[论文解读] 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 4

一句话总结

本文開發了一套框架，用於在不同市場與能源脫碳情景下預測比特幣長期的電力消耗與碳足跡。研究發現，若能源路徑維持現狀，比特幣的年耗電量可能從2100年的60至400太瓦時，累積排放量達20億噸，相當於2019年全球排放量的7%，除非脫碳進程加速。

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.

研究动机与目标

• 透過開發前瞻性框架，解決先前對比特幣碳足跡估算中的不確定性。
• 基於現實的市場成長假設，預測比特幣長期的電力消耗與碳排放。
• 評估電力部門脫碳對比特幣氣候影響的影響。
• 評估可減輕比特幣未來碳足跡的政策工具。

提出的方法

• 作者使用基於市值增長的動態框架來模擬比特幣的電力消耗，假設其成長軌跡與黃金歷史軌跡一致。
• 透過地區特定的電網脫碳路徑，將電力消耗連結至碳排放。
• 模型整合兩種對比性能源情景：現狀路徑（BAU）與2050年實現碳中和。
• 利用成本最小化模型預測電力需求，並根據歷史數據與市場趨勢校準。
• 框架整合價格波動，特別是2020–2021年的價格飆漲，以評估極端成長情景。
• 透過對減排潛力的敏感度分析，評估政策工具。

实验结果

研究问题

• RQ1 若市值成長軌跡類似黃金，比特幣的電力消耗將如何從2020年演變至2100年？
• RQ2 在全球電力部門不同脫碳路徑下，比特幣的碳足跡將如何預測？
• RQ3 近期的價格飆漲（如2020–2021年）對長期排放預測有何影響？
• RQ4 有哪些潛在的政策工具可減少比特幣未來的碳排放？
• RQ5 在不同能源轉型情景下，比特幣的碳足跡何時達到峰值？

主要发现

• 若市值成長軌跡與黃金歷史趨勢一致，比特幣的年耗電量可能從2020年的60太瓦時增至2100年的400太瓦時。
• 在現狀路徑下，比特幣的累積二氧化碳排放量到2100年將達20億噸，相當於2019年全球排放量的7%。
• 若電力部門在2050年實現碳中和，比特幣的碳足跡將達到峰值並開始下降，顯示政策行動存在關鍵時機。
• 2020年底的價格急升可能導致2021年電力消耗超過100太瓦時，且到2100年累積排放量可能超過50億噸。
• 本研究指出，電力網的早期脫碳對防止比特幣成為未來主要排放來源至關重要。