比特币和加密货币碳足迹：数据
快速回答：比特币网络每年消耗约120-150太瓦时（剑桥比特币电力消耗指数）——相当于阿根廷或挪威的总用电量。一次比特币交易约产生300-700千克CO₂e，尽管这一每笔交易的指标存在争议。比特币年度总排放估计为6,000-9,000万吨CO₂，约等于希腊的总排放量。以太坊2022年转向权益证明将其能耗降低了99.95%。
比特币能源消耗 vs 国家
| 实体 | 用电量（太瓦时/年） | 等效人口 |
|---|---|---|
| 比特币网络 | 120–150 | 约4,500万（阿根廷） |
| 阿根廷 | 约130 | 4,500万 |
| 荷兰 | 约115 | 1,700万 |
| 挪威 | 约125 | 550万 |
| 阿联酋 | 约120 | 1,000万 |
为什么比特币消耗如此多的能源
比特币依赖一种名为工作量证明的共识机制。全球矿工竞争解决复杂的密码学难题，第一个找到有效解决方案的人获得将下一个区块添加到链上的权利——以及新铸造的比特币奖励。
这些难题是故意设置得很难的。它们需要巨大的计算能力，进而需要大量电力。关键洞察是，比特币协议自动调整难题难度以维持约10分钟的平均出块时间，无论网络拥有多少总算力（哈希率）。
这意味着随着更多矿工加入网络并消耗更多能源，难题只会变得更难——网络不会更快处理交易。更多矿工等于更多能源消耗，而非更多容量。这是设计使然：挖矿成本是保护网络免受攻击的关键，因为压倒诚实多数需要令人望而却步的能源成本。
每笔交易 vs 网络排放
您经常会看到声称一次比特币交易使用相当于美国家庭数周用电量的数字。这些数字是通过将网络的年度总能耗除以处理的交易数量计算得出的。但这种说法需要一些细致的分析。
比特币网络无论是否有交易都在运行。其能源消耗由挖矿竞争和区块奖励驱动，而非交易量。如果某个小时内零笔交易，矿工仍会消耗大致相同的电量。
闪电网络是建立在比特币之上的二层网络，它将许多交易批量处理并定期在链上结算，大幅降低了每笔交易的能源开销。同时，将比特币与传统支付网络比较需要注意：
- Visa平均每秒处理约1,700笔交易（TPS），峰值超过65,000 TPS。
- 比特币基础层每秒处理约7笔交易。
然而，这种比较并不完美。比特币不是作为支付网络设计的——它是作为去中心化、抗审查的货币系统设计的。其能源使用保护的是与Visa提供的不同类型的保证。这种保证是否值得环境成本，是一个数据可以提供信息但无法自行回答的问题。
工作量证明 vs 权益证明
并非所有区块链都使用工作量证明。权益证明是一种替代共识机制，验证者被选中创建新区块是基于他们锁定（质押）作为抵押品的加密货币数量，而非计算能力。
2022年9月，以太坊完成了从工作量证明到权益证明的过渡——这一事件被称为"合并"。结果是惊人的：以太坊的能耗下降了99.95%，从约78太瓦时/年降至约0.01太瓦时/年。
然而，比特币极不可能进行类似的转换。比特币社区已普遍决定工作量证明提供更优越的安全性和去中心化保证。没有积极的计划或共识让比特币远离工作量证明。
其他几个主要区块链已经使用权益证明，每笔交易的能源成本可以忽略不计：
- Solana — 使用权益证明结合历史证明。每笔交易的能源约相当于几次Google搜索。
- Cardano — 从一开始就设计为权益证明，能源使用量比工作量证明链低几个数量级。
- Polkadot — 另一个权益证明链，每笔交易的环境足迹极小。
工作量证明和权益证明之间的区别是决定区块链网络碳足迹的最大因素。对于关心加密货币环境影响的人来说，特定链的共识机制是最重要的数据点。
常见问题
比特币挖矿正在转向可再生能源吗？
取得了一些进展。估计40-60%的比特币挖矿能源现在来自可再生能源，尽管数字因方法和年份而异。矿工被廉价电力吸引，其中越来越多包括闲置或过剩的可再生能源。然而，网络的总能耗持续增长，所以即使可再生能源比例更高，如果化石燃料仍供应相当份额，绝对排放可能不会减少。
比特币的碳足迹与金矿开采相比如何？
估计金矿开采每年产生约1-1.5亿吨CO₂e，包括开采、精炼和运输。比特币的年度排放6,000-9,000万吨处于类似范围。两个行业都有显著的环境足迹，尽管直接比较因其服务的不同功能和估计影响所用的不同方法而复杂化。
比特币能转向权益证明吗？
技术上可以。比特币协议可以修改为使用权益证明。然而，比特币社区内没有对这一变革的有意义支持。工作量证明机制被视为比特币安全模型和去中心化的核心。与以太坊不同（后者有预期这一过渡的路线图），比特币的设计哲学将工作量证明视为核心特征，而非临时状态。
数据来源：剑桥比特币电力消耗指数（剑桥另类金融中心）、Digiconomist比特币能源消耗指数、以太坊基金会合并后能源报告、IPCC第六次评估报告（AR6）。