美国时间 5月13日早上，特斯拉CEO马斯克发推称，将停止接受用户用比特币购买特斯拉产品的计划，理由是比特币挖矿造成了严重的能源负担和化石燃料消耗。马斯克的推文引发了比特币价格大幅下跌，比特币由55000美元以上下跌到50000美元以下。为什么作为虚拟资产的比特币会成为马斯克口中的能源问题，本文将进行简要的分析。
究竟有多费燃料
实际上，真正耗电的不是比特币，而是围绕比特币展开的挖矿行为。根据剑桥研究人员的调查，目前比特币挖矿活动的年耗电量已经达到了121.36太瓦时（一太瓦时等于10亿度电）。挖矿活动消耗的一年电量已经超过了全球大部分国家的一年耗电量。以每发一度电需要270g煤计算，比特币挖矿每年约消耗0.3277亿吨煤。由于目前挖矿活动依旧有着不错的利润空间，短时间内比特币挖矿活动只会不断扩展而不会减少，这意味着因为比特币而消耗的电力只会越来越多。
但是对于比特币能源消耗问题，也有不少人提出了异议。由于比特币挖矿没有地理位置要求，大部分矿机可以迁移到电费更加低廉的地方，比特币挖矿可以对实现电力系统的价值套利，增加现在电力的经济效益。BCEI（比特币清洁能源倡议）组织认为比特币可以激励可再生能源的使用。比特币挖矿需要的电功率相对稳定，符合可再生能源发电的供给模式。事实上，已经不少大型比特币挖矿公司注意到了比特币的“碳中和”问题。英国上市矿企Argo Blockchain就与加拿大矿企DMG BlockchainSolutions签署了一项初步协议，以启动“首个纯清洁能源驱动的比特币矿池”，将使用水力资源发电驱动自身矿池。
为什么要挖矿
在比特币系统中，同一时间，会有很多个节点生产同样内容但是自身Hash值不同的区块。这些区块用来记录已经发生的交易。在同一时刻，系统只能选择其中一个记录到已有的区块链上。而如何选取这个区块就是就需要使用共识机制，比特币的共识机制就是工作量证明（Pow）。
在Pow机制下，每个产生区块的节点要跟去计算一个浮动难度的数学题。第一个解出数学题的节点，就可以将自己生产的区块加在区块链上。无论是打包数据还是计算数学题，每一个节点都要付出算力的，节点所有者都要支付相应的成本。那么为什么节点还要参与到这些活动中来呢？是因为中本聪在比特币系统中设计了奖励机制，每一个成功添加区块到链上的节点都会获得一定数量比特币的奖励。而整个获取比特币奖励的过程，又被称为挖矿。挖矿活动以来计算机算力，会消耗电力，比特币耗电的源头就在这里。
矿机之间也内卷
当挖矿带来的比特币收益大于挖矿的成本时，矿工就能获取利润。由于比特币价格一直处于高位，挖矿一直能带来不菲的收益，这也吸引了更多矿工入场。链上每一个新区块产生的时间服从一个泊松分布，平均产生时间为十分钟。也就是说在Pow机制下，平均每十分钟，只有一个节点能算对系统提出的数学题，获取比特币奖励。随着矿机数量的增加，算力不断提升，系统也会根据整体算力提高数学题的难度，以保持平均10分钟产生一个新区块的速率不变。
PoW的浮动难度验证机制，让矿机之间形成了算力的内卷。矿机计算能力越强，越有可能抢在其他矿机前计算出答案，获取比特币。而在算力不断提升的条件下，浮动难度验证机制又让已有算力弱的矿机基本无法成功挖矿。投资者为了避免自己被淘汰，提高自身挖矿成功率，只能购买更多的矿机，增加更多算力，并让矿机运行更长时间。而在此过程中，大量电力就被自然地消耗了。
只有比特币挖矿费电吗？
理论上，每一个使用PoW作为共识机制的区块链，当参与运算的节点过多时，都会造成电力消耗问题。比如同样采用莱特币和狗狗币，当投资者发现对它们挖矿有利可图，便会大量购入矿机进行采矿，进而造成电力消耗。然而目前能在全世界引发挖矿浪潮的货币，依旧只有比特币。
