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虚拟货币挖矿的电老虎,能耗困局与可持续发展之问

当比特币价格再度冲上热搜,当“矿工”们的收益与风险成为财经话题的焦点,一个被频繁提及的隐形成本却常常被忽略——那就是惊人的耗电量,虚拟货币挖矿,尤其是以比特币为代表的“工作量证明(PoW)”机制挖矿,正以惊人的速度消耗着全球能源,其能耗规模不仅引发对气候变化的担忧,更对全球能源安全与可持续发展构成严峻挑战,这头在数字世界里“狂奔”的“电老虎”,正敲响能源警钟。

挖矿耗电有多“恐怖”?一组数据看懂能源黑洞

虚拟货币挖矿的本质,是通过大量计算能力竞争解决复杂数学问题,从而“记账”并获得奖励的过程,而“工作量证明”机制的设计,决定了挖矿的能耗与全网算力直接挂钩——算力竞争越激烈,需要消耗的电力就越多。

根据剑桥大学替代金融研究中心(Cambridge Centre for Alternative Finance)的数据,比特币挖矿的年耗电量已超过1500亿千瓦时,这一数字相当于整个挪威的年度用电量,或全球总用电量的0.7%(相当于150个中等规模国家的用电量),若将比特币挖矿视为一个国家,其能耗在全球国家排名中可位列前20位,超过阿根廷、荷兰、沙特阿拉伯等能源大国。

更令人担忧的是,随着比特币价格的波动和矿机算力的升级,挖矿能耗呈现指数级增长,2015年,比特币年耗电量仅为约50亿千瓦时;2021年峰值期,这一数字飙升至2000亿亿千瓦以上,短短6年增长超40倍,当前,全球每挖出一个比特币,平均消耗的电力高达1300万千瓦时,足以满足一个普通家庭30年的用电需求。

高耗电从何而来?算力竞赛的“能源陷阱”

挖矿耗电的核心原因,在于其机制设计的“内卷化”竞争。

矿机性能迭代驱动能耗攀升,比特币挖矿依赖专用集成电路(ASIC)矿机,这类设备以高算力为设计目标,但功耗同样惊人,最新一代的蚂蚁S19矿机,算力可达110TH/s,但单台功耗达3250瓦,相当于3台家用空调同时运行的耗电量,全球数百万台矿机24小时不间断运行,累计能耗规模可想而知。

“矿场集中化”加剧能源压力,为降低电价成本,矿场往往向电价低廉的地区聚集,如中国的四川、云南(水电丰富地区)、新疆(火电为主地区),以及伊朗、哈萨克斯坦等电价监管较宽松的国家,这种“逐电而迁”的模式,导致局部地区电力供应紧张,甚至出现“弃水弃电”或“拉闸限电”现象,2021年四川丰水期,比特币挖矿消耗了当地约10%的水电资源,而枯水期则转向火电,进一步推高碳排放。

挖矿“军备竞赛”导致能源浪费,在比特币网络中,矿工的收益与算力占比直接相关,这促使矿工不断升级设备、扩大规模,形成“算力军备竞赛”,这种竞争并非创造实际价值,而是通过消耗能源争夺记账权,本质上是能源的无效消耗,据研究显示,比特币网络每年因挖矿产生的碳排放量约6000万吨,相当于1.4亿辆汽车的年排放量,加剧了全球温室效应。

高耗电的代价:环境、经济与社会的三重冲击

虚拟货币挖矿的高耗电特性,正在对全球产生深远的负面影响。

环境层面,加剧气候变化与生态破坏,以化石能源为主的挖矿活动(如伊朗、哈萨克斯坦等国的火电挖矿)直接产生大量二氧化碳,成为碳排放的新来源,在水电丰富地区,大规模挖矿可能导致河流生态变化,如四川部分因挖矿过度开发水电站的案例,已对当地鱼类栖息地和水文环境造成破坏。

经济层面,推高能源成本与资源错配,挖矿对电力的过度挤占,推高了局部地区的电价,挤压了居民、农业和工业的用电需求,2021年伊朗因比特币挖矿导致全国用电量激增,政府不得不对居民实施限电,并一度禁止加密货币挖矿,挖矿“逐利而动”的特性,可能导致能源资源从公共服务、工业生产等关键领域流向低效的挖矿活动,造成资源配置的严重错配。

社会层面,加剧能源不平等与监管风险,在全球能源短缺与电价上涨的背景下,挖矿的“高耗电特权”引发社会公平性质疑,挖矿活动的匿名性和跨境性,使其成为部分国家逃避能源监管、逃避税收的工具,甚至可能被用于洗钱等非法活动,增加金融系统风险。

破局之路:从“耗电竞赛”到“绿色挖矿”的转型

面对挖矿高耗电的困局,全球已开始探索解决方案,核心方向在于机制改革、能源替代与监管升级

一是推动挖矿机制从“工作量证明”向“权益证明”转型。“权益证明(PoS)”机制通过质押代币而非算力竞争来验证交易,能耗可降低99%以上,以太坊在2022年完成“合并”,从PoW转向PoS后,年耗电量从约1100亿千瓦骤降至0026亿千瓦,降幅达99.99%,这证明机制改革是降低挖矿能耗的根本路径。

二是推动“绿色挖矿”,可再生能源成突破口,利用水电、风电、光伏等可再生能源为矿场供电,可显著降低挖矿的碳排放,美国、加拿大等国家正在建设“绿色矿场”,将废弃油田、风电场与挖矿结合,实现能源的循环利用,中国也在2021年全面清退虚拟货币挖矿后,引导剩余矿场转向清洁能源丰富的地区,并探索“挖矿+储能”模式,平抑新能源波动。

三是加强全球监管,遏制无序挖矿,多国已出台政策限制高耗能挖矿,如中国全面禁止加密货币挖矿,欧盟将加密资产纳入《可持续金融分类法案》,限制高能耗加密资产的交易,通过全球协同监管,可避免挖矿活动向监管真空地带转移,推动行业向合规、低碳方向发展。

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