比特币独特的能源使用激励机制和存储闲置能源的能力，使其成为我们地球能源消费的未来。
但是在开始之前，我想提供一些我自己的背景知识，因为这和今天的话题有关。我是一名化学工程师(本科和硕士)，过去几年一直担任先进核技术领域的总工程师，所以这个话题如家。
我想提前说出我使用的一些参考资料，并引用如下。没有人比林恩奥尔登更伟大或更优秀。——我从她最近的时事通讯中获得图表和信息，以涵盖这个主题的一部分。大家都应该去这里读一读。
我将引用的其他资源如下(排名不分先后):
“比特币挖矿委员会2021年第二季度报告Square关于比特币能源使用的论文《只有强者才能生存》由艾伦法灵顿(Ellen Farrington)撰写，解决了这个问题。让我们从基础开始。比特币有什么新的地方？这是我最喜欢的列表，摘自Farrington最近的文章：=
工作量证明算法难度调整可以内生性的以原生货币单位出现。在社会中，创新是一个无法篡改和欺骗的分布式账本。为了实现这个目标，比特币需要与物理世界相连：能源。能源消耗是连接现实世界和数字世界的纽带。亨利在1921年提出了这个想法，那就是为世界建立一种能源支持的货币。
早在1921年，福特就为将解放世界的共同货币提出了以下设计标准：
能源支持的不可没收的固定供应不受政府控制。在比特币出现之前，没有任何东西可以满足这些设计标准。比特币是一项工程突破。一旦我们人类赶上它的辉煌，它将成为人类历史上最伟大的发明/发现。我把它当做类似于人类早期发现推动文明发展的火种。
迈克尔塞勒在罗伯特布里德洛夫的节目中报道了这一点。他回顾了对整个文明进步至关重要的人类发现，将比特币归入这一类。
既然解决了这个问题，那我们就先来讨论一下能源，对比一下比特币的能源使用量和世界能源消耗总量。全世界每年使用的能源刚刚超过173，000太瓦时(TWh)。这就是我们人类可用的全部能量吗？
不。例如，看看下面美国在2020年的能源消耗。在92.9种可用能源中，只有30.6种可用于能源服务。因此，由于各种原因，几乎有三分之二的能量被拒绝。如果我们变得更有效率，我们可以提取更多。
此外，更多的能源上网和使用，这进一步增加了总的可用能源供应。所以，简而言之，大量的能量被使用，大量的能量被浪费，更多的能量被投入使用。
现在比特币的能耗有多少是用来维持工作量证明共识的？根据剑桥大学的数据，比特币的(峰值)年化能耗率目前约为103太瓦时，今年早些时候达到了190太瓦时，原因是今年来自中国的比特币开采损失。
103 TWh和17.3万TWh比多少钱？也就是0.06%。仅仅.即使剔除今年早些时候的190 TWh，依然只有0.1%左右。所以比特币只用了全球总能量的1/10。仅仅.让我们把这个事实搞清楚。
比特币的能源使用量相对于全球能源使用量只是一个舍入误差。通常，获得世界能源使用数据的科学家很容易在任一方向上出现1%到2%的偏差，我们这里说的是十分之一。只是太少了。
比特币的能源使用量会随着时间的推移而上升吗？是的，如果比特币成功成为世界的“能源货币”，它的能源消耗必须增加，以捍卫工作量证明共识和网络。如果它对人类的价值增加，它的能源消耗也会增加。
但相对于全球能源消耗数字，比特币的能量永远是一个舍入误差。我们稍后会做数学计算，但它的能量使用量不会超过它的长期效用(不管它随着时间的推移变得多大或多小)。令人惊讶的是，奥尔登在上面引用的文章中提到了这一点。
现在，主流媒体告诉你什么？请参考以下生动的摘录。您将总是看到这些类型的消息。我们刚刚确认了它们根本不是真的。如果有什么不同的话，比特币使用的能源太少，无法满足我们接下来要建设的当今世界的相对效用。主流媒体都在为你加油。
资源
在我们深入研究一些能源数学之前，让我们指出比特币对当今世界的一些效用。比特币提供：
提供价值/财富存储的硬资产的固定供应，不能被没收的私有产权。一种抵制审查、无需许可的点对点交流媒介。不受任何中央组织或民族国家控制的最分散的货币网络(能抵御攻击)。匿名资产的最佳形式(原始抵押品)无摩擦、无边界、即时和低成本的全球支付网络(通过基于比特币的第2层解决方案闪电网络)。你认为有这些特征的东西，带有能源如果答案是肯定的(我希望如此)，那么世界能源消耗的0.1%不算什么，也很容易被证明是正当的。
我们继续讨论比特币的一些能量数学。首先，我们来确定比特币是如何消耗能量的。例如，这个工作负载如何证明共识模型有效？开采比特币甚至意味着什么？就像，这都是什么鬼？
简单来说，比特币的工作量证明旨在每10分钟产生一个“块”。通过解决一个困难的数学问题并通过使用计算工作来强迫它，产生一个新的块。所以，你猜对了，电或者能源。
能源消耗是证明生产区块和工作量的关键。在某种程度上，比特币是由能源支撑的，被生产这些区块来保护网络的矿工所消耗。虽然他们不控制网络，块大小的战争就是明证。
这个拼图被设计成大约每10分钟产生一个积木。如果生成一个块花的时间少，拼图就更难解，而如果生成一个块花的时间多，拼图就变得容易。这是比特币关键的“难度调整”创新。在历史上，我们从来没有一种资产的供给完全独立于需求，预先编程，精确设计并设定在代码中，任何中心组织都无法改变。
现在，由于网络内置的激励模型，数百万台机器被部署来通过向网络提供计算能力或“能量”来“开采”比特币块。这是用“哈希速率”来衡量的，目前是每秒166艾哈希(EH/s)。
矿工提供这种能量会得到什么回报？他们得到一大笔报酬，包括两部分：一大笔补贴和交易(tx)费。比特币补贴遵循四年减半周期(你可能从图表分析师那里听说过)。
对区块的补贴始于2009年，每块50个比特币，4年后降至25个比特币，4年后降至12.5个比特币，去年5月至2020年降至6.25个比特币。这是新比特币可能出现的唯一方式，所以请考虑供给冲击。
突然，网络告诉想开采比特币的矿工，“嘿，从今天开始，你只能得到以前的一半，四年后，就是一半，以此类推。”这对市场本身是一个巨大的供应冲击。
在过去，我们已经看到比特币的价格上涨与这些“减半周期”有关，因为随之而来的是一种内在的供给冲击。正如一些人所说，“数字崛起”已经成为共识模式的一部分。
现在，采矿的奖励足够了。我们正在谈论能源使用，不是吗？如果我们假设比特币在公开市场的市值是网络中锁定了多少价值，也就是说比特币对我们人类的价值是多少，那么我们可以列出能源支出，或者换句话说“安全支出”(能源)占比特币市值的百分比，来看看随着时间的推移，网络是否变得节能。简单来说，百分比越低，网络的效率越高。
让我们以总的块奖励，即块补贴和tx费，作为网络安全支出的代表。这并不完全正确，因为安全支出只是电费或者能源支出，是这个奖励的百分比。因此，这实际上是一个上限措施。
我们可以看到，每年以美元计算的安全支出随着时间的推移而增加，但其占比特币市值的百分比自2011年以来一直在下降。奥尔登在她的文章中指出，2021年上半年，它占市场的份额不到2%。这正是分析师们所不理解的。
随着时间的推移，比特币变得非常节能。它实际上使用了网络价值的一小部分来保护它(目前为2%)。2024年再次减半，整块补贴减少到3.25比特币。2028年减半后将降至1.625比特币。
大家可以看到，由于整体补贴减半，未来十年的安保支出会不断减少。可以肯定的是，更多的费用将由未来的tx费用支付。奥尔登的预期是，支出将在0.25%至1%之间，具体取决于交易成本水平。
以下是对未来几年安全支出占比特币市值百分比的一些预测。假设比特币到2025年将达到100万美元(或约20万亿美元的市值)，2024年后安全支出减半，现在降至0.5%，那么这就是1000亿美元的支出。目前的支出为165亿美元。
这意味着2025年比特币的总能源使用量约为0.6%，是今天使用量的6倍。记住，安全支出和能源支出不完全一样，能源支出是百分比。其次，世界能源消耗总量也将上升。
对于一个简单的数学等式，即使网络本身将保护20万亿美元的世界货币能源，我们仍然使用不到世界总能源的1%来保护网络。对于这么大的公用事业公司来说，这是超低能耗，你不觉得吗？
这是比特币目前的能源使用量和其他行业的二氧化碳排放量的对比。正如我们之前看到的数字，比特币的能源使用目前是一个舍入误差。这里没有什么要补充的。
现在确定了比特币的能源使用数据后，我们再来看看目前使用的能源结构。正如比特币挖矿委员会第二季度报告所言，比特币的能源组合是目前最可持续的，而且比大多数国家都多得多。
主流媒体描绘了一幅比特币矿工与其他行业争夺电力的画面，仿佛这将迫使其他人摆脱他们的能源使用。这不是真的。比特币矿工去那里寻找最便宜的电源。为什么？因为这是他们运行矿机的大部分日常运营成本。他们根本无法在全球范围内与其他矿商竞争，后者的普通用户收取中高成本的电价。所以，他们不是你的竞争对手。
比特币矿工寻求在电力市场中找到低效的供求关系，找到未充分利用或浪费的能源，通过确保低成本的能源来获得相对于其他矿工的竞争优势。这是一次全球性的无处不在的追捕。
人类从来没有围绕能源组织起来，至少那不是人类聚居的主要动力。你通常会看到能量被传送并带给他们，而不是他们停留在它周围。
比特币矿工在这方面不同寻常。他们会去任何能源提取成本最低的地方。以下是一些不寻常的片段：
它们可以在发电的源头进行配置。他们可以间歇性地消费，而不会损害他们的核心业务。能源成本约占其运营成本的80%至90%。他们需要的只是可用的土地和互联网连接(手机或卫星)。他们购买任何闲置能源，任何低于每千瓦时6美分的能源。他们可以使新能源项目在经济上可行。这听起来是很有意思的一群人，值得多研究。比如，这些怪胎是谁？有什么奇闻轶事吗？好吧，让我们再深入一点，获得一些关于这些不寻常的个体的证据，以及我为什么称他们为“受困的能源猎人”。
在中国实施采矿禁令和过去几个月矿工大规模外流后，中国在2021年前一直是最大的采矿国。四川省是独特的。它有许多被浪费的过度建设的水力发电能力。
在雨季，它产生的能量比它消耗的多。因此，这些来自中国的比特币矿工蜂拥至四川，捕捉搁浅或浪费的能源来开采比特币。是的，只是因为有动力去寻找最廉价的能源进行开采。
如果他们没有用它来开采比特币，这种能量会怎么样？它会被浪费掉。比特币将闲置能源转化为收入来源。鉴于中国的采矿禁令，这些矿工大多正涌向西方。
看看比特币的哈希率。你见过中国禁采后哈希率下降50%以上吗？好吧，你猜怎么着：它几乎回到了以前的状态。说说这个网络的弹性。不存在单点故障，也没有国家控制或管理它。
这是另一个例子：“火炬气开采”。许多油田都截留了相关的天然气。通常这些钻井地点都比较远，没有相连的管道。你可以通过这些管道来运输和销售这种天然气，即使它的销售量是合理的。
由于天然气价格如此之低，投资管道或相关基础设施来运输天然气毫无意义。那么，有什么选择呢？在露天环境中放电或点燃。第一种选择排放甲烷，而后者排放二氧化碳。多少钱？根据美国EIA，14.8亿立方英尺或150 TWh。这只是在2019年的美国，甚至不是在世界各地。
还记得今天比特币网络用了多少能源吗？100太瓦时。因此，您可以简单地捕获这些燃烧的滞留气体来为整个网络供电，甚至更多。这也有助于环境吗？绝对的。
现在，这里有一个很棒的概念，也是我的最爱：“比特币作为能量电池”的概念。我第一次听说这个是从这篇文章里。尼克格罗斯曼(Nick Grossman)写过一篇文章，讲述冰岛如何通过铝向世界各地输送大量地热能。冰岛利用其可再生的地热能，否则将会搁浅，因为很难在大西洋下建造管道来冶炼铝，然后运输到世界各地。所以，在某种程度上，它们是在传递能量。铝被用作电池。
比如什么是能量电池？能穿越时空传递能量的东西。你猜怎么着？这就是比特币的本质。它比世界上任何东西都好。它是最具移动性的能源电池形式，可以以无需许可、无摩擦、无边界、无没收、灵活、节能、耗电的电池形式全天候运行。在冰岛开采比特币而不是利用地热能生产铝不是明智之举吗？是
电网平衡两件事：供给和需求。很少有能源能够全天候不间断运行。核能是最好的。太阳能、风能和水电都取决于天气条件。由于这种可变性，电网在供应方面建设过度。
消费者的需求也是不一样的，尤其是季节之间，昼夜之间。你会在两者之间遇到一个需求高峰期。所以，你必须迎合这种多变的需求。所以电网总是需要平衡的。
太阳能、风能等间歇性能源的一大问题是储存。没有能量储存，它们作为基本负载是不可靠的。能量储存不是一个容易解决的问题。你猜怎么着：我们可能只有比特币的工程选项。
下图显示了能源投资的能源回报率(EROI)。如果你能看到目前的情况，太阳能/风能甚至还没有达到包括存储成本在内的能源门槛。
核能是EROI的75倍，而且没有储能成本。这是我们在这个星球上可以获得的最好的能源，但是我们已经关闭了我们的核电站。为什么？同样，主流媒体的叙述和过去的一些意外，也改变了舆论。但事实摆在那里。
其他形式的可再生能源可以使用比特币作为其储能选项，以降低其存储成本，在投资项目中变得更加经济可行。比特币可以帮助先进的能源技术项目成为经济上可行的选择。
比特币可以成为这些先进能源技术解决方案的第一个客户和最后一个买家，并帮助他们获得长期投资资本，使他们获得成功。正如我们一直看到的，比特币和能源错综复杂地交织在一起。
在我看来，比特币将带领我们进入I型卡尔达舍夫文明，一个可以使用和储存其星球上所有可用能源的文明。今天我们是0型卡尔达舍夫文明，这个过程可能需要几年才能完成。我自己可能看不到。
在我们结束之前，让我们从这篇文章中快速总结一下：
比特币非常实用，对人类非常重要。今天不是每个人都能使用它或欣赏它的实用性，这很好，但这并不意味着它对其他人没有用。目前全球有近1万亿美元的财富储存在其中，这是一个不可忽视的巨大货币能量。比特币只使用了全球能源的0.1%左右。目前比特币每年的能耗在100 TWh到200 TWh之间。根据我们的预测数学，比特币的能耗与全球能耗相比，永远是一个舍入误差。很可能在未来很长一段时间内低于1%。事实上，比特币可能使用的能量太少，无法满足其未来可能储存的价值。考虑到比特币在未来十年的增长及其存储的20万亿美元的世界财富，甚至可能是50万亿美元，或者，我敢说，100万亿美元，这是大量需要安全保护的货币能量。我们应该比现在投入和使用更多的精力来保护网络。比特币矿工流动性大，他们寻找最便宜、成本最低的能源进行开采。比特币矿工不会和其他行业或者你个人的精力竞争。能源利用是一件好事。你可能想住在一个可以使用和享受能量的地方，而不是一个能量太少的地方。我们需要利用和驾驭更多的能源，成为I型文明，这需要几十年的时间。这篇文章中有许多我没有涉及到的内容。我打算写这篇文章作为对此的更详细的后续。希望这是一篇入门文章。
我的下一篇文章将重点深入探讨能源市场、能源网格结构、下一代熔盐核反应堆与比特币开采的协同效应，以及更多的比特币能源数学和未来预测。如果你喜欢读这篇文章，请在Twitter上告诉我，并感谢你的任何反馈。感谢您抽出时间来完成这一点。