元。

Sarcophagus通過出售代幣完成180萬美元融資，Placeholder Ventures領投:11月9日消息，去中心化失能開關應用Sarcophagus通過出售代幣完成180萬美元融資，Placeholder Ventures領投，Greenfield One、Blockchain.com Ventures、Coral DeFi、Aragon的聯合創始人LuisIván Cuende、Synthetix創始人Kain Warwick參投。本輪融資通過SARCO/USDC交易合約完成，融資將用于項目開發，未來將添加對L2的支持。

據悉，Sarcophagus是一個基于以太坊和Arweave建立去中心化的失能開關應用，用戶可在Sarcophagus里上傳文件，指定私鑰接收人。若未來用戶未能執行一項行動或設定的時間到期，接收人會收到私鑰，打開該用戶存儲在Arweave里的文件。使用場景包括遺囑與信托、密碼恢復、憑證存儲等。[2021/11/9 6:41:44]

比特幣可能成為重要的能耗源，但這取決于價格

如果你讀過關于比特幣挖礦的新聞頭條，你可能會認為在全球比特幣消耗了巨量的能源。但比特幣挖礦每年僅消耗 88 TWh，占全球 173，340 TWh 能耗的 0.05%。更宏觀來看，比特幣挖礦目前的能耗比起消耗總量來說微不足道。

比特幣挖礦目前的能耗量是有限的，但從歷史上看，能耗量會隨著比特幣價格的增長而迅速增加。如果比特幣價格在未來幾十年內繼續飆升，比特幣挖礦可能會成長為全球重要的能耗源。

Securitize尋求加入Fireblocks，為Aave Arc提供ID工具:12月4日消息，證券型代幣發行技術提供商Securitize正在尋求加入Fireblocks，周五提出向DeFi借貸平臺Aave提供了解您的客戶(KYC)解決方案。Aave Arc的利益相關者之間的社區投票將在周末進行。在初步投票和反饋之后，名為“Securitize iD”的工具的最終提交定于1月中旬。（CoinDesk）[2021/12/4 12:50:42]

比特幣價格是決定比特幣未來能源消耗的最關鍵因素。因此，我對三種情景進行了模擬：

看漲，比特幣價格在 2040 年線性增長至 200 萬美元。

中性，比特幣價格在2040年線性增長至 50 萬美元。

看跌，比特幣價格在2040年線性增長至 10 萬美元。

如圖，比特幣未來的能源消耗會因其未來價格而有很大差異。

如果比特幣價格到 2040 年達到 200 萬美元，比特幣每年可能消耗 894 TWh，比今天的水平高出 10 倍。估計到 2040 年特幣能源消耗在全球能耗總量中占比 0.36%，相較于目前 0.05% 的份額大幅增加。

而更中性的情況，即比特幣價格到 2040 年達到 50 萬美元。此時，比特幣每年將消耗 223 TWh，略高于當前水平的兩倍。能耗的輕微增加令人驚訝，因為比特幣價格為50萬美元意味著比特幣價格上漲20倍。在這里，我們看到了減半的影響，后文將會解釋。

看跌情景中，比特幣價格將在 2040 年達到 10 萬美元。雖然這意味著比今天的價格水平高出4倍，但比特幣的年能耗將減半，僅達到 45 TWh 或占全球能源消耗的 0.02%。就像在中性情況中一樣，這就是減半的魔力。

情景分析：比特幣價格與交易費用

上一節中的三種方案僅在價格上有所不同。如前所述，交易費用水平也對比特幣未來的能源消耗產生了巨大影響。因此，我用一個情景分析來看看 2040 年比特幣的能源消耗會由于比特幣價格和交易費用的影響而產生多大差異。

表1

在表 1 中，以 2040 年 200 萬美元的比特幣價格計算，交易費用對比特幣的能源消耗產生了巨大影響。對于每個區塊每增加 0.1 個比特幣的交易費用，比特幣的能源消耗增加 150 TWh，幾乎是當前 88 TWh 能耗的兩倍。

該表中另一個有趣的結論是，由于每塊的歷史平均交易費用為 0.4 比特幣，比特幣價格必須在2040 年超過 20 萬美元，其能耗才能保持在當前水平。在這里，我們再次看到減半的實際作用。

表 2 與表 1 相同，但不是以 TWh 為單位顯示能耗，而是以其占全球能耗的百分比展示。在這里，我假設到 2040 年全球能源消耗的年增長率為 2%。

如果到 2040 年比特幣價格達到 200 萬美元，交易費用保持在歷史平均水平，比特幣在全球能源消耗中的份額將達到 0.36%。這比今天僅 0.05% 的占比大幅增加，但仍遠低于某些比特幣評論家的末日估計。在這樣的能耗下，比特幣挖礦將是一個重要的能源密集型產業，但仍然遠遠低于水泥生產等行業，后者消耗了全球 2% 的能源。

資料來源：井噴率指數，國際能源署

減半限制了比特幣的能耗增長

預估的 2022 年至 2040 年間比特幣能耗情況如下圖所示。由于區塊補貼每產生 210，000 個區塊時減半一次或每四年減半一次，所有價格情景的能耗每四年大幅減少一次。

因為區塊補貼每四年減半，比特幣挖礦將逐漸消耗更少的能量。隨著時間的推移，區塊補貼減半對比特幣挖礦能耗的影響將越來越小。

假設每區塊的交易費用為 0 比特幣，只有當比特幣價格以快于區塊補貼下降的速度增長時，比特幣的能耗才會增加。區塊補貼每四年減半，比特幣價格必須每四年翻一番才能抵消這種影響。在這種情況下，比特幣價格必須在 2040 年達到 65 萬美元左右，其能耗才能高于當前水平。

盡管如此，交易費用仍將高于每個區塊 0 比特幣。比特幣每區塊的歷史平均交易費用為 0.4 比特幣。假設交易費用保持在這一水平，比特幣價格不需要每四年翻一番來抵消區塊補貼減半的影響。在這種情況下，2040 年比特幣價格高于 20 萬美元將增加比特幣的能耗。

結論

比特幣未來的能耗非常不確定，取決于幾個因素。不過可以肯定的是：只有當比特幣的價格達到幾百萬美元時，比特幣才會成為重要的全球能耗源。

雖然比特幣價格的增長刺激了更多的采礦活動和更高的能耗，但減半會產生相反的效果。由于減半，比特幣價格必須繼續以驚人的速度上漲，比特幣的能耗才會長期增加。減半的緩解效果可以被未來交易費用的增加所抵消。只有當對使用比特幣作為支付系統有大量需求時，這種增長才會發生。

這帶來了一個重要結論。只有當人們將比特幣視為價值儲存和支付系統時，比特幣未來的能耗才會增長。請記住，只有比特幣價格增長到幾百萬美元并且交易費用相當高時，比特幣才會在 2040 年消耗大量能源。比特幣價格取決于市場對比特幣作為價值儲存手段的需求，而交易費用是由比特幣作為交換媒介的使用所驅動的。

這是貨幣的兩個最重要的功能，所以可以說，如果比特幣作為貨幣成功，比特幣的能耗才會達到一個重要的水平。即使在 2040 年 200 萬美元的高度看漲價格情景中，比特幣能耗也只會占到全球能耗的 0.36%。花費 0.36% 的能源來保證價值并促進全球數十億人的交易是值得的 - 這還不包括考慮到比特幣礦工的能源需求激勵了更多的能源生產。

對于那些希望看到比特幣能耗下降的人來說，我有個好消息：你可以在扶手椅上放松一下，因為如果比特幣作為一個貨幣體系失敗，你的愿望就會實現。你相信比特幣會失敗，不是嗎？

原文鏈接：https://arcane.no/research/how-much-energy-will-bitcoin-consume-in-the-future

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