马斯克批评采矿业使用煤炭 他支持的“比特币是清洁能源的关键”论点如是说
作者|比特币清洁能源倡议备忘录
编辑| 吴柯林
翻译|丽贝卡
简介：虽然马斯克13日批评比特币使用化石能源，尤其是煤炭，并暂停特斯拉接受比特币支付，导致币价大跌，但他对比特币和清洁能源的支持是一贯的，不是突变。
这篇在 4 月 22 日被马斯克称赞的论文认为，由于清洁能源的不稳定性，比特币挖矿作为一种灵活的负载选择，可以利用过剩的清洁能源帮助电网部署更多的可再生能源。 活力。 比特币挖矿有助于提高可再生能源的弹性。
事实上，中国对西南地区废弃水电的利用也证明了这一点。 可再生能源的发展必然导致弃风弃水弃光。 比特币挖矿对废弃电力的利用是任何行业都无法比拟的。
但不可否认的是，火电目前在比特币挖矿中所占比例较高。 马斯克凭借一己之力将币圈带入下一阶段的牛市，如今他坚定地站在批评比特币浪费能源的立场上。 未来，整个行业围绕这个问题会有更多的讨论和变数。
标题：比特币是清洁能源未来的关键
在本文中，我们旨在解释比特币网络如何充当独特的能源购买者，使社会能够利用更多的太阳能和风能发电能力。 这种部署以及储能旨在促进向更清洁、更有弹性的电网过渡。 我们相信今天的能源资产所有者可以成为明天必不可少的比特币矿工。
本文的重点
比特币挖矿作为清洁能源生产和储存的补充技术，为加速全球能源向可再生能源的转型提供了机会。
太阳能和风能现在是世界上最便宜的能源，但由于间歇性的电力消耗，它们正面临部署瓶颈。
比特币挖矿作为一种灵活的负载选项，可能有助于解决许多间歇性和拥堵问题，从而使电网能够部署更多的可再生能源。
通过部署更多的太阳能和风能，这些发电技术可能会进一步回到各自的成本曲线，使其边际成本接近于零。
关于这篇文章
比特币清洁能源倡议组织撰写了这篇简短的研究论文，作为分享我们对比特币挖矿（结合可再生能源和存储）如何适合加速能源转型的看法的起点。 为了补充这项工作，ARK Invest 提出了一个开源模型，该模型展示了比特币挖矿如何增加这些可再生+存储系统的容量，为可比或成本更低的单位经济电网基本负载能源需求提供更大比例。 这项工作只是我们希望富有成效地寻找解决方案的开始，以帮助开创丰富、清洁的能源未来。
独特的能源买家
比特币矿工是独特的能源买家，因为他们提供高度灵活且容易中断的负载，以全球流动的加密货币提供支付，并且完全不受位置限制，只需要互联网连接。 这些综合品质构成了一项非凡的资产，能源购买者[1] 可以在世界任何地方的任何时间打开或关闭。
可再生能源现在是最便宜的能源形式
在过去十年中，太阳能和风能的平准化能源成本 (LCOE) 分别下降了 90% 和 71% [2]。 太阳能和风能的无补贴成本现在分别为 3-4 美分/千瓦时和 2-5 美分/千瓦时。 一些个别项目的成本甚至更低。 就上下文而言，煤炭或天然气等化石燃料的平准化能源成本 (LCOE) 为 5-7 美分/千瓦时。 这意味着太阳能和风能已经比煤炭和天然气便宜。 太阳能和风能的价格也刚好与地热能和水力发电持平[3]，价格约为3-5美分/千瓦时，虽然便宜，但受地域限制。
总会有使用不同能源（例如水力或地热）的更便宜的个别站点，但总的来说，太阳能和风能现在是成本最低和最具可扩展性的站点。 更重要的是，我们相信随着时间的推移，它们只会继续变得更便宜。 我们认为，尤其是对于太阳能这种半导体技术，累计容量每增加一倍，价格将继续下降 20-40% [4]。
时间供需错配与电网拥堵
然而，与天然气或核能等更昂贵的基本负荷电力相比，太阳能和风能都有一个主要缺点：间歇性。 在能源行业，这导致了所谓的“鸭子曲线”[5]。
从本质上讲，阳光在白天发光，而不是在晚上。 风更难以预测，但往往在夜间风更大。 所以能源供应要么充足，要么不充足。 然而，当人们在下午或傍晚回到家并打开电器时比特币挖矿有什么实际意义，需求达到高峰，此时太阳能和风能都无法使用。 最终结果是比社会通常每天几个小时所需的电力要多得多，而在需求高峰时则要少得多。 同样的挑战也会随着季节的变化而发生，因为夏季阳光较多，冬季多风。 电网拥塞 [6] 进一步加剧了这些缺陷，这类似于高速公路交通并且经常发生，因为太阳能和风能项目通常建在太阳能和风能充足但附近负载（即最终用户）和传输很少的农村地区容量 。 由于这些挑战，目前仅在美国的三个电网互连队列中就有超过 200 GW6[7] 的延迟太阳能和风力发电。 这些是拥有开发商和融资渠道的太阳能和风能项目，但电网无法真正容纳它们。
提高输电容量和储能对于解决这些问题至关重要，尤其是在锂离子电池成本持续下降的情况下。 但目前规模的电池对于广泛部署来说仍然过于昂贵。 在它们的成本再下降 80% 之后，它们的使用寿命以及它们可以无损耗地储存能量的时间仍然存在物理限制。 这将成为存储廉价正午太阳能以满足高峰需求的最关键技术。
比特币挖矿是生成+存储的理想补充
另一方面，比特币矿工是可再生能源和存储的理想补充技术。 将发电与存储和矿工结合起来比单独建造发电和存储具有更高的整体价值。 如上所述，在不耗散的情况下可以有效存储多少能量始终存在物理限制。 然而，仅仅几个小时的存储容量，几乎可以完全解决日常的间歇性问题。
通过将矿工与可再生能源+存储项目相结合比特币挖矿有什么实际意义，我们相信它可以：
1.提高项目投资者和开发商的回报，将更多的太阳能和风能项目转移到盈利地区。
2. 允许在漫长的电网互连研究完成之前建设太阳能和风能项目（因为比特币矿工可以消耗能源，直到可以将其出售给电网）。
3. 为电网提供随时可用的“过剩”能源，以应对日益普遍的黑天鹅事件，例如高峰需求期间的炎热或寒冷天气（例如 2021 年初德克萨斯州停电）。
随着电动汽车的普及和所有设备的电气化，社会对电力的需求增加，这种“过剩”能源也将非常有用。 从某种意义上说，矿工的胃口是无限的，“鸭肚”吃到什么就吃什么。 鉴于这些好处，我们认为公用事业规模存储的开发商通过比特币矿工扩展他们目前的电池产品是合乎逻辑的。
随着社会开始部署更多的太阳能和风能，我们相信这将使 LCOE 进一步降低其成本曲线，使下一波太阳能和风能的价格更加实惠。 如果 LCOE 下降，它可能会开辟有利可图的电力新用途，例如海水淡化、去除大气中的二氧化碳或产生绿色氢气。 该领域的一些专家预测，生产新电力的边际成本实际上接近于零 [8]。
第二个潜在的重大影响可能是比特币采矿业的大规模转型和绿化。 据估计，当今全球采矿能力仅为 10-20 GW2 [9]。 即使以 20% 的产能部署矿工，也可以从仅在美国电网上推迟的 2 GW 太阳能和风能项目中带来 40 GW 的新挖矿能力，这实际上使整个现有的全球市场相形见绌。 注意到虽然这些项目中的许多项目可能会建在“电表后面”以尽可能利用减少的太阳能和风能，但它们可能仍会在其他有利可图的时期使用电网进行挖矿，因此不会从 Go 中完全绿色利用第一天。 但是，如果太阳能和风能变得更便宜并且在基本负载电力中所占比例越来越大，最终的趋势将继续朝着可再生能源主导的总计算能力方向发展。 我们认为，部署如此大量的新的和地域多样化的总计算能力也将增强比特币网络的安全性，有可能进一步加强比特币作为可靠货币的地位。
我们（ARK Invest）使用真实世界的数据证明，比特币挖矿可以鼓励对太阳能系统（太阳能电网+电池）的投资，使可再生能源能够产生更高比例的电网电力，并有可能保持电力成本不变。
如果没有比特币挖矿，太阳能（一种间歇性能源）只能提供 40% 的电网电力，届时公用事业将面临以更高的电价为大量投资提供资金的需要。 然而，通过将比特币挖矿整合到太阳能系统中，能源供应商（无论是公用事业还是独立实体）将有能力在电价和比特币价格之间进行套利，有可能出售“过剩”太阳能并提供几乎所有电网电力需求，而不会影响盈利能力。
上图显示了比特币挖矿对太阳能系统采用的影响。 假设电力成本不变，它跟踪可以提供给电网的太阳能百分比。 y轴是太阳能产生的功率，x轴是电池容量。 每个圆圈的大小与比特币挖矿操作的规模成正比。 在每个时间点，太阳能系统满足不同百分比的电网需求。 随着比特币挖矿规模的扩大，太阳能系统的规模不断扩大，满足了更高比例的电网需求。 增加比特币挖矿能力可以让能源供应商在不浪费能源的情况下产生“过剩”的太阳能。 在图表的左下角，如果没有比特币开采，可再生能源只能满足 40% 的电网需求。 在图表的右上角，包括太阳能、电池和比特币挖矿，可以满足电网99%的需求。
我们的模型表明，集成比特币挖矿可以将间歇性电力资源转化为基本负荷发电站。 它表明，将比特币挖矿添加到电力开发商的工具箱中应该会增加可再生能源和间歇性能源的整体潜在市场。 在比特币挖矿的所有其他条件相同的情况下，可再生能源可以更经济地在任何地方提供大部分电力。 作为后续效应，与扩大可再生能源相关的成本下降可能会加速，从而使它们在均衡时更具经济竞争力。
我们提供了一个开源版本，并在此处详细介绍了模型及其假设 [10]。
下一步
关于上述愿景将如何运作的一些重要问题仍然存在。 我们至少看到三个有意义的商机：
1. 能源管理软件及服务
专门从事存储和采矿的能源管理公司可以开发软件，实时确定新产生的电子的最佳用途：使用、存储或开采。 他们还可以提供关键资产管理工具和分析来监控项目绩效。
2.能源/矿产市场
托管市场可能会出现，以连接项目开发商、矿工和金融家。 关键挑战之一将是解决现有矿工的当前声誉门槛要求。
3. ASIC制造
可以建立新的芯片代工厂来满足预期的需求激增。 三星和台积电在最近宣布的新北美晶圆厂中处于领先地位。 我们还希望看到硬件和固件的持续改进，以提高针对断电使用进行优化的采矿设备的耐用性。
呼吁采取行动
比特币和能源市场正在融合，我们相信今天的能源资产所有者将有潜力成为明天的矿工。 公用事业高管、可持续基础设施基金和电网规模的存储开发商都处于有利地位，可以通过调整战略路线图和部署大规模投资来利用比特币挖矿和清洁能源生产之间正在出现的协同作用来加速未来的发展。
我们计划后续进行更多的研究探索，将更多的资源集中在比特币与清洁能源的交叉领域。
[1]特别报道：Energy Backed Money，Satoshi Energy。
[2] 能源平准化成本和存储平准化成本 – 2020 年，Lazard。
[3]美国能源信息署 2021 年年度能源展望中的新发电资源平准化成本。
[4]太阳能的未来非常便宜（2020 年），拉梅兹·纳姆 (Ramez Naam)。
[5] 鸭子图分析十年，NREL。
[6]传输拥塞与限制：市场阻力还是机会？ NRG 社论之声。
[7] 伯克利实验室的新数据工具在伯克利实验室的互连队列中跟踪提议的项目。
[8] 零边际能源成本，Max Webster。 2020 年 12 月。
[9]剑桥比特币用电量指数。
[10]太阳能电池比特币，ARK Invest GitHub。
