تخمین اقتصادی خسارات جوی استخراج بیت کوین شباهت بیشتری به نفت خام دیجیتال نسبت به طلای دیجیتال نشان می دهد

این مقاله تخمین های اقتصادی از خسارات ناشی از انرژی ناشی از استخراج بیت کوین را فراهم می کند. ما سه معیار پایداری را برای سیگنالینگ فراهم می کنیم که خسارات اقلیمی ممکن است ناپایدار باشد. استخراج بیت کوین هر سه را شکست می دهد. در می یابیم که برای 2016-2021: (من) خسارات اقلیمی به ازای هر سکه از بیت کوین در حال افزایش است, به جای اینکه با بلوغ صنعت کاهش یابد; (دوم) خسارات اقلیمی بیت کوین بیش از قیمت هر سکه ایجاد شده است; (ج) به طور متوسط هر 1 دلار در ارزش بازار بیت کوین ایجاد شده عامل 0.35 دلار خسارت اقلیمی جهانی بود که به عنوان سهمی از ارزش بازار در محدوده تولید گوشت گاو و نفت خام سوزانده شده به عنوان بنزین و مرتبه ای بالاتر از انرژی بادی و خورشیدی است. این نتایج با هم مجموعه ای از پرچم های قرمز پایداری را نشان می دهد. در حالی که طرفداران بیت کوین به عنوان نماینده "طلای دیجیتال" پیشنهاد کرده اند اما از منظر خسارات جوی بیشتر شبیه "نفت خام دیجیتال"عمل می کند.

مقدمه

با توجه به سرعت در حال توسعه تکنولوژی بلاکچین و استفاده از رمزگذاری و غیر متمرکز, دفاتر عمومی اجازه کمتر, اینترنت در حال تحول امروز اجازه داده است که ظهور کالاهای مختلف دیجیتالی کمیاب 1 . این اقتصاد دیجیتال شامل دارایی های غیرقانونی مانند نشانه ها برای رسانه های دیجیتال مختلف 2 و همچنین دارایی های قابل تعویض و قابل تقسیم مانند چندین هزار ارز رمزنگاری شده است که توسط صدها سیستم عامل مبادله پشتیبانی می شود 3 . انتخاب کالاهای دیجیتالی کمیاب استفاده از طرح های تولید با استفاده از انرژی فشرده 4,5 . این شامل چندین ارز رمزنگاری برجسته (به عنوان مثال, بیت کوین, اتر), که تا به امروز بر اساس بسیار انرژی فشرده, طرح های تولید به سبک مسابقات رقابتی شناخته شده به عنوان اثبات کار (صدای انفجار) معدن برای فراهم کردن اعتبار سنجی رمزگذاری شده در دفاتر عمومی غیر متمرکز 6,7 .

ارزهای رمزنگاری شده مبتنی بر اسرای جنگی برشی از مجموعه بزرگتر فناوری های بلاک چین هستند که طی دهه گذشته یا بیشتر به طور مخل وارد بازارهای جهانی شده اند 8 . تولید ارزهای رمزنگاری شده نسبتا غیرمتمرکز بوده و تا حد زیادی تنظیم نشده است زیرا ابتدا جایگاه خود را پیدا کرده و سپس فضای بزرگتری را اشغال کرده اند 9 . ارز رمزنگاری قیمت و معامله در بازارهای, اما اغلب این نمایشگاه نوسانات قابل توجهی 10 , و ناهنجاری های مالی مانند حباب سوداگرانه 11 , یا شواهدی از دستکاری قیمت 12,13 . با این حال طرفداران مختلف استدلال می کنند که چنین ابداعاتی ارزش قابل توجهی را فراهم می کند یا به ویژه در کشورهای در حال توسعه مورد نیاز است (به عنوان مثال از تامین کالاهای پایدار مالی جدید یا رسانه های مبادله به محروم 14, تنوع سرمایه گذاری 15 , یا مسیرهای اطراف فساد دولتی 16 ). برخی دیگر منافع چنین اختلالاتی را زیر سوال می برند و به ویژه اگر فناوری های جدید (به عنوان مثال فناوری های نوع انفجار) دارای مصرف انرژی فشرده باشند و هزینه های بالقوه اجتماعی زیادی از انتشار کربن مرتبط با 17,18 داشته باشند . به طور بالقوه, ممکن است اتاق قابل توجهی برای یادگیری وجود دارد 19 و در حال حرکت به مسیرهای تولید جایگزین که با استفاده از انرژی به طور قابل توجهی کمتر, در حالی که هنوز فراهم مزایای ادعا 20 . با این حال, دستیابی به کاهش خالص در مصرف انرژی ذاتا چالش برانگیز است, با توجه به افزونگی (به عنوان مثال, تعداد گره های درگیر, و یا حجم کار از عملیات) در تمام انواع تکنولوژی بلاکچین 21 . در برابر این پس زمینه و در تلاش های گسترده تر برای کاهش تغییرات اقلیمی, چالش سیاست در حال ایجاد مکانیسم های حکومتی برای یک اورژانس, صنعت غیر متمرکز, که شامل ارز رمزنگاری انفجار پر انرژی 22,23 . چنین تلاش هایی با سیگنال های قابل اندازه گیری و تجربی در مورد خسارات احتمالی ناپایدار اقلیمی کمک می کند.

با توجه به بیت کوین (بیت کوین) به عنوان تمرکز ما, این تجزیه و تحلیل تخمین می زند خسارات اقلیمی سکه معدن و بررسی معیارهای متعددی برای سیگنالینگ زمانی که این خسارت ممکن است ناپایدار. اول اینکه روند تخمین خسارات اقلیمی به ازای هر بیت کوین استخراج شده نباید با بالغ شدن صنعت افزایش یابد. دوم اینکه قیمت بازار باید همیشه از خسارات اقلیمی تخمین زده شده بیشتر باشد یعنی استخراج بیت کوین نباید "زیر دریا" باشد در حالی که خسارات اقلیمی به ازای هر واحد بیشتر از قیمت سکه در بازار برای هر دوره قابل ملاحظه است. سوم, برای متنی کردن پایداری بیت کوین در برخی از بازه های زمانی انتخاب شده, خسارات اقلیمی تخمین زده شده به ازای هر سکه استخراج شده باید به طور مطلوب با برخی از معیارهای درصد مرجع خسارات اقلیمی به ازای هر واحد ارزش بازار سایر بخش ها و کالاها مقایسه شود. ما این معیارهای قابل اندازه گیری را برای در نظر گرفتن "پرچم های قرمز" خسارات اولیه اقلیمی از یک صنعت نوظهور پیشنهاد می کنیم. اینها نیاز به تغییر را نشان می دهند (به عنوان مثال گزینه های تولید). وجود چنین تغییری ممکن است زمان به چشم پوشی از یک "کسب و کار به طور معمول" رویکرد و در نظر گرفتن اقدام جمعی (به عنوان مثال افزایش مقررات).

استفاده از انرژی برای استخراج ارزهای رمزنگاری شده

اثبات کار (صدای انفجار) تکنولوژی بلاکچین استفاده شده توسط بیت کوین (بیت کوین) انرژی فشرده است 5,24 . بیت کوین یک ارز رمزنگاری شده با یک بلاکچین منبع باز غیر متمرکز است که دفتر کل عمومی او در سال 2009 25 شروع به کار کرد و بدون هیچ مرجع مرکزی (مانند بانک یا دولت) به صورت همتا به همتا معامله می شود. از طریق دسامبر 2021, بیت کوین بود حدود 9 960 میلیارد (ایالات متحده$) سرمایه بازار, و تقریبا 41% سهم بازار جهانی در میان تمام ارز رمزنگاری 26 .

تکنولوژی انفجار بلاکچین انرژی فشرده است چرا که بلوک های جدید به بلاکچین از طریق یک فرایند تایید اجماع محور رقابتی توسط فرد و یا استخر از "ماینرها انجام اضافه."ماینرها تراکنش های رخ داده در بلاک چین را بررسی می کنند و به طور همزمان با یکدیگر رقابت می کنند تا یک شناسه تراکنش منحصر به فرد یا "هش" را برای یک بلوک 27 فراهم کنند . ماینرهایی که برای اولین بار تعداد معینی از تراکنش ها را بررسی می کنند و شناسه هش صحیح را فراهم می کنند با رمزنگاری جدید پاداش می گیرند و یک بلوک جدید به زنجیره 28 اضافه می شود .

تهیه شناسه صحیح هش به دلیل فرایند تولید غیرمتمرکز مقدار زیادی انرژی را به کار می گیرد که رقابت را تشویق می کند و یک بازی "برنده همه" 27 ایجاد می کند . همانطور که معدنچیان در سراسر جهان در اسرع وقت برای افزودن بلوک های جدید به زنجیره رقابت می کنند (یعنی با تولید حدس هایی از شناسه هش هدف ["نرخ هش"]) از تجهیزات و ماشین های کامپیوتری بسیار تخصصی (معروف به "سکوهای معدن") استفاده می کنند که از مقادیر قابل توجهی برق برای کارکرد رقابتی استفاده می کنند 4 . همانطور که ماینرها با قدرت محاسباتی بیشتری رقابت می کنند (مثلا با مشارکت بیشتر ماینرها در شبکه یا استفاده از دکل های استخراج موثرتر یا هر دو) نرخ هش شبکه به طور کلی افزایش می یابد و به طور درون زا مشکل محاسباتی مورد نیاز برای حدس زدن صحیح هش هدف را افزایش می دهد و در نتیجه مصرف کلی انرژی از فعالیت معدن را افزایش می دهد 29 .

نتایج

مصرف برق جهانی بیت کوین

با استفاده از داده های نرخ هش شبکه از ژانویه 2016 تا دسامبر 2021 و داده ها در مورد مصرف برق و بهره وری تجهیزات معدن 5,30 , شکل. 1 استفاده جهانی از برق استخراج بیت کوین و قیمت هر سکه را نشان می دهد. بر اساس این تخمین ها در سال 2020 استخراج بیت کوین از 75.4 تراوات ساعت در سا ل-1 برق استفاده کرد که انرژی بیشتری نسبت به مصرف اتریش (69.9 تراوات ساعت در سا ل-1 در سال 2020) یا پرتغال (48.4 تراوات ساعت در سا ل-1 در سال 2020) 31 است . یک روند کلی رو به بالا در مصرف برق بیت کوین و همبستگی نزدیک بین قیمت بیت کوین و مصرف انرژی معدن وجود دارد. کاهش قیمت مبادله بیت کوین و استفاده از انرژی معدن در تابستان 2021 احتمالا به دلیل ممنوعیت چین از موسسات مالی و شرکت های پرداخت از انجام معاملات مربوط به رمزنگاری ارز است 32 .

جهانی 7 روز به طور متوسط مصرف برق روزانه فعالیت معدن (محور راست) و قیمت مبادله سکه در ایالات متحده$ (محور چپ) برای بیت کوین (بیت کوین). داده های 1 ژانویه 2016 تا 31 دسامبر 2021 نشان داده شده است. مصرف برق بر اساس داده های نرخ هش شبکه بارگیری شده از نمودارهای بلاکچین محاسبه می شود (https://www. blockchain. com/charts) و بهره وری دکل معدن (بخش روش ها را ببینید). قیمت دانلود شده از یاهو! مالی (https://finance. yahoo. com/cryptocurrencies/). تمام داده های نرخ هش شبکه و قیمت در داده های تکمیلی عرضه می شود.

تخمین می زند از دانشگاه کمبریج نشان می دهد اکثر برق مورد استفاده برای معدن ارز رمزنگاری انفجار از زغال سنگ و گاز طبیعی, هر چند استفاده از نیروی برق به احتمال زیاد در چین برجسته بود تا معدن ارز رمزنگاری وجود ممنوع شد 32,33 . در سطح جهانی تخمین زده می شود که 39 درصد از صدای انفجار معدن شده توسط انرژی های تجدید پذیر, به این معنی که غیر تجدید پذیر, مانند سوخت های فسیلی, قدرت اکثریت (~61%) 33 . با توجه به استفاده قابل توجهی از انرژی سوخت فسیلی, معدن ارز رمزنگاری منجر به انتشار کربن جهانی 30,34 با خسارات زیست محیطی همراه 35 . گودکیند و همکاران. 29 تخمین زده است که در سال 2018 هر 1 $(US$) از BTC بازار ارزش ایجاد شده از طریق معدن همراه بود با $0.49 (US$) در ترکیب بهداشت و درمان و آب و هوا خسارت در ما و $0.37 (US$) در چین است. کراوز و تولیمات 5 تخمین زده اند که سکه های بیت کوین و اتر و لیت کوین و مونرو عامل 3-15 میلیون تن شرکت بوده اند₂تولید گازهای گلخانه ای بیش از ژانویه 2016 به جون 2018. برای مقایسه, که در 2018, مقادیر مشابه شرکت₂از افغانستان ساطع شد (7.44 میلیون تن), اسلوونی (14.1 میلیون تن), و اروگوی (6.52 میلیون تن) 36 .

خسارات اقلیمی مرتبط با استخراج بیت کوین

به عنوان تلاش های معدن در طول زمان افزایش یافته است, ما تخمین می زنند به شدت افزایش شرکت₂ه (معادل دی اکسید کربن) انتشار در هر سکه ایجاد. با استفاده از یک تخمین جهانی از محل معدنچیان بیت کوین و مخلوط برق محلی و شرکت منطقه ای₂ای ضرایب انتشار بر اساس نسل نوع 37, یک بیت کوین استخراج شده در سال 2021 وظیفه انتشار 126 برابر شرکت را بر عهده دارد₂ه به عنوان یک بیت کوین استخراج شده در سال 2016-افزایش از 0.9 به 113 تن شرکت₂الکترونیکی در هر سکه از 2016 به 2021 (شکل. 2 الف).

تخمین جهانی خسارات اقلیمی استخراج بیت کوین₂انتشار گازهای گلخانه ای و خسارات اقلیمی به عنوان سهمی از قیمت سکه. ( الف) خسارات اقلیمی تخمینی ($/سکه استخراج شده) و شرکت₂الکترونیکی تولید گازهای گلخانه ای (تی/سکه استخراج; نمودار میله ای) از بیت کوین. یک خط روند غیر خطی برای نشان دادن روند زمان (خط نقطه چین) با خسارت هر داده سکه متناسب بوده است. ( ب) خسارات اقلیمی به عنوان سهمی از قیمت سکه برای بیت کوین. مقادیر نمایش داده شده میانگین 7 روزه در حال اجرا است. خسارات اقلیمی به ازای هر سکه استخراج شده در ( الف) بر قیمت روزانه بازار سکه تقسیم شد و در 100 ضرب شد تا در شرایط درصدی برای محاسبه در ( ب) قرار گیرد. ضریب خسارت 100 ت ی-1 دلار برای شرکت استفاده می شود₂انتشار گازهای گلخانه ای بر اساس محدوده در ادبیات بررسی شده توسط همکار. خسارت در ایالات متحده are. تخمین ها از 1 ژانویه 2016 تا 31 دسامبر 2021 است. داده های تکمیلی برای عوامل انتشار گازهای گلخانه ای مورد استفاده و داده های خسارت اقلیمی را مشاهده کنید.

با افزایش شرکت₂انتشار گازهای گلخانه ای در هر سکه ایجاد شده و خسارات اقلیمی تولید بیت کوین با گذشت زمان افزایش یافت (شکل. 2 الف). استفاده از ضریب خسارت 100 ت ی-1 دلار برای شرکت₂e emissions (dollar values in US dollars (US$) unless otherwise noted), commonly referred to as the social cost of carbon (SCC), each BTC created in 2021 resulted in $11,314 in climate damages, on average, with total global damages of all coins mined in 2021 exceeding $3.7 billion. Between 2016 and 2021, total global BTC climate damages are estimated at $12 billion. With rapid price increases in BTC at the end of 2020, climate damages of mining represented 25% of market prices for 2021 (Fig. 2B). This percentage is useful to normalize the scale of externalities to the market price of the product. We offer two potential ranges of concern in Fig. 2B—when the climate damages as a share of the coin price are between 50 and 100% (shown in amber), and when they are >100% (با رنگ قرمز نشان داده شده است). اولی بالاتر از مواردی است که به طور متوسط در گودکیند و همکاران یافت می شود. 29, در حالی که دومی نشان دهنده بار زمانی که بیت کوین بود "زیر اب" بر اساس هر سکه (به عنوان مثال, خسارات اقلیمی بیش از قیمت بازار سکه). با قیمت های بسیار پایین تر در سال های 2019 و 2020 خسارات اقلیمی بیت کوین به طور متوسط 64 درصد از قیمت بازار بود. بیش از یک سوم روزهای سال 2020 خسارات جوی بیت کوین بیش از قیمت سکه های فروخته شده بود. خسارت در ماه مه 2020 به 156 درصد قیمت سکه رسید که نشان می دهد هر 1 دلار ارزش بازار بیت کوین ایجاد شده در این ماه 1.56 دلار خسارت اقلیمی جهانی بوده است.

با اولین معیار پایداری ما که" روند تخمین خسارات اقلیمی به ازای هر بیت کوین استخراج شده نباید با بالغ شدن صنعت افزایش یابد " بیت کوین شکست می خورد. همانطور که از خط روند غیر خطی در شکل مشاهده می شود در هر سکه یک مسیر صعودی مشخص وجود دارد. 2الف. به جای کاهش به عنوان صنعت بالغ, هر سکه جدید بیت کوین استخراج شده است, به طور متوسط, همراه با افزایش خسارات اقلیمی.

بیت کوین همچنین دومین معیار پایداری ما را شکست می دهد که "قیمت بیت کوین استخراج شده باید همیشه از خسارات اقلیمی تخمین زده شده خود فراتر رود."از شکل. 2ب, در دوره های زمانی متعدد در 2020, خسارات اقلیمی بیت کوین به عنوان سهمی از قیمت سکه بیشتر از بود 100% (مناطق با رنگ قرمز نشان داده شده است). بیت کوین در این فواصل زمانی "زیر دریا" بود به این معنی که هر سکه استخراج شده خسارات جوی بیش از قیمت بازار سکه ایجاد می کرد. بیش از 2016-2021 بیت کوین در 6.4 درصد روزها زیر اب بود و خسارت بیش از 50 درصد قیمت سکه در 30.6 درصد روزها بود.

اگر هزینه های اجتماعی کربن متنوع است?

یک پارامتر کلیدی که ما طیف وسیعی از مقادیر را از شواهد موجود فرض می کنیم این است اسکریپت. برای تخمین پایه ما پیندیک 38 را در انتخاب 100 ت ی-1 دلار دنبال می کنیم . ارزش فعلی تخمین زده شده خسارات پولی ناشی از انتشار یک تن کربن اضافی امروز است و اثرات منفی اجتماعی انتشار کربن را پول می کند 38 . از منظر سیاستگذاری و نظارتی این شاخص یک پارامتر کلیدی برای ارزیابی هزینههای اجتماعی (یعنی هزینههایی که در قیمت بازار در نظر گرفته نمیشوند) یک محصول یا خدمات با مصرف انرژی بالا است. کارلتون و گرین استون 39 به نقش اصلی تخمین رسمی دولت ایالات متحده (ایالات متحده) در سیاست داخلی ایالات متحده و بین المللی اقلیم اشاره می کنند. تخمین اسکناس دارای سابقه گسترده در اقتصاد 40,41,42, و چنین ارزش به طور گسترده ای استفاده می شود 39 .

با این حال, در حالی که تجزیه و تحلیل که با استفاده از تخمین می زند شورای اسلامی باید فرضیات در ارزش و یا محدوده خود را, هیچ اجماع وجود دارد 38 . ادبیات رو به رشد در هر دو تخمین اسکریپت و مدل سازی اسکریپت بهینه برای قیمت گذاری خارجی 43 وجود دارد . ارزش تخمین زده شده دولت فعلی ایالات متحده 51 دلا ر-1 دلار است₂ه در سال 2020 دلار تعدیل شده با تورم 44 . با این حال, پرزیدنت بایدن دستور اجرایی #13,990 (ژانویه 20, 2021) کارگردانی به روز رسانی از این مقدار 45 .

حتی یک بررسی منتخب از مطالعات تخمین زده شده اخیر شامل طیف گسترده ای از مقادیر 38,40,43 است . بسته به فرضیات و رویکردهای مختلف, مطالعات تجربی اخیر به راحتی می توانید طیف وسیعی از مقادیر اطراف ضریب پایه کارشناسی ارشد ما پشتیبانی 1 100 ت ی-1 شرکت₂الکترونیکی, از + / - 5 50 ت ی-1 در هر دو طرف. بدین ترتیب, به نمایندگی از برخی از این تنوع ما با استفاده از دو ارزش های جایگزین برای تقویت t 100 ت ی-1 پایه: (من) 5 50 ت ی-1 شرکت₂ه (اساسا معادل ارزش 2020 تخمین دولت ایالات متحده در سال 2010 است) و (دوم) 150 دلار ت ی-1 شرکت₂e.

ما با استفاده از این مقادیر جایگزین (جدول تکمیلی 1) خسارات اقلیمی بیت کوین را دوباره تخمین می زنیم. مقادیر بالا و پایین این کمیته خسارات اقلیمی تخمین زده شده را متناسب با ارزش پایه 100 دلار تنظیم می کند ت ی-1 شرکت₂و تا حد زیادی بر میزان خسارات تخمین زده شده تاثیر می گذارد. در $150 ت ی-1 شرکت₂خسارات اقلیمی بیت کوین به ازای هر سکه استخراج شده به طور متوسط 4632 دلار بیش از 2016-2021 در مقایسه با 1544 دلار با 50 ت ن-1 دلار است₂ه, در مقابل 3 3088 در C 100 ت ی-1 شرکت₂ه از نتایج در شکل. 2 الف. با بالا بودن میزان خسارات اقلیمی بین سالهای 2016 تا 2021 17 درصد از زمان بوده است (69 درصد از روزها در سال 2020) در حالی که با کمترین میزان خسارات اقلیمی هرگز زیر اب نبوده است. صرف نظر از ارزش کلیوی, خسارات اقلیمی استخراج بیت کوین از سال 2016 تا 2021 به طور قابل توجهی افزایش یافته است, با یک مسیر صعودی مداوم.

اگر معدن استفاده می شود بیشتر انرژی های تجدید پذیر?

شرکت₂تخمین های انتشار و خسارات اقلیمی به شدت به فرضیات سهم منابع برق تجدیدپذیر مورد استفاده در استخراج ارزهای دیجیتال بستگی دارد. با توجه به ماهیت غیر متمرکز و ناشناس از استخراج ارز رمزنگاری, تعیین منابع انرژی واقعی یک چالش است و هیچ منبع داده های اولیه وجود داشته باشد 30 . این امر منجر به طیف وسیعی از تخمین ها در ادبیات شده است. قبل از کار نشان می دهد سهم انرژی های تجدید پذیر (به عنوان مثال خورشیدی, باد, برق) استفاده شده توسط صدای انفجار فرایندهای معدن ممکن است متفاوت باشد بطور قابل توجهی از 25.1 درصد از معدن در کل استفاده از برق 37 به 39% 33 و حتی تا 73% 46 . برخی از تفاوت های تخمین ها به دلیل دوره های زمانی مورد مطالعه است. چین زمانی منبع بزرگی از استخراج جهانی بیت کوین بود که احتمالا از مقادیر قابل توجهی از انرژی برق تجدیدپذیر 30 استفاده می کرد و تمام استخراج ارزهای دیجیتال را در سال 2021 ممنوع کرد 32 . این به نظر می رسد به شدت تغییر سهم جهانی از انرژی های تجدید پذیر استفاده شده توسط معدنچیان بیت کوین, و در نتیجه افزایش استفاده از سوخت های فسیلی 37 . بنابراین انتظار می رود سهم تجدیدپذیر قبل و بعد از ممنوعیت چین متفاوت باشد و شاید بطور قابل توجهی چنین باشد. تفاوت های دیگر, مانند روش های مورد استفاده برای قرار کارگران معدن, مفروضات در بهره وری دکل معدن و نیازهای خنک کننده, و مفروضات در منابع برق همچنین می توانید تفاوت در طیف وسیعی از تخمین های موجود در کار قبل رانندگی 30,37 .

با توجه به محدوده بزرگ یافت, ما تجزیه و تحلیل ما با سناریوی برق تجدید پذیر بالاتر جایگزین گسترش. در این سناریو, ما افزایش سهم نسل تجدید پذیر استفاده می شود به معدن ارز رمزنگاری از پایه 38.5% (به علاوه 5.2% انرژی هسته ای) به یک سناریو با 50% انرژی های تجدید پذیر بیشتر (به 57.8% در مجموع به علاوه 5.2% هسته ای). این سناریو نشان دهنده یک وضعیت فرضی است که معدنچیان کریپتوکارنسی به طور قابل توجهی بیشتر از انرژی های تجدیدپذیر استفاده می کنند و اکثریت بزرگی (63 درصد) برق از منابع مستقیم بدون کربن (تجدید پذیر و هسته ای ترکیب شده).

افزایش استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در استخراج بیت کوین در مقایسه با سهم تجدیدپذیر پایه باعث کاهش خسارات اقلیمی مرتبط به ازای هر سکه استخراج شده می شود (جدول تکمیلی 2). با افزایش 50 درصدی سهم تجدیدپذیر خسارات اقلیمی بیت کوین تقریبا دو سوم قدر پایه است. با این حال حتی برای این سناریو تجدید پذیر بالا خسارت اقلیمی هنوز هم به طور متوسط 23 درصد از قیمت سکه (2016-2021) با وجود کارگران معدن تنها با استفاده از 37 درصد از برق خود را از سوخت های فسیلی. بنابراین حتی اگر ماینرهای بیت کوین اکثریت برق خود را از منابع تجدیدپذیر و مستقیم بدون کربن دریافت کنند باز هم خسارات جوی زیاد و فزاینده ای وجود دارد.

مقایسه با سایر کالاها

به یاد بیاورید از شکل. 2 ب که نشان داد خسارات اقلیمی به ازای هر قیمت بازار سکه است که نسبت خسارت بیت کوین به قیمت از سال 2020 به 2021 کاهش یافته است. این لزوما به این معنی نیست که روند استخراج اسیر پایدار است. برای متنی کردن این نسبت ها, ما را مقایسه خسارت اقلیمی در برابر برخی دیگر از کالاها و محصولات اقتصادی مربوطه: (من) تولید برق توسط منبع (برق, باد, خورشیدی, هسته ای, گاز طبیعی, و زغال سنگ), (دوم) نفت خام پردازش و سوخته به عنوان بنزین, (سوم) استفاده و ساخت خودرو (وسایل نقلیه ورزشی (شاسی بلند) و خودروی سواری متوسط), (چهارم) تولید گوشت کشاورزی (جوجه, گوشت خوک, و گوشت گاو), و; (پنجم) معدن فلزات گرانبها (اکسیدهای خاکی کمیاب (ریس), مس, فلزات گروه پلاتین (پی جی ام اس), و طلا). شکل 3 خسارات اقلیمی به ازای هر واحد قیمت بازار (درصد قیمت) بیت کوین را در مقایسه با خسارات اقلیمی چرخه عمر این 16 کالای دیگر نشان می دهد.

خسارات اقلیمی استخراج بیت کوین به عنوان سهمی از قیمت بازار سکه (2016-2021) در مقایسه با تجزیه و تحلیل کامل چرخه عمر خسارات اقلیمی به عنوان سهمی از قیمت بازار برای سایر کالاها (برای یک سال). خسارت ها بر حسب درصد (درصد قیمت بازار) بیان می شوند. خسارات اقلیمی بیت کوین فقط شامل مصرف انرژی و انتشار از سکوهای استخراج معادن است و شامل خسارات اقلیمی مرتبط با سرمایش و ساخت سکوهای معدنی یا سایر منابع بالقوه انتشار معادل کربن نیست. این باعث می شود که خسارات تخمین زده شده بیت کوین در مقایسه با خسارات کامل چرخه عمر برای سایر کالاهای نشان داده شده کمتر باشد. خسارات اقلیمی برای سایر کالاها و محصولات اقتصادی نشان داده شده با استفاده از تخمین چرخه عمر از ادبیات بررسی شده و سازمان های دولتی ایالات متحده همراه با داده های قیمت در دسترس عموم محاسبه می شود. تمام قیمت کالاها و داده های خسارت اقلیمی چرخه عمر در داده های تکمیلی است.

خسارات اقلیمی بیت کوین به طور متوسط 35 درصد از ارزش بازار خود (2016-2021) و 58 درصد (2020-2021) بود. این بیت کوین را در رده سایر کالاهای پر انرژی یا پرمصرف مانند تولید گوشت گاو یا تولید برق گاز طبیعی یا بنزین از نفت خام قرار می دهد و به طور قابل ملاحظه ای مخرب تر از کالاهایی است که ما ممکن است کالاهای پایدارتر مانند تولید مرغ و گوشت خوک و منابع برق تجدیدپذیر مانند خورشید و باد بدانیم. برای خورشید و باد به طور خاص, خسارات اقلیمی چرخه عمر کامل خود را به عنوان یک سهم از قیمت های بازار خود را به ترتیب از قدر کمتر از کسانی که از بیت کوین بیش از 2016-2021. استخراج بیت کوین همچنین خسارات اقلیمی را به ازای هر واحد قیمت ایجاد می کند که بالاتر از مقدار تولید شده از استخراج فلزات گرانبها مانند طلا است, مس, پی جی ام, و ریوس, که همه به طور متوسط< 10% per unit market value compared to BTC’s 35% average over 2016–2021. For the specific case of gold, which is considered by some to be an important store of value and a hedge against volatility in stocks, bonds, and the US dollar 47 , BTC’s climate damages are a relative outlier. As a share of gold’s market price, its climate damages average 4%; BTC’s 2016–2021 average climate damages are 8.75 times greater.

با توجه به سهم بالای خسارات اقلیمی به قیمت بازار بیت کوین, ما می پرسیم: "چه سهم استفاده از منابع برق تجدیدپذیر تولید بیت کوین را در اثرات خسارت اقلیمی به کالاهای پایدارتر مشابه می کند?"نتایج ما نشان می دهد که اگر سهم منابع برق تجدیدپذیر برای 2016-2021 از 38.5 به 88.4 درصد (با 5.2 درصد اضافی از هسته ای) افزایش یابد—129 درصد افزایش می یابد—خسارات اقلیمی به عنوان سهم قیمت سکه برای بیت کوین از 35 به 4.0 درصد کاهش می یابد.

عدم وجود چنین افزایش شدید در سهم برق تجدید پذیر مورد استفاده در معدن, خسارات اقلیمی بیت کوین در مقایسه با کالاهای پایدارتر باقی خواهد ماند. بنابراین استخراج بیت کوین در حال حاضر معیار سوم پایداری ما را شکست می دهد که "خسارات اقلیمی تخمین زده شده به ازای هر سکه استخراج شده باید به طور مطلوب با برخی از معیارهای درصد مرجع خسارات اقلیمی به ازای هر واحد ارزش بازار سایر بخش ها و کالاها مقایسه شود."اگرچه به اندازه تولید برق زغال سنگ مخرب نیست, استخراج بیت کوین خسارات مشابهی به عنوان بنزین ایجاد می کند, تولید گاز طبیعی و تولید گوشت گاو, به عنوان سهمی از قیمت های بازار; هیچ کدام به طور کلی پایدار تلقی نمی شوند 48,49 .

بحث و گفتگو

کالاهای کمیاب دیجیتالی احتمالا در اینجا باقی خواهند ماند و ابعاد مختلف اقتصادی را ایجاد می کنند که برای مردم ارزش ایجاد می کند. مهم است که این زمینه گسترده تر را از عناصر این اقتصاد دیجیتال مرتب کنیم که ممکن است به ویژه پایدار و نگرانی های اقلیمی داشته باشد (نگاه کنید به دستور اجرایی مارس 2022 بایدن در مورد رمزنگاری ارزها برای ایالات متحده 50 ). تمرکز ما بر روی ارز رمزنگاری شده غالب بیت کوین است که از یک طرح استخراج اسرای جنگی بسیار پر انرژی و رقابتی استفاده می کند. در حالی که جامعه و ملت ها مزایا و هزینه های کالاهای مختلف دیجیتالی کمیاب را ارزیابی می کنند, ما یک رویکرد تجربی برای ارزیابی نگرانی های پایداری بیت کوین فراهم می کنیم.

در می یابیم که برای 2016-2021: (من) خسارات اقلیمی به ازای هر سکه از بیت کوین در حال افزایش بود; (دوم) به عنوان سهمی از قیمت بازار, خسارات اقلیمی بیت کوین زیر دریا 6.4 درصد از روزها بود, و خسارت از 50 درصد قیمت سکه فراتر رفت 30.6 درصد از روزها; و (سوم) میانگین سهم خسارت اقلیمی بیت کوین در طول دوره 35 درصد بود, که در محدوده تولید گوشت گاو و مصرف بنزین قرار می گیرد (به عنوان از نفت خام پردازش), اما کمتر از تولید برق زغال سنگ است. خسارات اقلیمی بیت کوین به ازای هر واحد قیمت بازار تقریبا یک مرتبه بیشتر از تولید باد و خورشید است; یعنی بسیار بالاتر از هر معیار تجدیدپذیر است که ممکن است پیشنهاد شود. در مجموع نتایج نشان دهنده مجموعه ای از پرچم های قرمز برای هر گونه توجه به عنوان یک بخش پایدار (سرمایه گذاری یا در غیر این صورت) است. در حالی که طرفداران به طور منظم بیت کوین را به عنوان نماینده نوعی "طلای دیجیتال" پیشنهاد می دهند 51,52 , از دیدگاه خسارات اقلیمی بیت کوین بیشتر شبیه "نفت خام دیجیتال" عمل می کند.”

تعدادی از هشدارهای مهم در مورد معیارهای پیشنهادی ما وجود دارد. اولا در مورد معیار دوم ما معنی معیار "زیر اب" ما (جایی که نسبت هر سکه خسارت اقلیمی به عنوان سهم قیمت بازار بیش از 100 درصد نیست) می تواند مورد سوال قرار گیرد. این بیش از حد 6.4 درصد از دوره مطالعه برای بیت کوین رخ می دهد. در حالی که این ممکن است یک مرز زنگ روشن, ممکن است بیش از حد ضعیف? چرا 50%, و یا حتی ماندن زیر 25%? برای کمک به در نظر گرفتن این موضوع به معیار سوم خود می پردازیم که با سایر کالاها و بخش ها مقایسه می کنیم. با این کار ماندن در سهم 10 درصدی برای یک فناوری نوظهور ممکن است یک معیار پایداری ارجح باشد—سطح بیش از 96 درصد روزهای مطالعه ما.

ما تاکید می کنیم که برای کالاهای مقایسه ای ما همه سهام نشان دهنده تخمین کامل خسارت چرخه عمر است اما نه برای بیت کوین. بدین ترتیب, سهام بیت کوین در این تحقیق اولیه تخلیه, نادیده گرفتن انتشار کربن از خنک کننده سکوهای معدن, تولید دکل, زباله های الکترونیکی, ساخت و ساز ساختمان, و غیره., جایی که فقط تخمین های بسیار اولیه در ادبیات در حال ظهور است 35 . اخطار بیشتر, با توجه به معیارهای دوم و سوم ما, مربوط به شواهد انباشته که برخی از قیمت ارز رمزنگاری ممکن است با حدس و گمان قابل توجهی متورم, و حتی دستکاری (به عنوان "شستشو رمزنگاری") 13 . طبیعتا قیمت متورم به طور مصنوعی خسارات تخمین زده شده به نسبت قیمت را کاهش می دهد. تا حدی که تورم قیمت مصنوعی در حال وقوع است, نسبت خسارت با قیمت دستکاری نشده ممکن است بیشتر از موارد ذکر شده در اینجا باشد. سرانجام, ما به شدت بر خسارات اقلیمی متمرکز شده ایم, اما بسیاری از ارزیابی های فناوری همچنین شامل خسارات بهداشتی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای است. بنابراین به چند دلیل ارزیابی پایداری ما برای بیت کوین بسیار محافظه کارانه است.

در حالی که تمرکز این مقاله نیست, یک فرایند تولید جایگزین ارز رمزنگاری شده به پو, شناخته شده به عنوان اثبات سهام (اعتباری), می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای کاهش مصرف انرژی از معدن ارز رمزنگاری. سلامتی کار می کند با نیاز به تعیین اعتبار به نگه دارید و سکه سهام, با نویسنده بلوک بعدی در بلاکچین که به طور تصادفی انتخاب, با شانس بالاتر به کسانی که با موقعیت سهام بزرگتر اختصاص داده 53 . سلامتی, با تکیه بر به اشتراک گذاری تصادفی و اعتبار سنجی, قدرت محاسباتی قابل توجهی نیاز ندارد و در نتیجه با استفاده از کسری از برق به عنوان معدن صدای انفجار. اتریوم که دومین ارز دیجیتال بزرگ با ارزش بازار 26 است قرار است در سال 2022 از اسیر به پوز تبدیل شود و مصرف انرژی خود را 99.95 درصد 54 کاهش دهد . اگر بیت کوین, رمزنگاری جهانی غالب, همچنین می تواند از صدای انفجار به سلامتی تغییر, استفاده از انرژی, و, با گسترش, خسارات اقلیمی خود را تخمین زده در این کار, به احتمال زیاد ناچیز تبدیل. با این حال احتمال تغییر بیت کوین به پوز در حال حاضر کم به نظر می رسد 55 .

هیچ کمبودی از طرفداران کالاهای کمیاب دیجیتالی و ابتکاری که پیشنهاد می کنند وجود ندارد. هاوسون 20 حتی در صفحات تغییرات اقلیمی طبیعت استدلال می کند: "باقی ماندن بیش از حد بر عدم کارایی برخی از ارزهای رمزنگاری شده احتمالا باعث می شود کودک بلاکچین را با حمام بیت کوین بیرون بیندازید."اما خطر وابستگی به مسیر و تکنولوژی قفل در با صنعت نوظهور 56,57 از این استدلال که ارز رمزنگاری مبتنی بر صدای انفجار, که تسلط سهم بازار, در واقع شایستگی توجه ویژه. خلاف واقع ما نشان می دهد که تغییرات شدید برای پایدار کردن بیت کوین (به عنوان مثال در ترکیب تجدید پذیر) مورد نیاز است. ارزهای رمزنگاری شده مبتنی بر اسیر در مسیری ناپایدار قرار دارند. اگر صنعت مسیر تولید خود را از اسرای جنگی دور نکند یا به سمت اعتباری حرکت نکند ممکن است این دسته از کالاهای کمیاب دیجیتالی نیاز به تنظیم داشته باشند و تاخیر احتمالا منجر به افزایش خسارات اقلیمی جهانی خواهد شد.

روش ها

خسارات اقلیمی استخراج بیت کوین

تخمین خسارات اقلیمی ناشی از استخراج بیت کوین از روش های شرح داده شده در ادبیات موجود در این فضا 5,29 پیروی می کند . تخمین اصلی بهره مصرف برق به ازای هر سکه بیت کوین استخراج شده (بر حسب کیلووات ساعت در هر سکه) است که از نرخ هش شبکه روزانه بلاکچین 58 بیت کوین حاصل می شود. با استفاده از تخمین میانگین راندمان سکوهای استخراج بیت کوین کل مصرف برق (بر حسب کیلووات ساعت در روز) شبکه را بر حسب معادله محاسبه کردیم. (1) پس از تبدیل جی بر ثانیه به کیلووات (کیلووات) و ضرب در 24 ساعت در روز:

ما کل سکه های بیت کوین استخراج شده در روز را در معادله محاسبه کردیم. (2) استفاده از میانگین زمان در دقیقه برای افزودن یک بلوک به بلاک چین در روز 59 و پاداش ماینر در سکه های بیت کوین در هر بلوک:

تقسیم مصرف برق شبکه توسط تعدادی از سکه بازده برق در هر سکه در معادله. (3):

$$>\,\,>\,\,> \left( >>>>>>> \right) = >\,\,> \left( >>>>>>>\راست) \دیو \چپ(<\frac>>>>>>>\درست).$$

ضرب برق در هر سکه در میانگین تخمین جهانی ضریب انتشار گازهای گلخانه ای برای برق در شبکه بیت کوین (بر حسب کیلوگرم شرکت₂ه / کیلووات ساعت) تخمین ما از انتشار در هر سکه را در معادله تولید می کند. (4). فاکتورهای انتشار مورد استفاده در داده های تکمیلی فراهم شده است.

خسارات اقلیمی به ازای هر سکه بر حسب میزان انتشار در هر سکه محاسبه می شود₂ه) در معادله. (5):

خسارت به عنوان سهمی از قیمت سکه خسارت هر سکه را می گیرد و بر قیمت روزانه بازار بیت کوین 60 تقسیم می شود . تمام تخمین های خسارت سالانه یا چند ساله به ازای هر سکه یا خسارت به ازای هر سهم از قیمت سکه میانگین وزنی تولید شده روزانه سکه را در طول روز می گیرد (یعنی وزن بر اساس تعداد سکه های تولید شده در هر روز).

سکوهای معدن بهره وری از محاسبات هش در واحد انرژی در طول دوره مطالعه ما بهبود یافته است. برای بیت کوین میانگین راندمان دکل سالانه را از داده های فروش در 30 برای 2016-2018 محاسبه کردیم و سپس از کارایی ضد ماینر محبوب اس 15 برای کارایی دکل برای سال 2021 استفاده کردیم. ما متناسب یک رابطه غیر خطی (معادله. 6) بین این داده ها برای محاسبه مصرف انرژی دکل در حال کاهش اما مسطح در هر هش برای هر روز در دوره مطالعه ما:

جایی که روزها تعداد روزهای 1/1/1900 است.

انتشار گازهای گلخانه ای تولید برق شبکه بیت کوین معدنچیان از 37 است . ما تخمین های ماهانه خود را از عوامل انتشار جهانی (کیلوگرم شرکت 2/کیلووات ساعت) از سپتامبر 2019 تا اوت 2021 به طور متوسط انجام دادیم و این میانگین را در طول دوره مطالعه ما اعمال کردیم. عوامل انتشار در 37 بر اساس مکان های استخراج معادن و مخلوط های برق کشور و زیر کشور (چین و ایالات متحده) و عوامل انتشار خاص منبع تولید است. به عنوان تجزیه و تحلیل حساسیت, ما عوامل انتشار از دو منبع دیگر استفاده می شود: (من) از 30, و; (دوم) میانگین مخلوط برق ایالات متحده در سال با استفاده از منبع برق و مخلوط تولید تخمین می زند از سازمان های مختلف دولتی ایالات متحده 61,62 . نتایج حاصل از این تجزیه و تحلیل ها جدول تکمیلی 3 است و از نظر کیفی مشابه نتایج پایه ما است.

مقایسه خسارات اقلیمی کالاها

خسارات اقلیمی از 16 کالا مقایسه محاسبه می شود: تولید برق توسط منبع (برق, باد, خورشیدی, انرژی هسته ای, گاز طبیعی, و زغال سنگ); نفت خام پردازش و سوخته به عنوان بنزین; استفاده از خودرو و ساخت (وسایل نقلیه ورزشی سودمند (شاسی بلند) و خودروی سواری متوسط); تولید گوشت کشاورزی (مرغ, گوشت خوک, و گوشت گاو), و; فلزات گرانبها معدن (اکسیدهای خاکی کمیاب فلزات گروه پلاتین (پی جی ام اس), مس, فلزات گروه پلاتین (پی جی ام اس), و طلا). برای هر کالا ما از تخمین های شرکت چرخه عمر کامل استفاده می کنیم₂تولید گازهای گلخانه ای به ازای هر واحد تولید و این میزان را در واحد ضرب کنید تا خسارات اقلیمی به ازای هر واحد حاصل شود. خسارات اقلیمی به ازای هر واحد بر اساس قیمت بازار تقسیم می شود تا به عنوان سهمی از ارزش کالا خسارت دریافت کند. همه قیمت کالا و شرکت₂داده های تولید گازهای گلخانه ای در واحد تولید در داده های تکمیلی فراهم شده است.

برای بخش برق از شرکت چرخه عمر متوسط استفاده کردیم₂تولید گازهای گلخانه ای در هر کیلووات ساعت برق تولید شده برای ایالات متحده از نرل 61 , بر اساس نوع منبع, و مخلوط تولید برق بر اساس نوع منبع برای هر سال از ایالات متحده 62 . برای قیمت بازار برق, ما با استفاده از 2016-2021 متوسط قیمت خرده فروشی در سراسر مسکونی, تجاری, صنعتی, و بخش حمل و نقل از ایالات متحده 63 .

برای بخش گوشت کشاورزی ما تخمین می زنیم که شرکت چرخه عمر₂الکترونیکی تولید گازهای گلخانه ای در هر سر از فاو 64,65 ; برای شمال امریکا (گوشت خوک), برای شمال امریکا (جوجه های گوشتی), برای شمال امریکا (گوشت گاو). ما برای مقدار متوسط گوشت در هر لاشه تنظیم به تولید گازهای گلخانه ای به ازای هر کیلوگرم گوشت (گوشت خوک: 65%, گوشت گاو: 65%, جوجه: 100%) با استفاده از داده ها از دانشگاه خدمات فرمت دولت 66,67 . قیمت مرغ به ازای هر لاشه (نه به ازای هر کیلوگرم گوشت) است و بنابراین 100 درصد از لاشه استفاده می شود. قیمت داده ها به طور متوسط از سال 2016 تا 2020 از وزارت کشاورزی ایالات متحده خدمات تحقیقات اقتصادی برای گوشت گاو و مرغ 68 .

برای بنزین حاصل از نفت خام ما از تخمینی از انتشار چرخه عمر چرخ به خوبی از ادبیات 69 و میانگین قیمت خرده فروشی بنزین از ایالات متحده 70 استفاده می کنیم .

برای وسایل نقلیه, بیش از یک عمر 15 سال, ما با استفاده از تخمین می زند از کل هزینه مالکیت و عملیات خودرو تولید گازهای گلخانه ای, فرض 14,263 مایل در سال 71 بر اساس 2019 فورد اکسپلورر برای یک وسیله نقلیه ورزشی (شاسی بلند) و 2019 تویوتا کمری برای یک سدان متوسط. ما اضافه کردن تولید گازهای گلخانه ای خودرو از ساخت و تولید مواد و استخراج با استفاده از داده ها از ادبیات بررسی شده توسط همکار 72 .

برای فلزات گرانبها, قیمت سالانه (ایالات متحده$ به ازای هر اونس, ایالات متحده$ به ازای هر پوند, یا ایالات متحده$ به ازای هر کیلوگرم) برای اکسیدهای خاکی کمیاب (ریس), مس, فلزات گروه پلاتین (پی جی ام), و طلا از خلاصه کالاهای معدنی 2021 یو اس اس جی برای 2016-2020 73 . شرکت چرخه عمر کامل₂تولید گازهای گلخانه ای در واحد جرم از 74 برای طلا از انجمن بین المللی فلزات گروه پلاتین 75 برای پی جی ام از 76 برای مس و از 77 برای ریو حاصل می شود.

در دسترس بودن داده ها

تمام داده های مورد استفاده در این مقاله در مقاله و در فایل اطلاعات تکمیلی گنجانده شده و یا به صورت عمومی در دسترس هستند.