未来比特币会消耗多少能源？

本文估计了到 2040 年比特币能源使用的发展。它会变得如此庞大以至于比特币将无法扩展，还是太低而无法保护系统？或者也许在中间的某个地方？让我们来了解一下。

信息来源：arcane

比特币能源争论的焦点几乎完全集中在比特币目前的能源消耗上，而很少考虑到它在未来会如何发展。在这篇文章中，我根据几种价格情况估计了比特币的未来能耗，并概述了交易费和电价等因素的变化会如何影响我的估计。

什么决定了比特币未来的能源消耗？

在深入研究估计值之前，我们应该了解是什么决定了比特币的未来能源消耗。最重要的变量是比特币价格，交易费用，矿工花在电力上的收入百分比，以及矿工的平均电价。在本节中，我将首先提供我在估算中使用的一般公式，然后解释每个变量。

比特币的年能耗=BTC价格X（区块补贴+每个区块的平均交易费）X每年的区块数量X矿工花在能源上的收入百分比/采矿业的平均能源价格

比特币价格

比特币价格是决定比特币未来能源消耗的最关键因素。为了了解原因，我们必须看看比特币采矿业的竞争态势。

比特币价格乘以区块奖励决定了比特币矿工的全行业收入，这包括他们的成本和利润率。比特币价格的上涨导致整个行业的矿工收入增长，这在短期内增加了矿工的利润率。比特币挖矿是一个竞争激烈的行业，进入门槛很低，这些肥厚的利润率自然会吸引更多的矿工加入这场盛宴，导致能源消耗增加。

交易费用

目前，大多数矿工几乎无视交易费，因为它们只是矿工总收入的一小部分。因此，你可能会惊讶，比特币的交易费水平对其未来的能源消耗至关重要。

比特币矿工每年生产52,560个区块，第一个找到区块的矿工会收到以比特币计价的区块奖励。比特币区块奖励由两部分组成：区块补贴和交易费用。区块补贴是新造的比特币，而交易费用是区块内交易的发送者支付给矿工的任何比特币作为小费。

根据CoinMetrics的数据显示，每个区块的历史平均交易费用为0.4比特币，这只是目前区块奖励的一个很小的部分。交易费可能看起来是一个不重要的区块奖励部分，但由于减半，其重要性将逐渐增加。减半发生在每四年一次，将区块补贴减半。我在文章后面的章节中解释了减半对比特币能源消耗的影响。

我假设每个区块的交易费在2040年之前将保持在0.4比特币。由于交易费是恒定的，但区块补贴每四年减半，交易费将逐渐成为区块奖励的较大份额。根据我的估计，在2040年，交易费占区块奖励的份额将增长到67%，区块补贴为0.195比特币，每个区块的交易费为0.4比特币。

虽然比特币价格是决定比特币未来能源消耗的最关键因素，但交易费用紧随其后，而且其重要性在未来进一步增长。

矿工收入中用于电力的百分比

比特币矿工将花费一定比例的收入用于能源，这个比例越高，行业的能源消耗就越大。为了估计这个百分比将如何向2040年演变，我们必须再次看一下这个行业的竞争性质。

在任何行业中，费用可以细分为两个主要部分。CAPEX（资本支出）和OPEX（运营支出）。对于一个比特币矿工来说，CAPEX包括机器和电力基础设施，而OPEX主要包括能源。目前，根据他们88太瓦时的能源消耗和每兆瓦时50美元的平均能源价格，比特币矿工在能源上的支出约占他们收入的50%。

我相信随着行业的成熟，比特币矿工用于能源的收入份额将从目前的水平增长。随着该行业走向成熟，它将可能成为有史以来竞争最激烈的行业。这是一个难以监管的全球行业，而且进入门槛很低。竞争的力量将可能长期抹去利润率（除了能够获得特别便宜的电力的矿工）。

此外，由于ASIC的改进正在放缓，资本支出部分将逐渐变低。为了说明这些趋势，我假设矿工收入中用于电力的比例每年增长2%，这意味着2040年将达到71%。

比特币采矿业的平均能源价格

正如我所解释的，比特币矿工将集体获得特定的年收入，这取决于比特币价格和区块奖励。他们将把这个收入的一定比例用于能源，这取决于行业的竞争态势如何展开。为了找出这个能源成本转化为多少能源，我们必须估计该行业的平均能源价格。

我估计比特币挖矿行业的平均电价是每兆瓦时50美元，我相信在可预见的未来它将保持在这个水平。我们已经看到全球范围内的高通胀，这可能会持续下去。尽管如此，比特币挖矿的超强竞争性激励着矿工随着时间的推移寻找更便宜的能源来源。

比特币挖矿是一个不分地点的行业，这意味着你几乎可以在任何地方建立一个挖矿作业。在2040年，我相信大多数比特币矿工将利用远比电网电力便宜的搁浅能源。一些矿工可能仍然与电网相连，但他们将通过提供需求响应服务或出售机器的热输出来降低能源成本。

矿工通过向能源行业提供积极的外部因素而实现的较低能源成本将抵消通货膨胀的影响。因此，我认为，采矿业的平均能源价格将保持在每兆瓦时50美元不变。

比特币可能成为一个重要的能源消费者，但这取决于价格

如果你读过任何关于比特币挖矿的新闻头条，你可能认为该行业目前在全球范围内是一个巨大的能源消费者。比特币挖矿每年只消耗88太瓦时，或占全球能源消耗量173,340太瓦时的0.05%。这些数字意味着比特币挖矿目前的能源消耗在大背景下是一个四舍五入的错误。

比特币挖矿现在的能耗可能是有限的，但历史上它随着比特币价格的上涨而快速增长。如果比特币价格在未来几十年内继续飙升，比特币开采可能会发展成为全球范围内的重要能源消耗者。

比特币价格是决定比特币未来能源消耗的最关键因素。因此，我模拟了三种情况。

1. 一个看涨的情景，比特币价格线性增长到2040年的200万美元
2. 一个中性情景，即比特币价格在2040年线性增长到500,000美元。
3. 一个看跌的方案，比特币价格在2040年线性增长到10万美元。

正如你在下图中看到的，比特币未来的能源消耗因未来比特币价格的不同而有巨大的差异。

如果到2040年比特币价格达到200万美元，比特币每年可能消耗894太瓦时——比今天的水平增加了10倍。这一能源消耗相当于2040年全球能源消耗估计值的0.36%，这意味着比今天比特币的0.05%的份额有了相当大的增长。

让我们脱下看涨的鞋子，看看更中性的情况，即到2040年比特币价格达到500,000美元。在这种情况下，比特币每年将消耗223太瓦时，略高于目前水平的两倍。这种能源消耗的轻微增加是令人惊讶的，因为50万美元的比特币价格意味着比特币价格的20倍增长。在这里，我们看到减半的影响，我将在本文后面解释。

在我们看跌的情况下，比特币价格将在2040年达到10万美元。虽然这意味着比今天的价格水平提高了4倍，但比特币每年的能源消耗将减半，只有45太瓦时或全球能源消耗的0.02%。就像在中性情景下一样，这就是减半的魅力所在。

情景分析：比特币价格与交易费用

上一节中的三种情景只在价格上有差异。正如所解释的，交易费用的水平也对比特币未来的能源消耗有巨大影响。因此，我包括一个情景分析，看看比特币在2040年的能源消耗会因比特币价格和交易费用而有多大不同。

在上表中，我们看到在2040年比特币价格为200万美元时，交易费对比特币的能源消耗有巨大影响。每个区块的交易费每增加0.1比特币，比特币的能源消耗就会增加150太瓦时，或者几乎是目前88太瓦时能源消耗的两倍。

从表中得出的另一个有趣的结论是，以每区块0.4比特币的历史平均交易费用，比特币价格必须在2040年超过20万美元，其能源消耗才能保持在当前水平。在这里，我们再次看到减半的作用。

上面的图表与之前的图表相同，但不是以太瓦时为单位显示能源消耗，而是以占全球能源消耗的百分比显示。在这里，我假设在2040年之前，全球能源消耗的年增长率为2%。

如果到2040年比特币价格达到200万美元，交易费用保持在历史平均水平，那么比特币在全球能源消耗中的份额将是0.36%。这与今天只有0.05%的水平相比是一个巨大的增长，但它仍然远远低于某些比特币批评者提供的末日估计。在这样的能耗下，比特币挖矿将被认为是一个重要的能源密集型产业，但仍远低于水泥生产等行业，后者消耗了全球2%的能源。

减半限制了比特币的能源消耗增长

图中显示了我对2022年至2040年之间比特币能源消耗发展的估计，显示了所有价格方案的能源消耗在每四年都会急剧减少。原因是区块补贴每21万个区块或每四年减半。

由于区块补贴每四年减半一次，所以比特币挖矿的单位价值能耗会逐渐降低。随着时间的推移，区块补贴减半对比特币采矿能耗的影响将逐渐减弱。

假设每个区块的交易费用为0比特币，只有当比特币价格的增长速度超过区块补贴的下降速度时，比特币的能源消耗才会增加。区块补贴每四年减半，而比特币价格必须每四年翻一番才能抵消这种影响。在这种情况下，2040年比特币价格必须在65万美元左右，其能源消耗才会比现在高。

尽管如此，交易费用仍将高于每块0比特币。比特币的历史平均每块交易费是0.4比特币。假设交易费保持在这个水平，比特币价格不需要每四年翻一番就能抵消区块补贴减半的影响。在这种情况下，比特币价格高于20万美元将在2040年增加比特币的能源消耗。

结论

比特币的未来能源消耗是非常不确定的，取决于几个因素。尽管如此，有一点是肯定的：只有当比特币的价格达到几百万美元时，它才会成为一个重要的全球能源消费者。

虽然比特币价格的增长激励了更多的采矿活动和更高的能源消耗，但减半却有相反的效果。由于减半，比特币价格必须继续以巨大的速度上升，比特币的能源消耗才能长期增加。减半的缓解作用可以通过未来交易费用的增加来抵消。只有在有大量使用比特币作为支付系统的需求时，这种增加才会发生。

这一事实给我们带来了本文的一个重要启示。只有当人们欣赏比特币作为价值储存和支付系统时，比特币的未来能源消耗才会增长。记住，只有当价格增长到几百万美元，并且交易费用合理地高，比特币才会在2040年消耗大量的能源。比特币的价格取决于市场对比特币作为价值储存的需求，而交易费用则是由比特币作为交换媒介的使用所驱动。

这是货币的两个最重要的功能，所以我们可以说，只有当比特币成功地成为货币时，比特币的能量消耗才会达到一个重要的水平。即使在我高度看涨的2040年200万美元的价格情况下，比特币也只会消耗全球能源消耗的0.36%。花费我们0.36%的能源来保障全球数十亿人的价值和促进交易，是非常值得的，这还没有考虑到比特币矿工的能源需求会激励更多的能源生产。

对于那些希望看到比特币能源消耗下降的人，我有一个好消息。你可以在你的扶手椅上放松一下，因为如果比特币作为一个货币系统失败，你的愿望就会实现。而你相信比特币会失败，不是吗？