与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

比特币使用多少能量?

根据剑桥大学“第三全球加密资产基准研究”的数据,我们可以计算出:在2021年6月中国禁止比特币挖矿和7月中国挖矿外流之前,比特币网络的碳强度约为每千瓦时420克二氧化碳。

如下图所示,剑桥研究报告(第27页)中的图17显示了世界各地矿工的典能量。

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

除中国外,比特币矿业委员会(BMC)(以下)的最新数据显示,超过三分之二的成员(占网络散列率的近三分之一)使用低排放能源,而全球比特币矿业公司目前估计其56%的能源需求来自可持续能源(太阳能、风能、水力、,核地热和其他“可再生能源”)。

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

根据加利福尼亚大学伯克利开发的ccn模计算总碳排放量,我们可以计算出一个相对较新的全球开采剖面和碳强度数据,即每千瓦时二氧化碳为280克。

(白泽注:使用CCN模,主要取决于能源结构、工业部门、设施数量、员工数量、年收入、设施面积等因素。)

根据假设的发电结构和下图中IPCC碳强度数据的第50个百分点,我们可以得出结论,比特币的碳强度急剧下降。这是将大部分网络从煤炭转移到天然气的结果,这将比特币的碳强度降低了三分之一。

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

可以看出,自从中国禁止比特币挖矿和矿工外流以来,比特币的碳强度降低了三分之一,从419降至280,主要原因是从煤炭转向了更清洁的天然气。比特币与全球一次能源生产的比较表明,比特币的碳强度不到一半,比世界电网低40%以上。

所以现在我们知道比特币的碳强度是每千瓦时280克二氧化碳(或每太瓦时28万吨二氧化碳),而比特币每年使用79太瓦时,我们可以很快得到221万吨二氧化碳的年排放量。

比特币与建筑行业相比的能源使用

联合国全球建筑和施工联盟(全球ABC)在其年度“全球建筑和施工状况报告”中提供了建筑和施工部门的详细数据。下图来自2020年报告,基于国际能源协会(IEA)“世界能源统计和平衡数据库”和“能源技术展望”报告的数据。

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

能源技术展望报告指出,“2019年全球一次能源消耗将达到144亿吨石油当量(mtoe)”,330亿吨温室气体(GHG)与化石燃料有关。由于全球疫情,2019年全球燃料能源发电量预计将在2020年降至30.6 GT。非化石燃料能源生产也将产生温室气体。2019年,全球二氧化碳总排放量将达到36440吨。

【白泽注:油当量是根据标准油的热值调整计算的各种能源量的换算指标;千兆吨(GT)是重量单位,1gt=1千兆吨=(10)吨的九次方]

保守地说,保守地说,我假设联合国采纳了国际能源机构33千兆吨的数字。为此,38%的排放量相当于12540吨二氧化碳。联合国全球建筑和施工联盟(全球ABC);据指出,“全球建筑运营的最终能耗约为130埃杰(能源单位:爱娇)[约36111太瓦时],约占最终总能耗的30%,21埃杰[约5833太瓦时]用于建筑和建筑物或总需求的5%”。

比较比特币的能耗:

  • 非住宅建筑:9330太瓦时
  • 住宅楼:26481太瓦时
  • 建造:5833太瓦时
  • 行业总能耗:40830TWh
  • 比特币:79twh,占建筑业的0.19%
  • 部门总排放量:12735 mtco2
  • 比特币:2210万吨二氧化碳,占建筑业的0.18%
  • 部门碳强度:330.6 g/kWh(比比特币强度高约20%)
与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

比特币与运输的能源使用

根据国际能源署(IEA)提供的运输业能源消耗详细数据,以下为运输业的排放数据,单位为MT CO2(MT:ton,CO2:CO2),行业规模以百分比形式显示在以下括号内:

  • 道路客运车辆(包括公共汽车):3643(45%)
  • 道路货运车辆:2406辆(29.7%)
  • 运费:858(10.6%)
  • 航空:937(11.6%)
  • 铁路:78(1.0%)
  • 其他:174(2.1%)
  • 总排放量:8096公吨二氧化碳
  • 比特币:2210万吨二氧化碳,占运输业的0.28%

关于更具体的能源数据,美国能源信息管理局(EIA)在其《2016年国际能源展望》中提供了以下数据,如图所示。

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

EIA还在其《2016年国际能源展望》第131页提供了一些行业信息,表明能源消耗和排放的百分比非常相似。例如,道路车辆占交通能耗的46%,排放量的45%。航空运输占能源使用量的12%和排放量的11.6%。

使用上述比率,并且2020年该行业的总能源使用量为118四BTU,即34582 TWH,我们得到以下结果:

  • 小巴:15424太瓦时(44.6%)
  • 航空运输:4046太瓦时(11.7%)
  • 巴士:1321太瓦时(3.8%)
  • 其他运输:859太瓦时(2.5%)
  • 道路货运车辆(重车辆和其他卡车):8059 TWH(23.3%)
  • 海运:4063太瓦时(11.7%)
  • 铁路:793太瓦时(2.3%)
  • 总能耗:34582太瓦时
  • 比特币:79太瓦时,占运输业的0.23%
  • 部门碳强度:每千瓦时234克二氧化碳(比比特币低16%,比世界电网低50%)
与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

比特币与医疗保健的能源使用

《欧洲公共卫生杂志》(European Journal of public health)在2020年9月发表的一篇被广泛引用的文章《医疗的气候足迹:卫生部门的贡献和行动机会》(the climate footprint of health:contribution and action opportunities of the health sector)表明,在全球范围内,医疗的气候足迹相当于全球净收入的4.4%。排放量基于43个国家的详细数据,包括美国、欧盟和中国,这些国家占卫生保健总足迹的一半以上。当然,4.4%的数字是平均数。根据数据分析,柳叶刀医生指出,医疗保健只占英国排放量的3%,但美国占10%,澳大利亚占7%。

然而,4.4%的全球排放并不一定相当于4.4%的全球能源使用。正如我们刚刚从建筑业和建筑业(35%的能源和38%的排放——主要是由于钢铁和水泥的高强度生产)以及运输业(28%的能源和22%的排放——主要是由于车辆)中看到的,船舶和飞机中液体燃料的碳强度远远低于化石燃料(发电)。

一项研究得出结论,美国的医疗设施(医院、全科医生诊所等)每年消耗210太瓦时的能源,占美国商业建筑业总能源消耗的10.3%。lancet博士的另一篇论文,这次是关于英国国家卫生服务系统(NHS)的,表明建筑物中使用的能源排放仅占卫生保健系统总排放量的10.1%,如下图9所示。供应链和委托服务占66%;个人、车队和商务旅行占13.6%;其余10.3%来自麻醉气体、水和废物。这与国际数据没有什么不同,国际数据显示供应链占排放量的71%。

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

但这仍然不能给我们我们想要的答案:医疗保健需要消耗多少能源?我们已经知道,运输和热能的“碳强度”远低于化石燃料产生的电能(约250克CO2/kWh和500克CO2/kWh至1000克CO2/kWh),因此,我假设所有非旅游相关项目的全球平均电网为487 g CO2/kWh,交通相关项目的全球平均电网为250 g CO2/kWh。当我们这样做时,我们从1603公吨二氧化碳排放基础上获得了3716太瓦时的总能量(即全球364.4公吨二氧化碳排放量的4.4%),平均碳强度为431克二氧化碳/千瓦时。该图显示,医疗保健在能源使用方面比用于运输和航运的液体燃料更依赖于电网。相比之下,比特币仅使用了该能源的2.1%,仅排放了1.4%的二氧化碳,碳强度降低了35%以上

与银行业、金矿和军工业的比较

金融、保险、银行

它还依赖于由加利福尼亚大学(伯克利)开发的ccn模来计算银行业的总碳排放量。金融业每年排放13.68亿吨二氧化碳。虽然它没有明确提供能源使用数据,但它提供了排放源的良好分类。假设80%的排放来自运输,20%用于设施和采购。使用我们之前对医疗保健所做的相同方法,我们将假设旅行的碳强度为每千瓦时250克二氧化碳,采购和设施的碳强度为每千瓦时487克二氧化碳。

产生的能量分解如下:

  • 交通:4377太瓦时(88.6%)
  • 设施:309太瓦时(6.3%)
  • 购买:253太瓦时(5.1%)
  • 总能耗:4939太瓦时
  • 比特币:79 TWH,占金融和保险业的1.6%
  • 总排放量:1368 mtco2
  • 比特币:2210万吨二氧化碳,占金融和保险业的1.6%
  • 行业碳强度:277g/kWh(比比特币强度低约1%)

金矿开采

2020年,将开采约3500吨黄金,回收约1300吨黄金。据《黄金》杂志的分析师称。每公斤开采的黄金将产生20吨二氧化碳,消耗48.6兆瓦时的能源。然而,由于数据限制,他们忽略了进一步提炼黄金所需的能量。Deabar大学的一项新研究表明,这一数字应该接近于35吨二氧化碳的首饰,约占全球黄金需求的50%。假设精炼使用与回收类似的电力;因此,珠宝中每克黄金的开采和精炼总共需要79.9 MWh。每公斤回收黄金产生37吨二氧化碳,消耗31.3兆瓦时的能源。如果我们使用德保研究的数据并计算1750吨珠宝,2020年金矿业的总能耗将达到265太瓦时,产生145吨二氧化碳。

比特币:二氧化碳排放量2210万吨,占金矿开采量的15%

军工

根据五角大楼沃特森国际公共事务研究所公布的五角大楼燃料使用量、气候变化和战争费用,我们可以

可以看出,全球军工综合体约占全球温室气体排放量的5%,即每年约2500公吨二氧化碳。同样,我们面临着排放和能源问题,但幸运的是,我们的数据足够透明,能够做出有效的估计。我们知道,燃料消耗占能源消耗的11%,设施占6%,最后83%来自近2万亿美元的军事工业。我们甚至知道,美国国防部排放的57Mt二氧化碳来自207.45TWh的能源消耗,即每千瓦时约270克二氧化碳的碳强度——主要由燃料使用而非电力驱动。

与主要由人力和旅游驱动的金融部门相比,工业和制造业更受采购和设施的驱动。交通运输占金融业能源使用的80%。在制造业,这一比例接近25%。因此,我们有以下几点:

  • 军用燃料/运输用途:275公吨二氧化碳,1100太瓦时
  • 军事设施的使用:150公吨二氧化碳2308太瓦时
  • 军用燃料/运输用途:525公吨二氧化碳,2100太瓦时
  • 军事设施和采购目的:1550公吨二氧化碳,3183太瓦时
  • 总能耗:6691太瓦时
  • 比特币:79太瓦时,占军工综合体的1.18%
  • 总排放量:2500 mtco2
  • 比特币:2210万吨二氧化碳,或军工综合体的0.88%
  • 行业碳强度:每千瓦时374g二氧化碳(比比特币强度高约33%)

写在末尾

与其他主要行业相比,比特币的能源使用情况如何?

主要结论应该是比特币的能源使用在全球范围内是一个舍入误差。从碳强度的角度来看,每千瓦的排放量远低于金融、建筑、医疗、工业或军事。一些分析师预测,比特币的碳强度将从今天的每千瓦时280克二氧化碳增加到2026年的100克左右,2031年为零。也许最终,比特币的能源消耗问题将消失。

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