[論文レビュー] Bitcoin's future carbon footprint

Shize Qin, Lena Klaaßen+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 5, 2020

Energy, Environment, and Transportation Policies参考文献 17被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、異なる市場およびエネルギー脱炭素化シナリオ下でのビットコインの長期的電力消費と炭素足跡を予測するフレームワークを開発する。ビットコインの年間電力消費は2100年までに60〜400 TWhに上昇すると予想され、ビジネス・アズ・ユアーズ（BAU）のエネルギー経路に従うと、累積排出量は20億トンに達する。これは2019年の世界排出量の7％に相当するが、脱炭素化が加速しなければこうなる。

ABSTRACT

The carbon footprint of Bitcoin has drawn wide attention, but Bitcoin's long-term impact on the climate remains uncertain. Here we present a framework to overcome uncertainties in previous estimates and project Bitcoin's electricity consumption and carbon footprint in the long term. If we assume Bitcoin's market capitalization grows in line with the one of gold, we find that the annual electricity consumption of Bitcoin may increase from 60 to 400 TWh between 2020 and 2100. The future carbon footprint of Bitcoin strongly depends on the decarbonization pathway of the electricity sector. If the electricity sector achieves carbon neutrality by 2050, Bitcoin's carbon footprint has peaked already. However, in the business-as-usual scenario, emissions sum up to 2 gigatons until 2100, an amount comparable to 7% of global emissions in 2019. The Bitcoin price spike at the end of 2020 shows, however, that progressive development of market capitalization could yield an electricity consumption of more than 100 TWh already in 2021, and lead to cumulative emissions of over 5 gigatons by 2100. Therefore, we also discuss policy instruments to reduce Bitcoin's future carbon footprint.

研究の動機と目的

• 先行研究におけるビットコインの炭素足跡の推定値に伴う不確実性を解消するため、前向きなフレームワークを構築すること。
• 現実的な市場成長仮定に基づき、ビットコインの長期的電力消費と炭素排出量を予測すること。
• 電力部門の脱炭素化がビットコインの気候影響に与える影響を評価すること。
• ビットコインの将来の炭素排出量を緩和する可能性を有する政策ツールを評価すること。

提案手法

• 著者たちは、時価総額の成長がゴールドの歴史的トレンドに従うと仮定し、動的フレームワークを用いてビットコインの電力消費をモデル化する。
• 地域別に異なる電力グリッドの脱炭素化経路を用いて、電力消費と炭素排出を関連付ける。
• 本稿では、ビジネス・アズ・ユアーズ（BAU）と2050年までに炭素中立を達成するという2つの対照的なエネルギー経路を想定する。
• マイニングのコスト最小化モデルを用いて電力需要を予測し、歴史的データと市場動向に合わせてキャリブレーションする。
• 価格変動、特に2020年〜2021年の価格急騰を統合し、極端な成長シナリオの影響を評価する。
• 排出削減の潜在可能性を評価するために、政策ツールの感度分析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 黄金に類似した時価総額成長トレンドに従う場合、2020年から2100年までのビットコインの電力消費はどのように推移するか？
• RQ2 世界的な電力部門の脱炭素化経路が異なる場合、ビットコインの炭素足跡はどの程度に予想されるか？
• RQ3 最近の価格急騰、例えば2020年〜2021年の急騰は、長期的な排出予測にどのように影響するか？
• RQ4 ビットコインの将来の炭素排出量を低減するための潜在的な政策的要因は何か？
• RQ5 異なるエネルギー移行シナリオ下で、ビットコインの炭素足跡はいつピークに達するか？

主な発見

• ビットコインの年間電力消費は、2020年の60 TWhから、ゴールドの歴史的トレンドに従って時価総額が成長すれば、2100年までに400 TWhに達する可能性がある。
• 電力部門の脱炭素化がビジネス・アズ・ユアーズ（BAU）の経路に従う場合、2100年までにビットコインの累積CO2排出量は20億トンに達し、これは2019年の世界排出量の7％に相当する。
• 電力部門が2050年までに炭素中立に達成すれば、ビットコインの炭素足跡はピークに達し、その後減少に転じる。これは政策行動の重要な期間を示している。
• 2020年末の価格急騰により、2021年の電力消費が100 TWhを超える可能性があり、2100年までに累積排出量が50億トンを超える可能性がある。
• 本研究は、電力グリッドの早期脱炭素化が、ビットコインが将来的に主要な排出源とならぬように防ぐために不可欠であると特定している。