来源：Messari
比特币挖矿利用大量能源进行计算处理已经不是什么秘密了。随着对气候危机的担忧不断加剧，世界各地的工业都面临着越来越大的压力，都希望减少消耗的不可再生能源的规模和向大气中排放的碳。比特币网络的能源使用很容易量化，使其成为一个有吸引力的审查目标。事实上，没有其他行业的能源使用像比特币网络那样透明且易于计算。关于比特币能源使用的争论从一开始就一直存在，并且一直持续到今天。与其被耸人听闻的头条新闻和批评能源使用的文章所淹没，重要的是了解能源数据的实际细分。
根据 CoinShares 最近发布的关于比特币挖矿网络的报告，估计该网络在 2021 年消耗了 82 TWh 的电力，比 2020 年增加了 9%。截至 2021 年 12 月，目前的年化消耗量为 89 TWh。从这个角度来看，比特币网络消耗了 2019 年全球能源消耗总量的 0.05%，这实际上相当于全球能源消耗的舍入误差。相比之下，NYDIG 报告称，2020 年滚筒式干衣机和数据中心分别消耗了 108 TWh (0.07%) 和 204 TWh (0.13%)。
CoinShares 还量化了用于为网络供电的能源，并将能源组合分为以下几类：煤炭、天然气、水电、核风能和其他（少量石油、太阳能和主要地热的混合）。他们的研究结果表明，比特币网络上消耗的能源中有 39% 是可再生能源。
最后，CoinShares 估计 2021 年比特币挖矿的碳排放量为 41 公吨 (Mt) 的二氧化碳。相比之下，黄金行业产生的排放量估计为每年 100 至 145 公吨二氧化碳。 Galaxy Digital 估计全球银行系统在 2019 年使用了 264 TWh 的能源。使用 492 gCO2/kWh 的全球平均碳强度，CoinShares 能够将其等同于每年 130 Mt 的二氧化碳排放量。此外，据估计，全球航空业、海运业、空调和电风扇、数据中心和滚筒式干衣机每年分别排放 1,982； 1,503；984；100和 53 吨二氧化碳，如下图所示。
比特币的能源消耗与其他行业不同，其核心可变投入是电力。因此，比特币矿工主要专注于获取廉价电力来源以维持盈利能力，这使他们与普通电力用户区分开来。出于这个原因，矿工在世界各地寻找电能利用效率低下的地方，寻找搁置和浪费的能源。他们是能源世界的蜣螂，希望利用别人不想要或无法使用的能源。由于比特币挖矿不受地理位置的限制，矿工可以灵活地去任何可以找到能源和互联网连接的地方。另一方面，正常的工业能源消费者仅限于接近文明且拥有适当基础设施来传输能源的能源——这通常在经济上不可行或技术上不可行。
随着矿工迁移到能源利用不足且价格合理的地区，他们自然会寻求创新的解决方案来获得高效的能源生产。例如，矿工利用搁置能源的一种常见方法包括通过集装箱将挖矿设备运输到一个能源基地，类似于即插即用设置。
鉴于挖矿提供的灵活性，比特币矿工已经制定了几种策略来利用几种浪费和搁置的能源。 本报告将仔细研究以下四种能源：
搁置的天然气
搁置的地热能
煤矸石
回收的废轮胎
石油是现代工业世界的命脉。虽然它是最依赖的能源之一，但石油也是世界上最不受欢迎的行业之一。现实情况是，即使世界转向使用可再生能源作为主要能源，石油也总会存在。石油用于大多数塑料制品、服装材料、电器、建筑材料，最明显的是用于运输的汽油。石油领域的消费分为以下几类：交通 (66%)、工业 (28%)、住宅 (3%)、商业 (2%) 和电力 (1%)。独立投资分析师和策略师 Lyn Alden 指出，在考虑能源消费的未来时，重要的是要记住，新能源在历史上并没有取代以前的能源。以前的能源通常保持平稳甚至继续增长，而新能源增长更快并变得更加占主导地位。
美国石油和天然气生产达到每天生产近 1200 万桶原油，其中天然气是副产品。天然气是一种不可再生能源，全球用于供暖、烹饪和发电。由于石油钻探地点通常位于不存在管道和电力线基础设施的偏远地区，因此天然气经常被搁置，因为它无法以一种经济地方式进入市场。结果，石油公司被迫通过两个过程处理天然气。第一个是排气，这涉及将气体直接释放到大气中。当天然气（主要是甲烷）排放到大气中时，它在 100 年内造成的温室效应是二氧化碳的 30 倍以上，导致许多州实施了关于排放多少气体的规定。由于将气体直接排放到大气中对环境极为有害，因此大部分气体最终通过称为燃烧的第二个过程进行处理。燃烧涉及用吊杆或烟囱收集不需要的气体并将其燃烧以进行处置。当气体在没有风的情况下燃烧时，99% 的甲烷可以燃烧，只剩下二氧化碳和水。然而，正常的大风条件将平均燃烧效率降低到 68%。当风速达到 6 m/s 以上时，效率可能会下降 10-15%，即使在燃烧时也会导致大量甲烷泄漏到大气中。
燃烧不仅是防止甲烷进入大气的糟糕解决方案，而且也是一种巨大的能源浪费。该行业已花费数十亿美元寻找可能的解决方案，而一个不寻常的解决方案已经出现在他们家门口。比特币矿工已经想出了如何将搁置的天然气货币化并以对环境危害较小的方式对其进行管理。 Crusoe Energy 和 Upstream Data 等公司已经出现提供一种解决方案，将比特币挖矿数据中心（在集装箱中）与天然气发动机配对，以将浪费的能源货币化并将其转化为有用的工作。气体还在受控环境中燃烧，防止任何甲烷泄漏到大气中。这导致比特币矿工与主要石油和天然气公司之间建立了许多合作伙伴关系，因为他们开始使用这种新颖的解决方案来解决自 1859 年美国石油工业诞生以来一直困扰他们的问题。
至少可以说，在美国燃烧所浪费的能源量是巨大的。 Coinshares 估计，美国每年有 69 TWh 的电力浪费在燃烧中，这导致了 78 公吨二氧化碳当量 (MtCO2e) 排放的碳足迹。 换句话说，目前美国燃烧所浪费的能源相当于全球比特币网络使用的能源的 78%。 浪费的燃烧能源不仅可以重新用于为比特币网络的很大一部分供电，而且还可以以减少碳排放的方式完成。
地热能是来自地壳深处的热量，可用于清洁发电。 热量来自分布在世界各地的不同温度和深度的热水和蒸汽水库。 这些水库通常通过火山、温泉或间歇泉到达地表。 最活跃的地热资源位于主要构造板块的边界。 因此，冰岛、萨尔瓦多、新西兰、肯尼亚和菲律宾等国家的电力消耗严重依赖它。 例如，冰岛超过三分之一的总能源消耗来自地热发电厂，这也占住宅供暖能源的 90%。 与其他可再生能源相比，地热能的主要优势在于它能够提供全年基本负荷电力，而无需依赖电池存储或电网。
地热能的最大限制是大多数已知的水库位于偏远地区，远离传统消费者。 由于比特币挖矿与位置无关，矿工能够利用这些未充分利用和搁置的能源。 这促使 Genesis Mining 和 Bitfury 等比特币矿业公司涌向冰岛等国家，以获取廉价、丰富的地热能。 最近，萨尔瓦多总统 Nayib Bukele 开始尝试使用国有地热发电厂利用火山产生的能量开采比特币。 Bukele 总统的愿景是围绕该国的地热能源设计一个完整的比特币挖矿中心。
地热能的潜力是巨大的。 一项估计声称，地壳以下仅 0.1% 的热量就可以满足人类 200 万年的总能源需求。 在全球范围内，地热能的装机容量一直在增加，到 2020 年达到 14 gwat。随着地热技术的不断进步，地热能注定会在为电网提供清洁、可再生能源方面发挥更大的作用。
美国的煤矿开采遗产留下了重大的环境问题和责任，特别是在宾夕法尼亚州。煤矸石是煤炭开采留下的材料，已导致超过 770 个废弃的煤矸石堆。宾夕法尼亚州环境保护部 (PA DEP) 已确定这些堆中含有超过 2.2 亿吨的煤矸石。 PA DEP 承认他们的数据库不完整，其他估计表明煤炭垃圾的数量实际上是数十亿吨。超过 8,300 英亩的土地上覆盖着煤矸石，有些堆有数百英尺深。煤矸石是宾夕法尼亚州最大的废水污染物之一，因为酸性矿山废水从桩中排出。酸性排放物含有铁、锰和铝以及其他影响超过 3,300 英里溪流的金属和材料。这导致溪流变成橙色，造成水污染并对水生生物产生负面影响。煤矸石场也有很高的自燃概率，导致不受控制的有毒空气污染物和温室气体排放到大气中。早在 2021 年，PA DEP 就报告了超过 45 堆无法控制的燃烧。煤矸石堆对土地、水和空气质量产生负面影响，从而对公众健康和安全构成风险。
直到 1980 年代后期，没有可行的方法来清理煤矿工人留下的烂摊子。随着循环流化床 (CFB) 的发明，可以在废煤发电厂燃烧煤矸石作为能源，同时实现更低的污染物排放。该过程将石灰石与煤矸石混合，煤矸石吸收硫，产生可高效使用的灰分。
根据 PA DEP 的数据，在过去的 30 年里，废煤发电厂已经开垦了大约 3,700 英亩的土地，还剩下 9,000 英亩。然而，这些废煤发电厂遇到了一个问题。他们在电网上与更便宜的能源竞争并失败了。完全依靠电网获得收入在经济上是不可行的，尤其是当电网通常甚至不需要发电厂的电力时，这会威胁到它们的关闭。为了继续进行环境清理，需要一个新的、更有利可图的收入来源，幸运的是，比特币可以实现这个目的。
Stronghold Digital Mining 成立的目的是使用比特币挖矿作为经济维持运营的一种方法，继续清理煤炭垃圾。 该公司将自己描述为 21 世纪的加密矿工，在美国一些最受环境忽视的地区补救 19 世纪和 20 世纪煤矿开采的影响。 他们的工艺去除了大部分有毒排放物，并产生了有益的灰分，这些灰分可用于水泥中，并中和煤炭垃圾场的任何剩余酸性物质。 他们的灰烬也被 PA 农业部归类为认证肥料，这意味着它可以安全地用于农作物。 PA DEP 还与 Stronghold 密切合作，以识别和处理任何需要立即关注的煤炭垃圾场。
除了帮助清理这个环境灾区，Stronghold 还帮助稳定了当地的能源网络。 Stronghold 是一家垂直整合的矿工。 这意味着他们拥有自己的电力资产和数据中心，并且产生的电力永远不会离开设施。 唯一的例外是当公司被要求在短缺期间向电网提供能源时。 由于他们的运营能够 24/7 全天候运行，Stronghold 能够在瞬间将能源流从他们的矿工重定向到电网。 如果一个典型的发电厂处于离线状态并被要求为电网供电，则最多可能需要 24 小时才能上线，而 Stronghold 可以立即采取行动。
仅在美国，每年就产生超过 3 亿个废轮胎。 这相当于每天每秒都会丢弃九个废轮胎。 这一令人震惊的统计数据并未考虑未通过轮胎制造商严格安全标准的报废轮胎，这可能导致近 10% 的产量损失。 美国轮胎制造商协会在 2019 年报告称，近 76%（低于 2013 年的 96%）的废旧轮胎被回收成橡胶改性沥青、景观覆盖物和轮胎衍生燃料等产品，其余 14% 送到垃圾填埋场。 轮胎衍生燃料是燃烧轮胎发电的一个花哨术语，它占“回收”轮胎的 49%。 这个过程不被美国环境保护署 (EPA) 视为回收过程，但被接受，因为它是让轮胎堆积在垃圾填埋场的更好选择。
虽然自 2013 年以来产生的废轮胎数量平均每年增加 7%，但回收的废轮胎总数平均每年下降 3%。此外，美国仍有 5600 万条废旧轮胎储存在垃圾填埋场。显然，在过去六年中，轮胎废弃物问题的进展停滞不前。为了继续取得进展，需要新的、更可持续和经济上可行的市场来激励废轮胎清理工作。
Product Recovery Technology International (PRTI) 是一家对传统轮胎回收流程进行创新的公司。 PRTI 正在通过他们新发明的称为 PRTI Thermal DeManufacturing 的工艺改变废轮胎的处理方式。这一过程使 PRTI 能够通过近乎零浪费、对环境有益且对收入有利的回收过程将轮胎分解成有用的工业商品。该过程使用精心管理的温度和压力将橡胶分解成油、碳、钢和能量。除能源外，通过该过程生产的商品随后被转售。回收过程产生的能量使 PRTI 能够自给自足，利用电力来运行回收操作，并为内部比特币矿工提供动力。这实质上将 PRTI 变成了一个废物能源比特币矿。采矿产生的额外收入也使得从更远的距离用卡车装载轮胎进行回收利用在经济上是可行的。
PRTI 流程的模块化设计使他们能够轻松地扩大运营规模并在世界各地建立新的站点，更靠近废轮胎的来源。 他们在北卡罗来纳州的一个工厂生产约 6.15 兆瓦的能源，相当于大约 20 英亩的太阳能农场。
PRTI 还直接与轮胎制造商合作，卸载未通过制造和安全标准的轮胎。 PRTI 计划在美国再开发 171 家工厂，旨在将美国的废物转化为有价值的商品，消除燃烧、掩埋和打磨轮胎的需要。
与全球能源消耗总量相比，比特币矿工消耗的能源可以忽略不计，其中超过三分之一的能源来自可再生能源。矿工不是与传统的能源消费者竞争，而是寻找经常搁置或浪费的廉价能源。许多公司已经开发出创新方法来利用搁置或浪费的能源，同时也对环境产生积极影响。例如，像 Crusoe Energy、Stronghold Digital Mining 和 PRTI 这样的公司经常被媒体歪曲，并因其一阶效应（将二氧化碳释放到大气中）而受到批评，而忽视了二阶效应的重要性（提供通过减少有害温室气体和防止土地、水和空气质量进一步恶化来提供环境友好型服务）。
比特币的能源消耗是可以量化的，现在，它潜在的积极环境影响也变得可以量化。有一天，比特币有可能完全依靠可再生能源运行，但在那一天之前，比特币矿工将继续通过创新解决方案寻找最便宜的电力来源，这些解决方案将未充分利用或浪费的能源添加到比特币能源组合中。仅这些创新就足以证明比特币对某些人的能源消耗是合理的，但最终，比特币的合理性取决于人们是否相信它的能源消耗为社会增加了价值。归根结底，价值是主观的。
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