[논문 리뷰] Bitcoin's future carbon footprint

Shize Qin, Lena Klaaßen외 3명|arXiv (Cornell University)|2020. 11. 05.

Energy, Environment, and Transportation Policies참고 문헌 17인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 다양한 시장 및 에너지 탈탄소화 시나리오 하에서 비트코인의 장기적 전력 소비와 탄소 배출량을 예측하기 위한 프레임워크를 개발한다. 연구 결과, 비트코인의 연간 전력 소비는 2100년까지 60에서 400 TWh로 증가할 수 있으며, 사업-그대로(기존 에너지 경로) 시나리오에서는 누적 배출량이 20억 톤에 이를 것으로 예상되며, 이는 2019년 세계 배출량의 7%에 해당한다. 탈탄소화 속도가 빨라지지 않으면서 이와 같은 결과가 발생할 수 있다.

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.

연구 동기 및 목표

• 비트코인의 탄소 배출량에 대한 이전 추정치의 불확실성을 해소하기 위해 전망 기반의 프레임워크를 개발하기 위해.
• 현실적인 시장 성장 가정을 바탕으로 비트코인의 장기적 전력 소비와 탄소 배출량을 예측하기 위해.
• 전력 부문의 탈탄소화가 비트코인의 기후 영향에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 비트코인의 향후 탄소 배출량을 완화할 수 있는 정책 수단을 평가하기 위해.

제안 방법

• 저자들은 시가총액 성장에 기반한 동적 프레임워크를 사용하여 비트코인의 전력 소비를 모델링하며, 이는 골드의 역사적 궤적을 따르는 것으로 가정한다.
• 지역별 전력망 탈탄소화 경로를 활용하여 전력 소비를 탄소 배출량과 연결한다.
• 비즈니스-그대로(BAU)와 2050년 탄소중립 달성이라는 두 가지 대조적인 에너지 시나리오를 도입한다.
• 채굴에 대한 비용 최소화 모델을 사용하여 전력 수요를 예측하며, 이는 역사를 기반으로 하며 시장 동향을 반영한다.
• 가격 변동성, 특히 2020–2021년의 가격 급등을 통합하여 극단적 성장 시나리오를 평가한다.
• 정책 수단은 배출 감소 잠재력에 대한 민감도 분 析을 통해 평가된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 골드의 시가총액 성장 궤적을 따를 경우, 비트코인의 전력 소비는 2020년에서 2100년 사이에 어떻게 변화할 것인가?
• RQ2 글로벌 전력 부문의 탈탄소화 경로에 따라 비트코인의 탄소 배출량은 어떻게 예상되는가?
• RQ3 최근의 가격 급등, 예를 들어 2020–2021년 급등은 장기적 배출 예측에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 비트코인의 향후 탄소 배출량을 줄일 수 있는 잠재적 정책 도구는 무엇인가?
• RQ5 다양한 에너지 전환 시나리오 하에서 비트코인의 탄소 배출량은 언제 정점에 이를 것인가?

주요 결과

• 비트코인의 연간 전력 소비는 2020년 60 TWh에서 2100년 400 TWh로 증가할 수 있다. 이는 골드의 역사적 추세를 따를 경우에 해당한다.
• 비즈니스-그대로 전력 탈탄소화 시나리오 하에서는 2100년까지 비트코인의 누적 CO2 배출량이 20억 톤에 이를 것으로 예상되며, 이는 2019년 세계 배출량의 7%에 해당한다.
• 전력 부문이 2050년까지 탄소중립을 달성할 경우, 비트코인의 탄소 배출량은 정점에 도달하고 감소하기 시작할 것이며, 이는 정책 조치에 대한 중요한 창을 시사한다.
• 2020년 말의 급격한 가격 상승은 2021년 전력 소비가 100 TWh를 초과하고, 2100년까지 누적 배출량이 50억 톤을 초과할 수 있음을 의미한다.
• 이 연구는 전력망의 조기 탈탄소화가 비트코인이 향후 주요 배출원이 되는 것을 방지하기 위해 필수적임을 밝혀냈다.