为什么比特币是我们能源网络的未来

这是一篇基于我最近的全文、易于阅读的文章 Twitter线程，第一部分关于比特币和我们能源网的核未来。在第一部分中，我详细分析了有关能源市场的总体情况和比特币的能源使用情况，涵盖了一些行业事实和见解，并在此过程中提供了一些我的个人观点，希望阅读起来会很愉快。

但在开始之前，我想先介绍一下我自己的背景知识，因为它与今天的主题相关。我是一名化学工程师（学士和硕士学位），过去几年一直在先进核技术领域担任首席工程师，所以这个主题感觉就像在家里一样。

我想预先对我使用和在下面引用的一些参考文献表示感谢。没有一个比它更大或更好 琳·奥尔登 ——我从她最近的时事通讯中摘取了图表和信息来涵盖这个主题的一部分，每个人都应该去阅读它 此处.

我将引用的其他资源如下（排名不分先后）：

1. “比特币矿业委员会 2 年第二季度报告
2. Square 关于比特币能源使用的论文
3. “艾伦·法灵顿 (Allen Farrington) 的《只有强者才能生存》

解决了这个问题之后，让我们从基础开始吧。比特币有什么创新？这是我喜欢的列表，摘自法林顿最近的文章：=

1. 工作量证明算法
2. 难度调整
3. 能够内生出现的本国货币单位
4. 从社会角度来看，创新是一种不可变且无法作弊的分布式账本

为了实现这一目标，比特币需要与物理世界联系起来：能源。能源消耗是现实世界和数字世界之间的纽带。亨利·福特 (Henry Ford) 于 1921 年提出这一建议，为世界提供一种由能源支持的货币。

福特在 1921 年提出了通用货币的以下设计标准，该标准将解放世界：

1. 以能源为后盾
2. 难以置信
3. 固定供应
4. 政府控制之外

之前没有任何东西可以满足这些设计标准，直到比特币出现。比特币是一项工程突破。一旦我们人类赶上它的辉煌，它将成为人类历史上最伟大的发明/发现。我将其视为类似于早期人类发现火推动了文明的发展。

迈克尔·塞勒 (Michael Saylor) 与罗伯特·布里德洛夫 (Robert Breedlove) 对此进行了报道 在后者的节目中。他经历了对整个文明进步至关重要的人类发现，并将比特币归入这一范畴。

现在我们已经解决了这个问题，让我们首先了解一下能源，并将比特币的能源使用量与世界总能源消耗量进行比较。全球每年使用的能源略高于 173,000 太瓦时 (TWh)。这就是我们人类所能获得的所有能量吗？

不会。下面以 2020 年美国能源消耗为例。在 92.9 个可用能源中，只有 30.6 个四边形用于能源服务。因此，近三分之二的人因多种原因而拒绝能源。如果我们变得更有效率，我们就能获取更多。

此外，还有更多的能源正在上线并正在开发中，这进一步增加了可用能源供应总量。因此，简而言之，有相当多的能源被使用，大量的能源被浪费，还有更多的能源将投入使用。

现在，比特币的能源支出有多少用于维持工作量证明共识？根据剑桥大学的数据，比特币的年化能源消耗率（峰值）目前约为 103 TWh，而今年早些时候，由于今年比特币挖矿从中国撤离，这一数字高达 190 TWh。

103 TWh 与 173,000 TWh 相比是多少？那是0.06%。就是这样。即使采用今年早些时候的 190 TWh，也仅占 0.1% 左右。因此，比特币仅使用世界总能源 1% 的十分之一。就是这样。让我们弄清楚这一事实。

比特币的能源使用量只是相对于全球能源使用量的舍入误差。通常得出世界能源使用数据的科学家很容易在任一方向上偏离 1% 到 2%，而我们在这里讨论的是其中的十分之一。简直是太少了。

比特币的能源消耗会随着时间的推移而增加吗？是的。如果比特币成功成为世界“能源货币”，它的能源支出就必须增加，以捍卫工作量证明共识和网络。如果它对人类的价值增加，它的能源使用也会增加。

但相对于全球能源消耗数据，比特币的能源将永远是一个舍入误差。我们稍后会进行数学计算，但它的能源使用量不会超过其长期效用（无论它随着时间的推移而变大或变小）。奥尔登在她上面引用的文章中令人惊讶地涵盖了这一点。

现在，主流媒体告诉你什么？请参阅下面的一段生动的摘录。您总是会看到这些类型的消息。我们刚刚在上面证实它们根本不是真的。如果说有什么不同的话，那就是比特币对于当今世界的相对效用来说使用的能源太少了，正如我们接下来将要确定的那样。主流媒体正在给你加油。

在我们深入研究一些能源数学之前，让我们先介绍一下比特币对当今世界的一些效用。比特币提供：

1. 提供价值/财富储存的固定供应硬资产
2. 不可没收的私有财产权
3. 一种抗审查、无需许可的点对点交换媒介
4. 不受任何中央机构或民族国家控制的最去中心化的货币网络（抵御攻击）
5. 不记名资产的最佳形式（原始抵押品）
6. 无摩擦、无边界、即时、低成本的全球支付网络（通过闪电网络，一种构建在比特币之上的第 2 层解决方案）

您认为具有这些特性的东西（由能源支持的最硬的货币形式）可以为人类在当今生活的世界中提供任何形式的效用吗？如果答案是肯定的（我希望如此），那么世界能源使用量的 0.1% 就不算什么，而且很容易合理。

让我们继续讨论比特币的一些能源数学。首先，让我们来看看比特币是如何消耗能源的。比如，这种工作量证明共识模型是如何运作的？开采比特币意味着什么？就像，这都是啥？

简单来说，比特币的工作量证明设计为每 10 分钟产生一个“区块”。一个新的区块是通过解决数学难题，通过使用计算工作来暴力破解它而产生的，因此，你猜对了，电力或能源。

能源消耗是生产区块和工作量证明的关键。在某种程度上，比特币是由能源支持的，生产这些区块的矿工将能源用于保护网络。尽管他们不控制网络，正如 区块战争.

该谜题的设计是大约每 10 分钟产生一个区块。如果生成块所需的时间较少，则谜题会变得更难解决，而如果生成块所需的时间较多，则谜题会变得更容易。这就是比特币关键的“难度调整”创新。历史上从未有过一种资产的供应完全独立于需求，经过预先编程、精确设计并以代码设置，任何中央机构都无法改变。

现在，由于网络中内置的激励模型，数以百万计的机器被部署来通过向网络提供计算能力或“能源”来“挖掘”比特币区块。这是用“哈希率”来衡量的，目前为每秒 166 exahash (EH/s)。

矿工提供这种能源能得到什么回报？他们获得区块奖励，其中包括两部分：区块补贴和交易（tx）费用。比特币区块补贴遵循四年减半周期（您可能从图表分析师那里听说过）。

50 年开始时，区块补贴为每个区块 2009 比特币，四年后降至 25 比特币，四年后降至 12.5 比特币，最近在去年 6.25 年 2020 月降至 XNUMX 比特币。这是唯一的办法新的比特币可能会出现，所以要考虑供应冲击。

网络突然告诉想要开采比特币的矿工，“嘿，从今天开始，你只能得到以前得到的一半，四年后就会变成一半，依此类推。”这对市场本身来说是巨大的供应冲击。

我们过去已经看到，比特币的价格上涨与这些“减半周期”有关，因为随之而来的是固有的供应冲击。正如一些人所说，“数字上升”是共识模型本身的一部分。

现在，挖矿奖励已经足够了。我们正在谈论能源使用，不是吗？如果我们假设比特币在公开市场上的市值是锁定在网络上的价值，这意味着比特币对我们人类来说有多有价值，那么我们可以列出能源支出，或者换句话说“安全支出”（能源）占比特币市值的百分比，以了解网络是否随着时间的推移变得更加节能。简而言之，百分比越少，网络的效率就越高。

让我们以总区块奖励（即区块补贴和交易费用）作为网络安全支出的代理。这并不完全正确，因为安全支出只是电力成本或能源支出，这是奖励的百分比。所以，这实际上是一个上限度量。

正如我们所看到的，以美元计算的年度安全支出随着时间的推移而上升，但自 2011 年以来，其占比特币市值的百分比一直在下降。2021 年上半年，其市场份额还不到 2%正如奥尔登在她的文章中指出的那样。这正是分析师所不明白的。

随着时间的推移，比特币的能源效率变得令人难以置信。它使用了网络价值的一小部分来保护它（目前为 2%）。 2024 年将迎来另一次减半，区块补贴将降至 3.25 比特币，而 2028 年将减半至 1.625 比特币。

正如您所看到的，未来十年的安全支出将因整体补贴减半而不断减少。当然，未来的交易费用将涵盖更多的支出。奥尔登预计支出为 0.25% 至 1%，具体取决于交易费用水平。

以下是对未来几年安全支出占比特币市值百分比的一些预测。假设比特币到 1 年将达到 20 万美元（或约 2025 万亿美元的市值），而 2024 年之后，安全支出减半现在会下降到 0.5%，也就是说支出为 100 亿美元。目前支出为16.5亿美元。

这意味着 2025 年比特币的总能源使用量将约为 0.6%，即目前使用量的六倍。请记住，安全支出与能源支出并不完全相同，能源支出只占安全支出的百分比，其次，世界总能源使用量也会增加。

对于一个简单的数学方程来说，即使世界上 1 万亿美元的货币能源将在网络本身中得到保障，我们仍然低于世界总能源使用量的 20% 左右来保护网络。对于如此重要​​的用途来说，这是超低的能源消耗，你不觉得吗？

以下是比特币当前与其他行业的能源使用及其二氧化碳当量排放量的比较。正如我们之前看过的数字一样，比特币的能源使用目前是一个舍入误差。这里没有什么可添加的。

现在，在确定了比特币的能源使用数据后，让我们看看当前使用的能源结构。正如比特币矿业委员会第二季度报告所述，比特币的能源结构是最可持续的，并且比大多数国家都更可持续。

主流媒体描绘了这样一幅画面：比特币矿工正在与其他行业竞争电力，就好像这会迫使其他行业停止使用能源一样。这不是真的。比特币矿工正在寻找最便宜的电力来源。为什么？因为这是他们运行矿工的日常运营成本的大部分。他们根本无法与全球范围内的其他矿工竞争，向普通用户收取中等到高成本的电价。所以，他们不是你的竞争对手。

比特币矿工寻求发现电力市场中供需效率低下的情况，并寻找未充分利用或浪费的能源，通过确保低成本能源来获得相对于其他矿工的竞争优势。这是一场全球各地的狩猎。

人类从来没有围绕能源组织起来，至少这不是人类住区的主要驱动力。您通常会看到能量被传输并带给它们，而不是它们围绕能量定居。

比特币矿工在这方面很不寻常。他们会去任何能源开采最便宜的地方。以下是关于他们的一些不寻常的片段：

• 它们可以在发电源处并置
• 他们可以间歇性消费而不损害其核心业务
• 能源成本约占运营成本的 80% 至 90%
• 他们所需要的只是可用的土地和互联网连接（蜂窝或卫星）
• 他们是任何搁浅能源的购买者，任何低于每千瓦时 (kWh) 6 美分的能源
• 他们可以使新能源项目在经济上可行

这听起来是一群非常有趣的人，值得进一步研究。比如，这些怪物是谁？有什么轶事吗？好吧，让我们深入挖掘一下，获取这些不寻常个体的一些证据，以及为什么我称他们为“搁浅的能量猎人”。

在过去几个月中国实施采矿禁令和矿工大规模外流之后，直到 2021 年，中国一直是最大的采矿国。四川省是独一无二的。它有大量过度建设的水力发电能力被浪费了。

在雨季，它产生的能量多于其使用的能量。因此，这些中国比特币矿工纷纷涌入四川，以捕获滞留或浪费的能源来开采比特币。仅仅是因为，是的，有动力去寻找最便宜的能源来开采。

如果他们没有用这种能源来开采比特币，那么这种能源会发生什么？它只会被浪费掉。比特币矿工将滞留的能源转化为收入来源。鉴于中国的采矿禁令，这些矿工中的大多数现在涌向西方。

再看看比特币的哈希率。看到中国采矿禁令后算力大幅下降超过 50% 了吗？好吧，你猜怎么着：它几乎回到了之前的水平。谈论这个网络的弹性如何。没有单点故障，没有单一国家控制或管理它。

这是另一个例子：“火炬气开采”。许多油田都蕴藏着与其伴生的天然气。通常，这些钻井地点距离很远，没有连接的管道可以运输和销售这些天然气，即使销售数量合理。

由于天然气价格如此之低，投资管道或相关基础设施来运输天然气是没有意义的。那么，有哪些选择呢？在露天环境中通风或将其点燃。第一个选项排放甲烷，后者排放二氧化碳。数量是多少？根据美国 EIA，2 亿立方英尺或 1.48 太瓦时。 150 年这仅在美国，甚至不是全球范围内的。

还记得今天比特币网络使用了多少能源吗？ 100太瓦时。因此，您只需捕获这些被燃烧的滞留气体即可为整个网络等提供电力。这对环境也有帮助吗？绝对地。

现在，这是我最喜欢的一个很棒的概念：“比特币作为能量电池”的概念。我第一次听说这个是 从这篇文章。尼克·格罗斯曼 (Nick Grossman) 撰写了有关冰岛如何通过铝将大量地热能输送到世界各地的文章。冰岛利用其可再生地热能来冶炼铝，然后将铝运输到世界各地，否则这种能源就会陷入困境，因为很难在大西洋下修建通向地热的管道。因此，在某种程度上，它们正在传输能量。铝用作电池。

比如，什么是能源电池？可以跨越空间和时间传输能量的东西。嗯，你猜怎么着？这正是比特币的本质。而且它在这方面比世界上任何其他东西都要好得多。它是最具流动性的能源电池形式，可以以一种无需许可、无摩擦、无边界、不可没收、有弹性、节能、功率密集的电池形式全天候（24/7）运行。对于冰岛来说，开采比特币而不是利用地热来生产铝不是明智之举吗？是的。

电网平衡两件事：供给和需求。很少有能源可以 24/7 不间断运行。核电是最好的一种。太阳能、风能和水力发电都根据天气条件而变化。由于这种可变性，供应侧电网建设过度。

消费者的需求也各不相同，尤其是季节之间以及白天和夜晚之间。其间您会遇到需求高峰期。因此，您必须满足这种可变的需求。因此，电网始终需要维持平衡。

太阳能和风能等间歇性能源的一大问题是存储。如果没有储能，它们作为基本负载根本不可靠。而储能并不是一个容易解决的问题。你猜怎么着：我们手上可能只有比特币的工程选择。

下图显示了能源的能源投资回报率 (EROI)。如果你能看到目前的情况，太阳能/风能甚至没有达到包含存储成本的能源阈值。

核电EROI是核电的75倍，且无需储能成本。它是地球上最好的能源，但我们却不断关闭核电站。为什么？主流媒体的叙述和过去的某些事件再次改变了公众舆论。但事实摆在那里。

其他可再生能源形式可以使用比特币作为其能源存储选项，以降低其存储成本，并作为投资项目在经济上更加可行。比特币矿工可以帮助先进的能源技术项目成为经济上可行的选择。

比特币矿工可以作为这些先进能源技术解决方案的第一批客户和最后买家，并帮助他们获得长期投资资本，使他们取得成功。正如我们一直以来所看到的，比特币和能源错综复杂地交织在一起。

在我看来，比特币将引领我们进入 I 型卡尔达肖夫文明，一种可以使用和存储地球上所有可用能源的文明。今天，我们是 0 型卡尔达肖夫文明，这个过程可能需要数年时间才能完成。我可能无法亲眼目睹。

在结束之前，让我们从本文中快速了解一些要点：

1. 比特币具有很大的实用性，对人类很重要。今天并不是每个人都可以使用或欣赏它的实用性，这很好，但这并不意味着它对其他人没有用处。目前，全球近 1 万亿美元的财富存储在其中，这是大量值得忽视的货币能量。
2. 比特币仅消耗全球能源的 0.1% 左右。目前的能源使用量在每年 100 TWh 到 200 TWh 之间，根据我们的预测，比特币的能源使用量相对于全球能源消耗始终存在舍入误差。在未来很长一段时间内，这个数字很可能会低于 1%。
3. 事实上，比特币使用的能源可能太少，无法实现其未来存储的价值。考虑到比特币在未来十年中将不断增长，并存储全球 20 万亿美元的财富，甚至可能达到 50 万亿美元，或者我敢说，100 万亿美元，这是需要安全保障的大量货币能源。我们应该投入和使用比目前更多的精力来保护网络。
4. 比特币矿工的流动性很强，他们会寻找最便宜、成本最低的能源来开采。
5. 比特币矿工不与其他行业或您个人的能源使用竞争。
6. 能源利用是一件好事。您可能希望生活在一个有充足能源可供使用和享受的地方，而不是太少的地方。我们需要使用和驾驭更多的能源来成为I型文明，这将需要几十年的时间。

有很多内容我在本文中没有涵盖，我计划将其写为更详细的后续内容。我希望这是一篇介绍性文章。

我下一篇的重点将是深入探讨能源市场、能源网格结构、下一代熔盐核反应堆和比特币挖矿之间的协同作用，以及更多的比特币能源数学和未来预测。如果您喜欢阅读本文，请告诉我 Twitter，我很感激任何反馈。感谢您花时间经历这件事。

这是 Puru Goyal 的客座帖子。所表达的意见完全是他们自己的，并不一定反映 BTC Inc 或 比特币杂志.

资料来源：https://bitcoinmagazine.com/business/bitcoin-is-the-future-of-our-energy-grid