比特币未来会消耗多少能量？

比特币能源的争论几乎完全集中在比特币当前的能源消耗上，而很少考虑它未来可能如何发展。 在这篇文章中，我根据几种价格情景估算了比特币未来的能源消耗，并概述了交易费用和电价等因素的变化如何影响我的估算。

什么决定了比特币未来的能源消耗？

在深入估算之前，我们应该了解是什么决定了比特币未来的能源消耗。 最重要的变量是比特币价格、交易费用、矿工在电费上花费的收入百分比，以及矿工的平均电价。 在本节中，我将首先提供我在估计中使用的一般公式，然后解释每个变量。

比特币年能耗=BTC价格X（区块补贴+每块平均交易手续费）X每年区块数X矿工在能源上花费的收入百分比/矿业平均能源价格

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。 要了解原因，我们必须看看比特币挖矿行业的竞争格局。

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，其中包括他们的成本和利润率。 比特币价格上涨导致整个行业的矿工收入增加，这在短期内提高了矿工的利润率。 比特币挖矿是一个竞争激烈、进入门槛低的行业，丰厚的利润空间自然会吸引更多矿工前来应酬，导致能源消耗增加。

手续费

目前，大多数矿工很少关注交易费用，因为它们只占矿工总收入的一小部分。 因此，您可能会感到惊讶，比特币的交易费用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将获得以比特币计价的区块奖励。 比特币区块奖励由两部分组成：区块补贴和交易手续费。 区块补贴是新铸造的比特币，而交易费是作为区块内交易发送者支付给矿工的任何比特币小费。

根据 CoinMetrics 的数据，历史平均每个区块的交易手续费为 0.4 BTC，这只是当前区块奖励的一小部分。 交易费用在区块奖励中看似微不足道，但由于减半，其重要性将逐渐增加。 减半每四年发生一次，并将区块补贴减半。 我将在本文后面的部分解释减半对比特币能源消耗的影响。

我假设到 2040 年每个区块的交易费用将保持在 0.4 BTC。由于交易费用不变但区块补贴每四年减半，交易费用将逐渐成为区块奖励的更大份额。 据我估计，2040 年交易手续费将增长到区块奖励的 67%，区块补贴为 0.195 BTC，交易手续费为每个区块 0.4 BTC。

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比特币每个区块包含多少交易，而且它们的重要性在未来会进一步增长。

电费占矿工收入的百分比

比特币矿工将收入的一定比例用于能源，这个比例越高，行业的能源消耗就越大。 要估计到 2040 年这一百分比将如何演变，我们必须重新审视该行业的竞争性质。

在任何行业，费用都可以分为两个主要部分。 CAPEX（资本支出）和 OPEX（运营支出）。 对于比特币矿工来说，CAPEX 包括机器和电力基础设施，而 OPEX 主要包括能源。 目前，根据 88 TWh 的能源消耗和每兆瓦时 50 美元的平均能源价格，比特币矿工将其收入的 50% 左右用于能源。

我相信随着行业的成熟，比特币矿工在能源上花费的收入份额将从目前的水平增长。 随着行业的成熟，它可能会成为有史以来最具竞争力的行业。 这是一个难以监管的全球行业，进入壁垒很低。 从长远来看，竞争的力量可能会消除利润率（除了能够获得特别便宜的电力的矿工）。

此外，随着 ASIC 改进放缓，资本支出部分将逐渐降低。 为了说明这些趋势，我假设矿工收入中用于电力的份额每年增长 2%，到 2040 年将达到 71%。

比特币挖矿的平均能源价格

正如我所解释的，比特币矿工将集体赚取特定的年收入，这取决于比特币价格和区块奖励。 他们将把一定比例的收入用于能源，具体取决于行业竞争动态的展开方式。 为了找出这种能源成本转化为多少能源，我们必须估算该行业的平均能源价格。

我估计比特币采矿业的平均电价为每兆瓦时 50 美元，而且我相信在可预见的未来它会保持在这个水平。 我们已经看到世界各地的高通胀，而且很可能会持续下去。 尽管如此，随着时间的推移，比特币挖矿的超级竞争性已经激励矿工寻找更便宜的能源。

比特币挖矿是一个与位置无关的行业，这意味着你几乎可以在任何地方开展挖矿业务。 到 2040 年，我相信大多数比特币矿工将利用比电网便宜得多的闲置能源。 一些矿工可能仍连接到电网，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。

通货膨胀的影响将被矿工通过为能源行业提供正外部性而实现的较低能源成本所抵消。 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。

比特币可能成为重要的能源消耗者，但这取决于价格

如果您阅读过任何关于比特币挖矿的头条新闻，您可能会认为该行业目前是全球能源消耗大户。 比特币挖矿每年仅消耗 88 TWh，占全球能源消耗 173,340 TWh 的 0.05%。 这些数字意味着当前比特币挖矿在更大范围内的能源消耗是一个舍入误差。

比特币挖矿的能源消耗现在可能是有限的，但从历史上看，它会随着比特币的价格快速增长。 如果比特币价格在未来几十年继续飙升，比特币挖矿可能会发展成为全球重要的能源消耗者。

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。

比特币价格在 2040 年线性增长至 200 万美元的看涨情景 比特币价格在 2040 年线性增长至 500,000 美元的中性情景。 比特币价格在 2040 年线性增长至 100,000 美元的看跌情景。

正如您在下图中看到的，比特币未来的能源消耗因比特币未来价格的不同而有很大差异。

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 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%，与比特币目前 0.05% 的份额相比有了相当大的增长。

让我们脱掉看涨的鞋子，看看到 2040 年比特币价值 500,000 美元的更为中性的情景。在这种情景下，比特币每年将消耗 223 太瓦时，略高于当前水平的两倍。 能源消耗的这种轻微增加令人惊讶，因为 500,000 美元的比特币价格意味着比特币价格上涨 20 倍。 在这里我们看到了减半的影响，我将在本文后面解释。

在我们的看跌情景中，比特币价格将在 2040 年达到 100,000 美元。虽然这意味着比今天的价格水平高出 4 倍，但比特币的年能源消耗将减半至仅 45 TWh 或全球能源消耗的 0.02%。 与中性情景一样，这就是减半的美妙之处。

情景分析：比特币价格和交易费用

上一节中的三种方案仅在价格上有所不同。 如前所述，交易费用的高低也对比特币未来的能源消耗产生巨大影响。 因此，我包括了一个情景分析，以了解 2040 年比特币的能源消耗量会根据比特币价格和交易费用而变化。

在上表中，我们看到在 2040 年比特币价格为 200 万美元时，交易费用对比特币的能源消耗产生巨大影响。 每个区块的交易费用每增加 0.1 BTC，比特币的能源消耗就会增加 150 TWh，几乎是目前 88 TWh 能源消耗的两倍。

从该表中得出的另一个有趣的结论是，以每块 0.4 BTC 的历史平均交易费计算，到 2040 年，比特币价格必须超过 200,000 美元，其能源消耗才能保持在当前水平。 在这里，我们再次看到减半在起作用。

上图与上图相同，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，我假设到 2040 年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 万美元并且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为 0.36%。 与今天仅 0.05% 的水平相比，这是一个巨大的增长，但仍远低于一些比特币评论家提供的世界末日估计。 在这个能源消耗水平上，比特币挖矿将被视为一个重要的能源密集型行业，但仍远低于水泥生产等行业，后者消耗了世界 2% 的能源。

减半限制了比特币的能源消耗增长

该图显示了我对 2022 年至 2040 年比特币能源消耗发展的估计，表明在所有价格情景下，能源消耗每四年急剧下降。 原因是区块补贴每210,000个区块或每四年减半。

由于区块补贴每四年减半，比特币挖矿单位价值的能源消耗将逐渐降低。 随着时间的推移，区块补贴减半对比特币挖矿能耗的影响会逐渐减弱。

假设每个区块的交易费用为 0 比特币，只有当比特币价格上涨快于区块补贴减少的速度时，比特币的能源消耗才会增加。 区块补贴每四年减半，比特币的价格必须每四年翻一番才能抵消这种影响。 在这种情况下，比特币在 2040 年的价格必须在 650,000 美元左右，其能源消耗才会高于现在。

尽管如此，交易费用仍将高于每个区块 0 个比特币。 比特币的历史平均每块交易费用为 0.4 BTC。 假设交易费用保持在这个水平，比特币价格不需要每四年翻一番来抵消区块补贴减半。 在这种情况下，比特币价格超过 200,000 美元将增加比特币在 2040 年的能源消耗。

综上所述

比特币未来的能源消耗非常不确定，取决于几个因素。 不过，有一件事是肯定的：比特币只有在其价格达到数百万美元时才会成为全球重要的能源消耗品。

虽然比特币价格的上涨会刺激更多的挖矿活动和更高的能源消耗，但减半会产生相反的效果。 由于减半，比特币的价格必须继续以惊人的速度上涨，比特币的能源消耗才能长期增加。 减半的缓解作用可以被未来交易费用的增加所抵消。 这种增长只有在对使用比特币作为支付系统的需求很大的情况下才会发生。

这一事实给我们带来了本文的一个重要启示。 只有当人们将比特币作为一种价值存储和支付系统来欣赏时，比特币未来的能源消耗才会增长。 请记住，只有当价格增长到数百万美元并且交易费用相当高时，比特币才会在 2040 年消耗大量能源。 比特币的价格是由市场对比特币作为价值储存手段的需求决定的，而交易费用是由比特币作为交换媒介的用途所驱动的。

这是货币最重要的两个功能，所以可以说，只有比特币成功成为货币，其能量消耗才会达到一个显着的水平。 即使在我高度乐观的 2040 年 200 万美元价格情景下，比特币也只会消耗全球能源消耗的 0.36%。 花费我们 0.36% 的能源来为全球数十亿人确保价值和促进交易是非常值得的，这甚至没有考虑到比特币矿工的能源需求会刺激更多的能源生产。

对于那些希望看到比特币能源消耗下降的人，我有个好消息。 您可以在扶手椅上放松一下，因为如果比特币作为一种货币体系失败比特币每个区块包含多少交易，您的愿望就会实现。 你相信比特币会失败，不是吗？