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比特币挖矿的绿色革命:可持续发展的新纪元

· 阅读需 10 分钟
Dora Noda
Software Engineer

每隔 10 分钟,就会有一个区块被开采。自 2009 年以来,这种节奏从未改变 —— 但驱动它的能源却发生了变化。根据剑桥替代金融中心(Cambridge Centre for Alternative Finance)的数据,比特币历史上首次有超过一半流入挖矿硬件的电力来自可持续能源,跨越了 52.4% 的门槛。困扰了比特币十年的“环境灾难”论调正与一系列令人尴尬的事实发生碰撞。

从煤炭到电流:能源结构如何转型

三年前,情况截然不同。2022 年,煤炭供应了比特币挖矿能源的 36.6%,而可再生能源占比不足 38%。如今,这些数字基本发生了互换。煤炭占比已降至 8.9%,而仅可再生能源(不含核能)就占到了总能源结构的 42.6%。加上核能 9.8% 的贡献,可持续能源支撑了全球 52.4% 的算力。

主要驱动力是水电,占比 23.4%,是最大的单一可再生能源。风能紧随其后,占比 15.4%,太阳能占比 3.2% 且正在上升。在化石能源方面,天然气已取代煤炭成为主要燃料,占比 38.2%。虽然天然气仍属于碳密集型能源,但与煤炭相比,其每千瓦时的排放量大约减少了一半。

这种转变并非偶然。在中国禁令后的迁移中,矿工分散到了拥有丰富水电(巴拉圭、挪威、不列颠哥伦比亚省)和风能(西德克萨斯、爱荷华州)的地区。经济逻辑很简单:可再生能源日益成为地球上最便宜的电力来源,而比特币挖矿凭借其地理位置灵活性和可中断的负载特性,在消耗这些能源方面具有独特优势。

硬件革命:9.5 J/TH 及其持续下降

能源来源只讲了一半的故事,另一半是效率。比特大陆(Bitmain)的 Antminer S23 Hydro 自 2026 年第一季度开始出货,实现了每 T 算力 9.5 焦耳(J/TH)的效率 —— 这在短短四年前是难以想象的,当时领先的机器运行效率还在 25 J/TH 以上。

旗舰型号 S23 Hydro 提供 580 TH/s 的算力,功耗为 5,510 瓦。其机架式兄弟型号 S23 Hyd 3U 在同样的 9.5 J/TH 效率下,单台设备可输出 1,160 TH/s。浸没式冷却变体以微小的效率损失(12 J/TH)换取了在炎热气候下更简单的热管理。

综合来看,这意味着:随着旧一代机器的退役,理论上只需更少的电力就能维持 2025 年底约 211 TWh 的全球算力。或者 —— 这也是目前实际发生的情况 —— 网络算力在攀升,而能源消耗的增长速度比预想的要慢。每一代硬件实际上都是一次减碳事件,甚至还未考虑到电网本身的绿色化进程。

每枚比特币消耗 854,400 kWh:透视这一数字

在 2026 年,开采一枚比特币大约需要 854,400 kWh 的电力。孤立来看,这个数字听起来很惊人,批评者的质疑也不无道理。但背景信息至关重要。

按美国全国平均商业电价 0.141 美元/kWh 计算,这些电量的成本约为 120,000 美元 —— 与比特币价格接近,几乎没有利润。但大规模矿工不支付零售价。通过签署 0.04–0.06 美元/kWh 的直接购电协议,每枚币的电力成本可降至 34,000–51,000 美元,在当前价格下创造了健康的利润空间。

更重要的是,这些电力的来源正在发生变化。如果 52.4% 的挖矿电力是可持续的,那么每枚比特币的能源足迹中约有 448,000 kWh 来自零碳或低碳能源。与 2022 年相比,这是一个显著的变化,当时在总消耗较低的情况下,每枚币的可持续份额接近 320,000 kWh。

德克萨斯州:从对手到盟友

没有哪个司法管辖区比德克萨斯州更能说明矿工与电网关系的演变。该州的电网运营商 ERCOT 拥有全球最集中的比特币挖矿设施,双方的关系已从谨慎共存发展为积极合作。

德克萨斯州现在强制要求加密挖矿注册和电力需求报告。但真正的亮点在于需求响应。在极端天气事件中 —— 如 2022 年的冬季风暴“尤里”、2023 年夏季的热浪、2024 年的冬季风暴“海瑟” —— 矿工迅速削减了运营,在居民消费者最需要的时刻将数千兆瓦的电力释放回电网。

这并非出于利他主义,而是经济驱动。矿工通过参与 ERCOT 的辅助服务市场赚取收入,在用电高峰期停机即可获得补偿。其结果是形成了一种灵活的负载,既稳定了电网,又在非高峰时段将原本会被浪费的产能转化为收益。

规模相当可观:2025 年,大型灵活负载客户(包括挖矿业务)在 ERCOT 上的预估消耗量为 540 亿 kWh,比 2024 年增长了近 60%。然而,电网并网申请总量已激增至 226 GW —— 约为 2024 年底记录的 63 GW 的四倍。这种增长目前大部分来自 AI 数据中心,占新电力申请的 73%。讽刺的是,矿工最终可能成为更利于电网的邻居,因为他们愿意在 AI 设施通常无法配合的情况下削减用电。

欧洲的监管杠杆:MiCA 与强制性披露

虽然德克萨斯州通过市场机制激励良好行为,但欧盟正在采取监管手段。在 MiCA(加密资产市场法案)下,任何每年消耗超过 500,000 kWh 的挖矿业务或加密资产服务提供商都必须披露详细的可持续性指标。

要求的报告内容包括总耗电量、源自可再生能源的份额、每笔交易的能源强度以及归属于共识机制的温室气体排放量。这些披露必须遵循与欧洲可持续发展报告标准(ESRS)相一致的方法。

这些规则从 2025 年底开始分阶段实施,并于 2026 年年中全面执行,建立了一个强大的透明度机制。在欧洲市场运营或为其提供服务的矿工面临一个选择:要么展示可靠的可持续发展概况,要么面临被合规交易所除名的风险。这是第一个将加密市场准入与环保表现直接挂钩的主要司法管辖区——它产生的数据将使“洗绿”行为变得更加困难。

超越挖矿:伪装下的电网基础设施

比特币挖矿能源演变中最容易被低估的方面是其作为电网基础设施的新兴角色。在可再生能源充足但具有间歇性的地区——如西德克萨斯州的风能、北欧的水电、四川雨季的过剩电力——挖矿提供了“兜底购买者(buyer of last resort)”,防止了清洁能源的弃电。

如果没有像挖矿这样灵活的需求,多余的可再生能源发电就会被白白浪费。风力涡轮机被迫停转,水库泄洪,太阳能电场被限电。挖矿吸收了这些盈余,通过为原本可能面临负电价的发电企业提供保障性收入,有效地补贴了可再生能源的建设。

这种“电网电池”功能正日益受到能源监管机构和公用事业公司的认可。具有需求响应能力的挖矿业务起到了与工业电池存储相同的稳定作用——但它们通过比特币产生收入,而不是向纳税人收费。

展望未来:迈向 60% 及更高水平

多项趋势表明,可持续能源的份额将继续攀升:

  • 硬件效率提升:降低了单位算力的功耗要求,使整个网络的边际节能效果产生复利
  • 搁浅可再生能源的货币化:吸引矿工前往清洁能源过剩的地点,进一步改善能源结构
  • 监管压力:来自 MiCA 及类似框架的压力惩罚了碳密集型业务,产生了筛选效应
  • 减半后的经济学:2024 年 4 月减半后,只有效率最高的矿工才能生存,而效率与获得廉价可再生能源的能力密切相关
  • 企业 ESG 承诺:Marathon、Riot 和 CleanSpark 等上市矿企明确将 100% 可再生能源运营作为目标

这一轨迹并非线性的,也可能会出现挫折——例如在能源价格失调期间,燃气挖矿可能会激增。但结构性激励措施坚定地指向一个更绿色的网络。

叙事鸿沟

比特币挖矿可持续性转型中最引人注目的地方在于,公众舆论几乎没有跟上步伐。“比特币煮沸海洋”的论调植根于 2021 年的数据,当时以煤炭为主的中国挖矿占据主导地位。尽管底层现实已发生根本性转变,这种论调在主流媒体和政策圈中依然根深蒂固。

剑桥大学的数据、MiCA 的披露以及 ERCOT 的电网合作伙伴关系都在讲述同一个故事:2026 年的比特币挖矿与 2021 年相比已是截然不同的事物。这并不意味着它在环境上是完全无辜的——47.6% 的化石燃料使用率依然很高,每年 211 TWh 的耗电量无论来源如何都值得审查。但其发展的方向是明确的,且变化的速度超出了大多数预测。

对于一个建立在去信任化验证基础上的行业来说,可持续性问题越来越多地由数据而非叙事来决定,这倒也十分契合其本质。


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