BTC、 ETH等五大币种耗电总和与荷兰相当，POW是环境黑洞？

译者注：作者Tim swanson通过估算得出，当前比特币网络的耗电量可能与奥地利整个国家相当，而比特币现金（BCH）网络所耗电量介于摩尔多瓦和柬埔寨之间，以太坊网络所耗电量介于瓜地马拉和爱沙尼亚之间，莱特币网络所耗电量介于摩尔多瓦和柬埔寨之间，门罗币网络所耗电量介于海地和塞舌尔之间。在作者看来，工作量证明（POW）币种所创造的价值，无法匹配它们消耗的资源，因此它们是一个个环境黑洞。

我最近在Twitter上创建了一个帖子，主题是关于比特币区块链网络究竟消耗了多少电能。

这篇文章的第一部分，对该帖子稍加了一些修改。

本文的第二部分，则探讨了关于比特币现金（BCH）、以太坊（ETH）、莱特币（LTC）以及门罗币（XMR）网络的耗电情况。

背景

在原来的帖子当中，我解释了为什么POW无法兼顾安全与能源消耗。

你不能同时说：（1）比特币（按哈希量来衡量）是“最为安全的公链”，（2）矿工们并不消耗大量的能量来实现这一目标。

PoW最大化的根本问题在于，它希望有一个免费的能量午餐。

所有工作量证明机制的区块链，都依赖于资源消耗，以此保护其网络免受恶意攻击者的攻击。因此，资源密集度较低的网络，自动成为了安全性较低的网络。关于这个话题，我几年之前就有过详细讨论。

第1部分：比特币

最近有人让我解释比特币电力消耗背后的数学原理，下面是使用公知数字的简单模型：

1. 当前比特币网络的算力大约为 50 exahashes/s 。
2. 市场上最常见的挖矿硬件仍然是S9蚂蚁矿机，其算力平均值为13 terahashes/s 。

换算一下，今天比特币全网的算力大约为50,000,000 terahashes/s , 也就是相当于3,846,000台S9蚂蚁矿机的算力……是的，超过300万台S9矿机。

虽然市场上还有其他的硬件，其中包括一些最新的、更节能的矿机产品，但使用 S9来估算依旧是一个很好的方法。

市场上，绝大多数的机器都是7＊24小时工作的，计算能量消耗的数学公式如下：

1. 在实践过程当中，一台S9的功率约为1500瓦。
2. 所以每天每台机器的耗电量为 1,500 x 24 = 36kWh 。

在一个月内，一台S9将消耗掉1,080千瓦时的电量。

因此，如果你乘以3846000台机器，你就会发现，比特币网络所耗电量相当于一个国家的用电量。

1. 当前，比特币网络一天所耗电量为：1亿3840万千瓦时。
2. 如果不考虑增长，一年的耗电量为：505亿千瓦时。

为了更好的对比，每年约505亿千瓦时的用电量，使得比特币网络的耗电程度排在了 阿尔及利亚 以及希腊这两个国家之间，位列全球第47位。

但是，这个估算可能只是很保守的结果，因为它并没有把矿场冷却系统所耗电力计算在内，此外，一些相对陈旧的ASIC矿机设备，它们的耗电量要大于S9 。

那又怎么样呢？

普华永道的一位研究人员最近分析认为，比特币网络的用电量高于奥地利的水平，目前奥地利位列全球用电量第39位。同样地，普林斯顿大学的一位计算机科学教授估计，比特币挖矿所耗电力几乎占到了世界能源消耗的1%。

或者换个角度来看：比特币网络所耗电量和发达国家奥地利相当，而后者每年的经济活动会产生4,150亿美元。

根据Chainalysis最近的分析，六月份，比特币网络大约只处理了价值7000万美元的实际支付交易。并且每次交易的成本（50美元），高于2017年11月之前的任何一个时间点。

你不必成为一名嬉皮树的拥抱者（我就不是），我们可以很清楚地看到，工作量证明区块链（例如比特币及其衍生物）目前消耗的资源，其价值要比它们创造出来的价值要更多。然而，这些消耗还仅仅是电力成本。

实际的耗费资源，还不包括数百万ASIC矿机（每12个月）淘汰成为电子垃圾所带来的浪费，此外还有劳动力成本、建筑租金或运输费用等。

图一 ：除了电子废物之外，很多矿场最终会堆满废弃的纸板箱和聚苯乙烯泡沫塑料。（来源）

第二部分：比特币现金（BCH）

比特币的用电测算模型几乎可以完全应用到比特币现金（BCH）的身上。这是为什么呢？因为它们都是使用了相同的SHA256工作量证明算法，因此，同样的矿机设备，也可以参与到比特币现金（BCH）的挖矿活动当中。

那么，比特币现金网络的用电量是怎样的呢？

过去一个月当中，比特币现金网络的算力大约在4 - 4.5 exahashes/s 。那么我们就取中间值4.25 exahashes 。

注：比特币现金网络的算力比比特币网络少了一个数量级，所以你已经猜到了它的用电量。但无论如何，我们还是动手运算一下。

一台S9矿机算力约为 13 TH/s，BCH网络4.25 EH/s 算力换算一下等于425万 TH/s 。

也就是说，比特币现金网络的算力大约是327,000 台S9矿机所提供的。

同样的，这些机器也是7*24小时工作，每台机器每天大约消耗36千瓦时的电量。

每个月，一台S9的用电量为1080千瓦时。

1. 327,000台S9的用电量为；每天1177万千瓦时。
2. 每年的数据则是43亿千瓦时。

为了更好的对比，比特币现金网络的用电量相当于哪个国家呢？

大约排在了 摩尔多瓦 和 柬埔寨 之间，位列124位。

那摩尔多瓦和柬埔寨的电力消耗，会产生多少经济活动呢？根据多个数据来源，柬埔寨的年GDP为220亿美元，而摩尔多瓦的年GDP为80亿美元。

相比之下，根据Chainalysis的数据，今年五月份，比特币现金网络（BCH）处理的商业支付仅仅为370万美元，低于三月份1050万美元的高点。

此外，比特币现金网络的能量消耗可能也是个低估值，原因同上面类似。

这表明，尽管人们对比特币和比特币现金等密码货币产生了兴趣，但除了囤积、投机以及非法的暗网市场之外，市场几乎没有真正的商业活动。在实际情况当中，囤积和失去私钥是无法区分的，因此也可以被移除。

加密货币真的会像倡导者所声称的那样，被主流人群所接受吗？

图二：(比特币挖矿设备废弃电源，来源)

第三部分：以太坊

那以太坊网络的表现呢？

过去一个月，以太坊网络的算力值一直徘徊在300 TH/s附近。

在撰写本文时，以太坊网络的主要算力，仍然来自于大型GPU矿场。当然也可能存在拥有制造人才及资金的小型团队在私下使用ASIC设备，但至少今年夏天，面向消费者的以太坊ASIC硬件设备并没有出现。

根据估算，以太坊网络算力是由1000万张显卡在提供运算，而用ASIC取代，可能需要超过一年的时间... 假设价格稳定的情况（然而当起市场币价波动是很大的，任何东西都不稳定）。

为了便于说明，如果整个网络的设备都切换到最高效的Innosilicon A10（下个月推出），会发生什么呢？

Innosilicon的顶级设备，其目前的算力为485 MH/s，功耗为850 瓦。

那以太坊网络消耗的电力会是怎样的呢？

当前，以太坊网络的算力是300 TH/s ，大约为300,000,000 MH/s 。

快速运算一下，就相当于618,557 台 A10 设备。

同样，每台机器的功耗为850 瓦。

1. 那么，一天内，一台A10矿机的耗电量为：20.4千瓦时。
2. 一个月的耗电：612千瓦时。

那么，618557台A10机器在一天内会消耗多少电呢？

1. 每天约为1260万千瓦时 。
2. 每年约为46亿千瓦时。

这个耗电量大约位于 阿富汗 或 澳门 之间。然而……

在你给出“以太坊和比特币现金网络耗电量几乎相当”这个结论之前，请注意，上面的估算法是最低值，因为其使用的是最高效的挖矿设备（甚至还没有到达消费者的手中）。

实际上，以太坊网络的总耗能可能是以上估值的两倍。

什么原因呢？

这是因为，当前以太坊网络近1000万GPU的效率要比A10设备低得多。

例如，一台空气冷却的 Vega 64设备，其算力约为41 MH/s，功耗为135 W，而它的效率就远远低于A10。

如果以太坊网络算力都是由一些最高效的GPU（ Vega 64）组成，那么耗电数字就大不相同了。

通过计算，300,000,000 MH/s除以41 MH/s，就相当于732万Vega 显卡设备，这更符合1000万GPU设备的估算值。

1. 一台Vega 64设备每天消耗掉电力为3.24千瓦时；
2. 那么一个月的耗电量为77.7千瓦时；

则732万台等效Vega设备的耗电量为：

1. 1天2371万千瓦时；
2. 1年86亿5000万千瓦时；

这就使得以太坊网络的耗电量排到了 瓜地马拉 和 爱沙尼亚 之间，位列全球第100位。

就经济活动而言，瓜地马拉的GDP约为750亿美元，爱沙尼亚的GDP约为260亿美元。

而以太坊网络的经济活动呢？

与比特币和比特币现金不同， 以太坊的既定目标是成为一个“防审查”的世界计算机 。虽然该网络能够传输资金（ETH）,但它的设计目标并不是作为电子现金支付平台，而电子现金支付平台，正是比特币最初被构建的目的。

因此，尽管商家们可以且确实在接受ETH这种支付方式，但更为精确的标准衡量，是其Dapp的用户数量。

目前市场上有几个网站可以估计以太坊的dapp日常活动用户：

1. State of the Dapps目前估计，以太坊dapp的日活用户为8930，通过Dapp的日ETH交易量为8250 ETH。
2. DappRadar的估算结果类似，当前以太坊日活dapp用户数为8370，通过Dapp的ETH日交易量为8250 ETH。

截至目前，市场上最流行的dapp是 去中心化交易所（DEX） 以及 MLM资金盘游戏 ，也就是说，以太坊网络所产生的经济活动不可能相当于瓜地马拉或爱沙尼亚的经济活动。

Dominic Williams给出了一些数据，谈到了更多关于矿工收入的估算值以及二氧化碳产量的估算值。请参阅脚注6。 图片

图三：（据Malachi Salacido表示，他们现在正在建造一个10兆瓦的矿场）

第四部分：莱特币

如果你在过去几年里一直有阅读我的博客，你可能看到过我所撰写的2013年及2014年莱特币挖矿指南。

如果没有的话，其实莱特币的数学模型与比特币及比特币现金（BCH）非常相似。从挖矿的角度来看，莱特币和比特币及比特币现金的最大区别在于，它使用了一种名为scrypt的算法，这使得莱特币更抵抗ASIC。

然而，这种“抵抗”并没有持续太久。

截至今天，莱特币网络的主要算力，来自于不同供应商所生产的几种ASIC挖矿设备，其中最为流行的一种设备，是来自比特大陆的L3+，它基本上与L3相同，但其功耗和算力都提升了两倍。

让我们来简单计算一下。

在过去的一个月里，莱特币网络的算力大约为300 TH/s （3亿MH/s）

根据评测，L3+矿机的功耗为800 W，其算力为500 MH/s。

那么，莱特币网络的算力约为600,000 台L3+设备所提供。

1. 1台L3+矿机，其每天所耗电力为19.2千瓦时。
2. 所以60万台L3+每天消耗1150万千瓦时电力。
3. 每年消耗42亿千瓦时电力。

这个数字，基本和比特币现金网络相当。

因此，莱特币的耗电量在 摩尔多瓦 和 柬埔寨 之间，位列全球第124名左右。

同样的，这个估算值也是很保守的，其假设网络都是使用了最为流行的 L3+矿机，但据我们所知，目前市场上还有其他低效率的莱特币 ASIC矿机在运行。

那莱特币的经济活动呢？

虽然社交媒体上有一些有声望的莱特币信徒，但在过去的一年当中，并没有多少人把莱特币用于任何商品或服务的支付。

我们可以看到，过去的18个月当中（除了去年年底的泡沫期），莱特币网络每天的交易量基本保持不变。在你用喷子账户来激怒我之前，请思考一下LitePay为何会在发布前就崩溃，部分原因是莱特币仍然缺乏一个强大的商业生态系统。

换言之，尽管商家支付处理器提供了一些支持，但莱特币在当前的使用情况，可能还不及比特币及比特币现金网络。

图四：（Genesis Mining挖矿设备，以及宙斯scrypt挖矿设备 ，来源 ）

第五部分：门罗币

门罗币的计算模型与以太坊相似，因为它也是由GPU主导的。

事实上，今年早些时候，为了阻止ASIC矿机的应用，很多门罗币开发者说服了社区，分叉了门罗币网络。这导致门罗币出现了分叉，而目前门罗币网络的算力，基本上是由高端GPU提供的。

为了撰写这篇文章，我们研究的是具有更高算力的分叉链XMR。在过去的一个月里，XMR链的算力徘徊在475 MH/s 左右。

只有475 MH/s ？ 这算力听起来是非常低的，但实际上门罗币的电力消耗也是很大的。

例如，MoneroBenchmarks列出了数百种不同的系统配置及相应的算力值。类似地，还有其他独立的测试系统提供关于算力的公开信息。

我们采用上面提到的 Vega 64设备，基于调整，它在门罗币网络的算力表现值为2000 hashes/s , 功耗大约为160 W。

简单计算一下：

1. 当前门罗币网络的算力为475,000,000 hashes/s ，单个Vega 64的算力为2000 hashes/s。
2. 那么整个网络就相当于237,500台Vega 64设备。
3. 每台Vega 64 设备的耗电量大约为每天3.84千瓦时。
4. 所以237500台Vega 64设备每天耗电912,000千瓦时。
5. 一年的耗电量为：3亿3200万千瓦时

3.32亿千瓦时/年的数据同样也是一个保守估值，理由和以太坊网络类似。

因此，门罗币网络的实际用电量更接近于 海地 与 比塞舌尔 之间，甚至会更高。 注：海地经济总量为84亿美元，塞舌尔国内生产总值为15亿美元。

那门罗币的经济活动呢？

很多门罗币爱好者喜欢把门罗币当作是一种隐私密码货币。一些核心开发者更是公开宣称，“门罗币是暗网市场的最佳货币”，无论情况如何，与上述四种情况相比，从过去一年门罗币平淡的交易量来看，目前它可能最不适用于商业活动。

图五： （多伦多门罗币矿场影像，现已被删除）

总结

以上的五个例子，展示了工作量证明币种的耗电量情况。此外，市场上还有数百种活跃的PoW币种，它们所耗电量的价值，与其在支付或商业中所产出的价值不成正比。

本文没有深入研究用于冷却挖矿设备的额外资源（例如，空调），或者多年来为各种矿场提供的补贴。并且文章还没有考虑到每个网络每天用于传播区块的数千个验证节点所消耗的电力。

此外，我们也没有列入数百万矿机设备的折旧或报废成本，例如矿机使用的DRAM、CPU、GPU、ASIC、网络芯片、主板等，这些半导体几乎都成了电子废物。对于基于ASIC的系统而言，通常唯一被重复利用的是PSU（程序存贮单元），但是这些最终也会因为持续的满存贮使用而失效。

综上所述，截至2018年8月下旬：

1. 比特币区块链网络所耗电量可能与奥地利相当，甚至会更高；
2. 比特币现金区块链网络所耗电量介于摩尔多瓦和柬埔寨之间，但可能会更高；
3. 以太坊区块链网络所耗电量介于瓜地马拉和爱沙尼亚之间，但可能会更高；
4. 莱特币区块链网络所耗电量介于摩尔多瓦和柬埔寨之间，但可能会更高；
5. 门罗币的其中一条分叉链网络所耗电量介于海地和塞舌尔之间，但可能会更高；

总而言之，这五个网络所耗电力总和，可能相当于荷兰的规模，特别是考虑到ASIC矿机的报废情况以及其他成本，这一数字可能会更高。

而荷兰，是世界上第十八大经济体，年产8250亿美元。

我知道很多密码货币爱好者会说，这不是一个公平的对比。

自18世纪以来的发展及工业化历史，就是一个关于人类如何提高单位能源的生产率和效率的故事。

而工作量证明（POW）币种，目前它们正在做着相反的事情。随着币价的上涨，这会激励矿工使用更多的资源，而不是更少的资源，POW不会提高生产力（例如，用相同水平的投入，创造出更多的产出）。这就是 红皇后效应 （指世界上的优秀人才为了胜出，无不拚命地在充实自我，大家的水准越来越高，但是不管有多拚命，相对位置似乎变动不大。）

多年来，工作量证明（POW）的倡导者以及宣传组织（例如 Coin Center）一直宣称：网络能源消耗将会下降，或者会被可再生能源所取代。

但这绝不可能通过设计来实现：随着PoW币种的价值增长，矿商将投入更多的资金来赢取这些Token。这就是当前所发生的，这就是为什么随着时间的推移，每个POW币种的总电力消耗会增加，而不是在减少。而作为一种副作用，密码货币矿业公司们正在进行着IPO活动。

记者们，如果你们打算写关于这个话题的未来故事，那么就用最常见的挖矿硬件来查看和分析它。这些数字是公开的，不容易被驳回。同样值得关注的是魁北克、普拉茨堡、华盛顿州、中国以及其他地方的挖矿限制及禁令。

有些人可能会反驳说：当前传统金融业存在着巨大的浪费，消除这些低效，需要经历几十年的考验。然而，在这篇文章中，并没有大型银行在建设几十个数据中心，并用一次性使用的ASIC矿机来填充它们，这些ASIC矿机负责连续地生成随机数，正如工作量证明币种所做的事。这将被正确地标记为浪费。

事实上，根据美联储提供的数据：

总的来说，美国PC系统每天处理大约6亿笔交易，价值超过12.6万亿美元。

尽管美国金融体系整体效率低下（不公平）。但总体服务提供商每天的交易量仍然比目前所有主要的PoW币种，多处理三个数量级以上的交易，而这仅仅是一个国家。

当然，反对者也会提出类似闪电网络这样的东西，然而，在撰写本文时，闪电网络除了一些行业网站上喷涂的虚拟涂鸦之外，它并没有实现任何可测量的牵引力。

交易量不足与交易成本过高的差距会缩小吗？这一切归功于用途吗？目前，世界正在集体补贴几十个由投机驱动的小经济体，这些经济体的总用电量与第18大实体经济相当，但几乎不生产任何有形的价值作为交换。

如果所有的挖矿设备，奇迹般地转移到可再生能源呢？

Izabella Kaminska简洁地描述说，这还无法解决环境影响问题：

“可再生是置换的。比特币网络所使用的可再生能源，仍然是不可再生的，它不被更多必要的日常基础设施所使用。由于传统的全球能源消费仍在上升，这就确保了对陈旧系统的需求持续增加。”

Kaminska谈到，今年四月份，澳大利亚一座曾关闭的煤电厂宣布，其为一家密码货币矿业公司而重新开放。就在今天，来自蒙大拿州的一位参议员警告说，关闭一家煤电厂，可能会危害到蓬勃发展的比特币挖矿行业。

人们仍然可能对密码货币感兴趣，同时他们也应该认识到，工作量证明币种，是一个个环境黑洞。