比特币数字竞赛的现实成本

得克萨斯州急需电力。冬季风暴乌里 (Winter Storm Uri) 摧毁了全州的发电厂，使数万户家庭陷入冰冷的黑暗之中。到 2021 年 2 月 14 日结束时，已有近 40 人死亡，其中一些死于严寒。

与此同时，在距离奥斯汀一小时车程的一座曾经是铝冶炼厂的废墟中，一排排计算机使用的电力足以为大约 6,500 户家庭供电，因为他们竞相赚取世界上最大的加密货币比特币。

这些计算机每秒执行数万亿次计算，寻找比特币算法可以接受的难以捉摸的数字组合。大约每 10 分钟，某处的一台计算机就会猜对并赢得少量比特币，最近几周价值约为 170,000 美元。任何人都可以尝试，但要开展这项业务可能需要与一座小城市一样多的电力。

在得克萨斯州，计算机一直运行到午夜刚过。然后该州的电网运营商下令关闭它们，根据一项协议，如果系统即将发生故障，它可以这样做。作为回报，它开始向比特币公司 Bitdeer 支付平均每小时 175,000 美元的费用，以保持计算机离线。在接下来的四天里，Bitdeer 将因停止运营而赚取超过 1800 万美元，这些费用最终由经历过风暴的德州人支付。

《纽约时报》在美国发现了 34 家这样的大型运营商，被称为比特币矿场，它们都给电网带来了巨大压力，而且大多数都在寻找新的方式从中获利。他们的运营会给周围的每个人带来成本——包括更高的电费和巨大的碳污染，其中大多数人与比特币无关。

直到 2021 年 6 月，大多数比特币开采都在中国。然后，它至少在一段时间内驱逐了比特币业务，理由是它们的电力使用等原因。美国迅速成为该行业的全球领导者。

从那时起，比特币矿山在美国使用了多少电力，以及它们对能源市场和环境的影响一直不清楚。 《纽约时报》利用公开和机密记录以及它委托进行的研究结果，对最大规模的电力使用及其旺盛需求的连锁反应做出了迄今为止最全面的估计。

《纽约时报》发现，就好像另一个纽约市的住宅现在正在使用国家的电力供应。

在某些地区，这导致价格飙升。在得克萨斯州，34 座矿山中有 10 座与州电网相连，根据能源研究机构为《泰晤士报》进行的模拟，需求增加导致电力客户的电费上涨近 5%，即每年 18 亿美元和咨询公司 Wood Mackenzie。

根据非营利科技公司 WattTime 的一项分析，全国范围内额外的电力使用造成的碳污染与美国道路上增加 350 万辆汽油动力汽车一样多。许多比特币业务都宣传自己对环境友好，并在可再生能源丰富的地区设立，但他们的电力需求太大，仅靠这些资源无法满足。因此，它们已成为化石燃料行业的福音：WattTime 发现，煤炭和天然气工厂开始运作以满足这些比特币运营增加到其电网的 85% 的需求。

它们巨大的能源消耗加上几乎立即关闭的能力使一些公司能够通过巧妙地拉动美国电力市场的杠杆来省钱和赚钱。他们可以避免在需求高峰期收取费用，在价格飙升时高价转售电力，甚至可以因主动关闭而获得报酬。其他主要能源用户，如工厂和医院，无法在不造成严重后果的情况下定期或大幅减少电力使用。

在一些州，尤其是纽约州、宾夕法尼亚州和德克萨斯州，比特币运营商的收入最终可能来自其他电力客户。最明显的例子是得克萨斯州，那里的比特币公司因承诺在必要时迅速断电以防止停电而得到电网运营商的报酬。在实践中，他们很少被要求关闭，而是在做他们本来会做的事情的同时赚取额外的钱：寻找比特币。记录显示，自 2020 年以来，五项行动总共从该计划中赚取了至少 6000 万美元。

一些公司在其运营的大部分时间里都通过这些协议获得报酬。大多数年份，他们只被要求关闭几个小时，此时他们的报酬甚至更高。

Bitdeer 在冬季风暴 Uri 期间的意外收获来自该计划，以换取它通常使用的一小部分电力。该公司没有回应置评请求。根据其财务文件，另一家比特币公司在风暴期间通过转售电力赚取了数千万美元——最终将赚取高达 1.25 亿美元——此前由技术透明度项目 .第三家公司告诉投资者 像乌里这样的另一场自然灾害可能是一个重要的商机。

“具有讽刺意味的是，当人们为自己的电力支付最多的费用，或者完全失去电力时，矿工们却以 100 倍于他们支付的价格向德克萨斯人出售能源来赚钱，”在休斯顿大学教授能源经济学的埃德·希尔斯 (Ed Hirs) 说并一直批评该行业。

在采访和声明中，许多公司表示他们与其他大电力用户没有什么不同，除了他们愿意迅速关闭以使电网受益。一些人反对泰晤士报和 WattTime 用来估算排放量的方法，该方法计算了为满足矿山需求而产生的额外电力造成的污染，表明污染绝大部分来自化石燃料。

这些公司表示，这种方法使他们达到了不公平的标准。

“引用的分析可用于攻击任何消耗电力的行业，”在纽约州北部运营的 Coinmint 首席执行官大卫福格尔说。 “我认为像这样挑出特定行业的整个想法是不公平的。”

但 WattTime 的方法是许多能源和气候专家推荐的一种方法，用于衡量任何行业增加用电量对环境的影响，尤其是那些突然增长如此之大的行业。

一些业内人士反驳了它对任何环境损害负有直接责任的说法。

2022 年 5 月信 许多大公司签署了一份给环境保护局的信，称他们的运营“释放”了任何污染物。 “比特币矿工没有任何排放，”它说。 “相关排放是发电的一个功能。”

Nic Carter 是一家专注于加密货币的风险投资公司的合伙人，也是一位著名的比特币倡导者，他告诉纽约时报他是这封信的主要作者，他说当他写道比特币开采没有排放时，他正在玩“语言游戏”。他说，当时他觉得这个行业被不公平地挑出来了。

“也许更真诚的观点是，我们已经充分意识到与公用事业发电相关的排放，”他说。

许多研究能源行业的学者表示，比特币开采无疑对环境产生了重大影响。

研究电网排放的普林斯顿教授杰西詹金斯说：“当我们已经面临迅速削减化石能源的需要时，他们增加了数百兆瓦的新需求。”

“如果你关心气候变化，”他补充说，“那么这就是一个问题。”

涌入美国
比特币于 2008 年构想，向世界大部分地区介绍了加密货币的概念。该系统不是信任银行来跟踪账户价值，而是在称为区块链的公共分类账上发布交易。支持者表示，取消中间商将使人们摆脱金融机构、政府监督和费用的束缚。

所谓的挖矿是系统的基本组成部分：当计算机猜测正确时，它会更新分类帐并收集六个又四分之一的新比特币。然后猜谜游戏又开始了。

最初，爱好者可以用个人电脑取胜，但随着每个比特币的价值飙升——从 2017 年的不到 1,000 美元飙升至 2021 年的 60,000 美元以上——挖矿越来越成为一种工业活动。 （此后价格有所下降，截至发布时，价格约为 28,000 美元。）

矿工提高胜算的唯一方法是增加计算能力，这需要更多电力。但随着猜测次数的增加，该算法使游戏变得更加困难。这引发了一场能源军备竞赛。

矿山的规模可以让电力行业的人大吃一惊。一个 1 兆瓦的矿山每天消耗的能源比一个典型的美国家庭两年消耗的能源还要多。根据联邦数据，在给定时刻通过 100 兆瓦运行的电力可以为克利夫兰大约一半的家庭供电。

该行业的各个方面以前都是报告 在新闻文章和政府 和非营利性白皮书 ，包括对环境影响的广泛估计。但时报交叉引用了财务披露、土地记录和卫星图像，创建了第一个最大业务的全国核算。该分析包括以大约 40 兆瓦或更高功率运行的矿山，尽管还有数十个低于该阈值。

当然，其他行业，包括金属和塑料制造，也需要大量电力，造成污染并提高电价。但比特币矿山带来的工作岗位要少得多，一旦建设完成，往往只雇用几十人，对当地经济发展的刺激也较小。

他们的经济利益几乎完全流向了他们的所有者和经营者。记录显示，在 2021 年比特币价格达到顶峰的那一年，五家公开交易的比特币公司的 20 名高管总共获得了近 1600 万美元的薪水和超过 6.3 亿美元的股票期权。

自那时以来，由于比特币的价值下降和电价攀升，该行业的利润一直在下降。美国最大的两家公司已申请破产。尽管如此，新的矿山仍在全国各地开工。

有一些方法可以使用更少的电力来操作加密货币。去年，第二受欢迎的加密货币以太坊通过切换其算法，将网络供电所需的电力减少了 99% 以上。现在它奖励人们并信任他们更新分类账，因为他们愿意用自己的钱作为抵押品，而不是因为他们花钱来驱动猜测计算机，就像比特币那样。

但比特币的拥护者反对改变他们的算法，称它已被证明比任何其他方法都能更长时间、更大规模地抵抗攻击。他们说，在实践中，进行猜测的计算机越多，网络就越安全。

位于得克萨斯州 Pyote 的 Genesis Digital Assets 矿场 92% 的电力需求由化石燃料厂满足，每年造成 546,000 吨碳污染。

随着比特币挖矿的普及，世界各国都发现运营使他们的电网紧张。 2019 年，中国宣布该行业“不可取”，并于 2021 年取缔。许多业务转移到伊朗和哈萨克斯坦，伊朗和哈萨克斯坦也实施了限制。

堆满比特币挖矿计算机的货盘开始运抵美国，一些州欢迎它们进入。

煤炭和石油之地

就在北达科他州詹姆斯敦以北，土地平坦，树木稀少，在冬天，积雪很容易高达 10 英尺。即使在大草原刮起大风时，半英里外也能听到 Applied Digital 比特币矿井内风扇发出的刺耳声音。

他们正在努力冷却 30,000 多台计算机，这些计算机堆叠起来有两层楼那么高，绵延数百英尺，旁边还有写着“危险——高压”的标志。辐射的热量融化了该行动的八座建筑物中每一座建筑物一侧的积雪。

该矿拥有 33 名员工，用电量几乎是这个 16,000 人小镇所有家庭用电量的 10 倍。它是该州三个矿山之一，消耗的电力几乎相当于北达科他州每个家庭的电力消耗。

很少有其他州如此欢迎比特币公司。 2021 年 10 月，州长 Doug Burgum 向当地官员和一家电力供应商颁发了经济发展奖，以表彰他们将矿山带到格兰德福克斯。几个月后，他宣布在威利斯顿开发价值 19 亿美元的比特币业务。去年春天，他在詹姆斯敦矿场的剪彩仪式上按下了开关。

商务专员乔什·泰根 (Josh Teigen) 表示，比特币运营对该州经济的影响很简单：“它们正在支撑我们的化石燃料行业，而这正是我们想要的。”

北达科他州拥有丰富的褐煤，这是一种主要用于发电的煤炭。 Teigen 先生说，该州希望最终从化石燃料发电厂捕获碳并将其储存在地下，减少排放，同时保持煤炭行业的活力。

该州还拥有大量风力发电，这也是吸引 Applied Digital 的原因，该公司首席执行官韦斯康明斯 (Wes Cummins) 表示。

他的公司并不孤单。许多比特币企业提升了他们在可再生能源丰富的农村地区开展业务的能力。

但这些说法触及了一个严酷的现实：即使没有矿山，绝大多数可再生能源也会被使用，因此化石燃料工厂几乎总是需要生产额外的电力作为其运营的结果。

例如，WattTime 发现，詹姆斯敦矿山的电力需求导致煤炭或天然气能源供应商在 90% 以上的时间内发电。

WattTime 使用一种称为边际排放分析的技术检查了每个矿山的位置和电力使用情况，确定了哪些类型的发电厂产生了所需的额外能源，并估计了由此产生的污染。这种方法，尤其是 WattTime，在加密货币气候协议的一份报告中得到推荐，该协议旨在减少 200 多家加密货币公司支持的行业碳足迹。

分析发现，这34家矿山的电力使用每年造成近1640万吨碳污染。

“我感到非常惊讶，”康明斯先生在被告知 Applied Digital 詹姆斯敦业务的估算时说。他说，他的业务使用电网上可用的电力，无法控制它是来自清洁能源还是污染源，这受到所有客户需求的影响。矿工通常更喜欢根据这种电力组合来计算排放量。

使用这种方法，WattTime 估计他们消耗了 54% 的化石燃料发电，导致近 1040 万吨的碳排放。

比特币游说团体德克萨斯区块链委员会主席 Lee Bratcher 在一封电子邮件中表示，该行业鼓励开发新的可再生能源和天然气工厂。但电力行业专家表示，虽然目前的一些风力发电场可能受益不多，但可再生能源发电需要数年时间才能建成，而且通常需要客户做出承诺，保证他们会购买十年或更长时间的电力。

根据普林斯顿大学的詹金斯博士的说法，比特币业务近乎恒定的电力需求更有可能让化石燃料工厂继续运营，而不是导致更多的可再生能源。

位于宾夕法尼亚州 Nesquehoning 的 Stronghold Digital Mining 运营 99% 的电力需求由化石燃料厂满足，每年造成 192,000 吨碳污染。

这在纽约州北部证明是正确的，那里的一家天然气发电厂重新开放，现在为一个比特币矿场提供动力。其他三项大型业务由在其经营所在地也拥有化石燃料工厂的公司运营，其中包括宾夕法尼亚州的两家燃烧废煤的公司。

WattTime 发现造成最严重污染的一些比特币公司坚持支持可再生能源。

例如，Riot Platforms 的首席执行官将比特币挖矿描述为“对可再生能源的独特有益和支持”。 WattTime 分析显示，该公司矿山增加的电力需求的 96% 由化石燃料满足。

比特币矿工的权力游戏

开采比特币可以产生稳定的收入，但使用如此多的电力也可以成为一种商业模式。

极端天气的时刻提供了特别鲜明的例子。以 2022 年 6 月 23 日为例——奥斯汀周围连续第八天气温接近 100 度，这让 Riot Platforms 展示了几种将电力转化为金钱的方法。

与许多工业买家一样，该公司以住宅客户可获得的价格的一小部分预购了电力。 Riot 的矿山运行功率为 450 兆瓦——该国最大的。

6 月的每一天，它的计算机都会猜测平均价值约 342,000 美元的比特币。但该公司还有另外两种提高利润率的方法。

首先，它已经签署了响应储备服务，这是德克萨斯州的一个电网项目，提供了一种在电网过载时快速减轻压力的方法，作为停电保险。该计划向矿工和其他公司支付报酬，以表彰他们承诺根据要求停止使用电力。实际上，他们很少被要求关闭，但仍会因做出承诺而获得报酬。

从午夜到将近下午 4 点。 6 月 23 日，Riot 在继续开采比特币的同时从该计划中赚取了超过 42,000 美元。 （数据显示，在 2022 年总体上，Riot 在近 85% 的时间内通过参与该计划赚取了近 930 万美元，尽管电网运营商要求公司实际减少约 3.5 小时的使用时间。）

大约在那个时候，该公司转向了第二种技术：避免得克萨斯州为维护和加强电网而收取的费用。它通过短暂地几乎完全关闭来做到这一点。

为了激励大客户节约用电，这些费用是根据他们在几个夏季高峰时段的用电量计算的。 Riot 将其用电量降低了 99% 以上。

到下午6时30分，该公司已恢复开采。如果 Riot 全天全面运营，估计会产生 550 万美元的费用——这些费用大部分由其他德州人承担。在这一年中，这为 Riot 节省了超过 2700 万美元的潜在费用。

德州电网运营商、德州电力可靠性委员会或 ERCOT 发布的数据描述了该公司的行为。尽管记录中提到的电力供应商使用化名，但时报能够在数据中识别出得克萨斯州 10 家运营商中的 6 家。

最后一种机制可以让一些公司在电价飙升时赚取额外收入：他们可以停止挖矿并将电力转售给其他客户。去年，这为 Riot 带来了大约 1800 万美元的收入。

该公司去年从比特币挖矿中赚取了 1.569 亿美元。

电网数据中的六个德克萨斯矿山中有五个参与了响应储备计划。几乎每次在 2022 年评估费用时，这六家公司都选择关闭，估计节省了 6200 万美元的费用。

当被问及比特币公司是否能够不成比例地利用这两个项目时，ERCOT 在一份声明中表示，它“不会根据注册公司的类型或活动进行歧视”。

位于德克萨斯州登顿的 Core Scientific 矿山 92% 的电力需求由化石燃料厂满足，每年造成 501,000 吨碳污染。

行业顾问表示，德克萨斯州的公司能够预测收费并减少需求的时刻并不少见，但与比特币矿工不同的是，大多数公司平均可以停止使用 5% 到 30% 的电力。

Riot 在一份声明中表示，它减少电力负荷帮助了所有电力客户。

声明说：“该公司决定在预期的高峰需求期间主动减少负荷，这增加了电网的可靠性，并最终有助于降低高峰电价。”

德州区块链委员会的 Bratcher 先生表示，收益大于成本。

“除了提供就业机会和积极的经济影响外，比特币矿工还会在电价上涨时关闭，然后这些电力可供商业和住宅用户使用，”他说。

其他人则表示，这些公司正在利用为截然不同的行业设计的项目中的弱点。

“我认为他们正在利用这个系统，”加州大学伯克利分校研究电价的教授 Severin Bornstein 说。 “但他们会说，‘你知道，系统已经存在了，’我在某些方面对此表示同情。”

在考虑了每种策略的节省和收入后，Riot 告诉投资者，其 2022 年的电力成本为每千瓦时 2.96 美分。

相比之下，得克萨斯州其他工业企业的平均价格为 7.2 美分。对于居民来说，这是 13.5 美分。

“德克萨斯州将成为加密货币的领导者”

这些机会导致该国一些最大的比特币业务选择德克萨斯州。

“这对德州人来说是一个巨大的经济负担，”Wood Mackenzie 电网相关研究的负责人 Ben Hertz-Shargel 说，他是根据 ERCOT 历史数据为时报进行市场模拟的团队的一员。 Hertz-Shargel 先生说，由于得克萨斯州市场的运作方式，住宅客户的涨幅最大，他之前曾批评比特币对电力的依赖是“无关紧要的”。

其他人则表示，价格上涨将刺激开发更便宜的发电类型。

“扩大德克萨斯州的发电量至关重要，允许不同的能源在市场上竞争将有助于压低价格，”正在开发比特币矿的德克萨斯州能源勘探公司 Cholla 的首席执行官 Gideon Powell 说。

截至上个月，ERCOT 已批准今年连接额外 4,000 兆瓦比特币运营的计划，这将使他们在德克萨斯州的消耗量增加近两倍。

在国会，民主党人呼吁对运营的电力使用和由此产生的排放进行精确清点。共和党人在很大程度上支持该行业，包括上个月通过一项国会决议，确认该行业对国家能源目标和经济的重要性。

位于得克萨斯州阿夫顿的银河矿场 92% 的电力需求由化石燃料厂满足，每年造成 40 万吨碳污染。

在得克萨斯州，这些公司拥有强大的盟友。州长 Greg Abbott 在一条推文中表示，“德克萨斯将成为加密货币的领导者”，并在州长官邸主持了德克萨斯区块链委员会。网格的前临时首席执行官宣称自己是“支持比特币的”，网格董事会的现任副主席是德克萨斯区块链委员会的前顾问。尽管如此，在 3 月，三名共和党州参议员加入了一项法案，该法案将限制矿工的税收减免，并严格限制他们参与响应储备等计划。

在罗克代尔，该国最大的两个矿山就在市区外运营，城市经理芭芭拉·霍利 (Barbara Holly) 告诉《泰晤士报》，该镇曾经是“一个相当富裕的小社区”。她说，十多年前一家提供了数千个工作岗位的大型工厂关闭后，情况发生了变化。 “它只是切断了这个社区的腿，”她说。

这是旧的铝冶炼厂，现在是 Bitdeer 矿的所在地。