比特币合肥 未来的能源将从何而来？

*本文为《三联生活周刊》原创内容

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《未来能源》总编剧 | 元悦

2021年6月，四川省关停了大量矿山，节能减排的原因之一。

这些矿山开采的不是煤炭或某种贵金属，而是比特币。 挖矿的工具不是镐，而是电脑。 他们日以继夜地进行计算，试图以这种方式解决复杂的数学问题，以便获得比特币奖励。

2016年，在四川阿坝州某水电站附近的机房里，550台矿机日夜轰鸣。 图为工作人员检查矿机运行状态（视觉中国供图）

比特币本质上是一串代码，只存在于虚拟世界中，没有任何对应的实物。 但是采矿需要电力。 因为便宜的水电，四川省一度拥有全球近50%的算力资源。 但是再便宜的水和电，也需要用真金白银换取。 虚拟的比特币行业在现实世界中增加了碳排放，最终也没能逃脱被禁的命运。

这是一个里程碑式的事件，表明人类的能量消耗已经彻底摆脱了物质的束缚，进入了精神世界。

能量和幸福

人的一生都要追求幸福，而幸福离不开物质的帮助。 我们需要好吃又营养的食物，好看又暖和的衣服，宽敞舒适的房子，经常出差。 话虽如此，一个人再怎么爱美，家里的衣橱也是有限的； 再好吃的东西，一日三餐也够了。 我希望房子大一点，但房价往往会随之上涨； 离家越远，越需要回家休息的人。

纪录片《难以忽视的真相》截图

也就是说，对于大多数普通人来说，无论是食物、酒水还是道具材料，其提升幸福感的作用都是有限的。 事实上，随着文明程度的提高，一个人的幸福感甚至可能与他的物质需求成反比。 比如在那些普遍营养过剩的发达国家，一个人的胖瘦与他的财富关系不大，而只与他的受教育程度有关。 受教育程度高的人在吃饭时往往更节俭。

但能量不同。 一个人的幸福程度几乎总是与他的能量消耗成正比。 一个生活在发达国家的现代人，其营养摄入量并不比人类祖先高多少，但他的平均能量消耗却是狩猎采集者的50多倍。 充足的能量供应让这个现代人可以住在几乎恒温的房子里，随时可以和远在千里之外的亲友通话，开心的时候会见朋友的速度是古代的100倍。

纪录片《家园》截图

所有这些可以提升幸福感的“奇迹”想必古人都曾幻想过，只是他们没有足够的精力去实现这些梦想。 例如，古人最大的梦想一定是永远不饿。 现代人靠着比一个世纪前提高10倍的粮食产量实现了这一目标。 但实现这一目标的一个重要前提是，现代农业单位土地面积的能源消耗是百年前的90倍。 现代农民可以开着柴油农机播种耕地，用电动水泵抽取地下水灌溉。 并通过消耗化石能源生产足够的化肥。

同时，现代人永远不会满足于吃饱肚子。 他的梦想可能是重建地球生态，与亲朋好友环游世界，甚至乘坐宇宙飞船造访火星。 所有这些想象都需要大量优质能量的支持才能实现，而且想象越丰富，往往需要的能量也就越多。 人类的想象力是无穷无尽的比特币合肥，对能源的需求也是如此。

虚拟宇宙中的能源消耗

有些人对能源的未来没有信心，于是创造了一个全新的概念，叫做元宇宙。 按照他们的设想，未来的人类根本不需要把想象变成现实，只需要将大脑连接到元宇宙的世界就可以得到满足。 但别忘了，思考和想象也需要能量。 之所以很多人没有意识到这一点，是因为我们的大脑是一台超高效的思维机器，我们只要一碗米饭就可以思考这个世界。 但即便如此，仅占体重2%的大脑，仍然消耗了人体20%的能量，可见思考消耗的能量之大。

罗马尼亚克卢日-纳波卡的Evobits加密农场（视觉中国供图）

思维的本质是计算。 当人类学会用电脑代替脑细胞进行计算时，才终于意识到计算是多么耗能。 比特币行业完全基于暴力计算。 其2021年总用电量将达到2000亿千瓦时（1千瓦时为1千瓦时），几乎相当于两座三峡大坝一年的发电量。 如果把整个比特币行业看成一个国家，其耗电量在全球排在第25位左右，而且这个排名还会继续上升，因为按照比特币的定义，挖矿成本会随着比特币储量的增加而增加。 降幅越来越大。 已知比特币总数为2100万枚，目前已挖出1850万枚，剩余250万枚比特币的挖矿成本将成倍增长。

即使你不是矿工，只是一个普通的比特币玩家，你也会消耗大量的能源，因为比特币每笔交易消耗的电量大约是2300度电，足够一个住在小城市的三口之家在中国一年。 要知道比特币只是加密货币的一种，还有很多新的加密货币没有统计过！

《银翼杀手2049》剧照

有人可能会争辩说，加密货币及其背后的区块链技术存在争议，并非所有人都对其未来持乐观态度。 然而，整个数字产业的耗电量是惊人的。 这是不争的事实，只是普通人意识不到而已。 例如，芯片制造行业龙头企业台积电（台积电）每年耗电量超过140亿千瓦时，大致相当于深圳常住居民一年的用电量。 目前，全球主要互联网数据中心的耗电量已达到全球总耗电量的2%。 随着Netflix、抖音等流媒体应用的快速发展，到2030年这一数字很可能上升到2%、8%。

人工智能（AI），被公认为未来经济的支柱，更是一只潜在的电子老虎，因为现阶段人工智能还离不开暴力计算。 当年打败李世石的谷歌围棋程序AlphaGo是一个总功率达100万瓦的庞然大物，而人脑的功耗只有20瓦左右。 缩小两者之间差距所需的关键技术与现实相去甚远，这使得任何基于人工智能的软件系统都成为一个惊人的耗电系统。 根据马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的一项研究，训练一个错误率低于 5% 的图像识别模型的成本高达 1000 亿美元，产生的碳排放量相当于纽约市一个月的碳排放量. 如果要将错误率减半，理论上至少需要增加500倍的计算资源。 成本将是天价，碳排放量将难以承受。

合肥聚变堆主机关键系统综合研究装置（视觉中国供图）

当然，互联网的普及肯定会在某些方面减少碳排放，比如视频会议可以节省与会者的交通成本。 但能源领域有个著名的“杰文斯悖论”，是由19世纪英国经济学家威廉·斯坦利·杰文斯首先提出的。 他发现煤炭使用效率越高，煤炭需求量就越大，而不是相反。 对应到今天的世界，就像一个人买了一辆电动车，每公里的能耗比汽油车低很多，但他大概会因为这个原因更愿意开车去买菜，而不是骑自行车，结果，他每个月的交通费很可能比开汽油车时还要多。

简而言之，能源的未来不同于农业或材料的未来。 后两者是有上限的，可以通过节约或提高使用效率来实现可持续发展，但能源不行，因为能源是一切进步的基础，人类对进步的追求是无止境的。

纪录片《愚昧年代》截图

未来能源的气候限制

但问题是，目前人类能源消耗总量的80%以上来自化石能源，这是不可持续的，原因有三。

首先，经过这么多年的媒体宣传，相信大家都已经知道，二氧化碳排放导致全球气候变化。 不管你心里是否相信，世界上几乎每个国家都签署了 2015 年巴黎协定。 该协议要求本世纪内温升控制在2℃以内，最好控制在1.5℃以内。 为了实现这一目标，必须尽快将人类活动造成的碳排放量降至零。 于是，各国政府相继公布了各自的减排承诺。 欧盟、美国、日本等100多个国家和地区将2050年定为实现碳中和的最后期限。 另外两个主要排放国，分别是巴西和印度。 承诺到 2060 年和 2070 年实现碳中和。

中国是世界上最大的排放国。 习近平主席在2020年9月召开的第75届联合国大会上首次提出中国“双碳”发展目标，承诺二氧化碳排放在2030年前达到峰值，力争实现碳中和。

虽然有些方法可以抵消化石能源带来的碳排放，比如植树造林或碳捕集和碳储存技术，但这些方法都是暂时的，理论上是不可持续的。

其次，化石能源是一种有限的资源，本身是不可再生的。 据最新统计，石油探明储量仅够使用53年，天然气为48.8年，煤炭更长，但也仅够使用139年。 根据以往的经验，有人认为人类总能开发出新的化石能源储量，还举出页岩气、油砂和海底可燃冰为例。 但化石能源本质上是埋在地下的远古生物的尸体，其总量肯定是有限的。 上述几种新的化石能源储量，不仅开采难度大，而且污染环境的可能性较大，非万不得已不得使用。

此外，石油、天然气等化石能源还有一个难以替代的功能，即作为化学工业的原料。 如果把石油和天然气全部烧掉，塑料、化纤等必需的化工产品从哪里来？

法国CNIM集团生产车间正在制造国际热核聚变实验堆部件

第三，化石能源的另一个重要特征是分布极不平衡，造成了能源垄断局面，许多国际冲突因此而起。 在三大化石能源中，煤炭的情况相对较好，石油和天然气的问题最为严重，因为前者在交通运输领域的作用暂时无法替代，而后者被认为是向碳中和过渡的最佳能源，也是难以替代的。 因此，即使不考虑气候变化和储量限制，从保护国家能源安全的角度来看，化石能源也不是长久之计，必须尽快找到替代方案。

目前发现的化石能源替代品大多不受先天资源条件的限制，只与技术水平有关，技术相对容易学习和转让，打破了以往少数国家依靠他们的地缘优势垄断了全球能源市场，在这种情况下，不会出现类似1970年代石油危机的能源危机。 中国在这方面虽然起步晚，但追赶速度最快。 据科研和医学信息分析公司爱思唯尔2021年1月5日发布的《净零之路：全球清洁能源研究现状》显示，自2001年以来，中国在清洁能源领域发表论文超过40万篇，位居世界第一。 截至2020年底，全球约一半的清洁能源领域专利来自中国。

纪录片《难以忽视的真相》截图

由于以上三个原因，人类的能源结构必须进行转型，彻底摆脱化石能源的束缚。 没有第二条路可走。 这很像一场目标明确的比赛。 每个参与者都可以根据自己的实际情况选择不同的路线和方式，但终点只有一个，别无选择。

能量转换

说到能源转型，人类历史上发生过几次，每次都来之不易。 这种能源转型将异常艰难，因为人类目前正处于经济发展的高峰期，能源需求增长非常快。 即使我们能够劝说发达国家抑制欲望、放慢脚步，也无法阻止发展中国家奋起直追、努力提高国民生活水平。 据联合国有关机构统计，全球仍有8亿人用不上电，另有26亿人没有清洁的厨房能源。 我们不能为了节能减排而阻止这些人过上更好的生活。 这是不道德的，注定要失败。

纪录片《大卫·阿滕伯勒：地球上的生命之旅》截图

那么，人类能否在保持经济高速发展的同时完成这场能源转型呢？ 答案是肯定的，原因有三。

首先，能量是一个笼统的概念，它不仅有多种形式存在，如热能、势能、动能、化学能、原子能等，而且还可以有多种不同的来源，如太阳能，风能，化石能源，核能等。从理论上讲，不同形式和来源的能源可以完全相互转换和替代。 如果一种能源形式对环境有害，就改变它。 与食物和材料不同，不同的群体很难互换和灵活。 性更糟。

位于英国埃塞克斯海岸的布拉德韦尔核电站，布拉德韦尔发电公司将在未来20年建造40GW的海上风电机组——接近目前英国发电市场冬季保证的容量（视觉中国图片礼貌）

其次，我们已经有了不同能量形态之间的转换技术，但是因为能量密度和价格的不同，转换成本差别很大。 化石能源之所以难以替代，是因为它们的能量密度非常高，而且运输和储存都非常方便，真的好用。 因此，很多人认为，至少在目前的条件下，化石能源是最经济的能源形式，取而代之是反人类的。

但这些人没有意识到，化石燃料之所以如此便宜，是因为我们没有考虑环境成本。 如果我们这一代人无节制地烧煤烧油，加剧气候变化，下一代将为此付出更多的环境和经济代价。 这真是反人类。 因此，尽快替代化石能源是最经济的决定，而为此多花的钱，恐怕是人类历史上最明智的投资。

纪录片《大卫·阿滕伯勒：地球上的生命之旅》截图

同样，人类历史上有过两次重大的能源转型，从木柴到煤炭，然后从煤炭到石油。 这两次能量转换都是因为我们找到了一种能量密度更高的能量形式，转换是顺理成章的，无需干预。 这个规则可以继续吗？ 答案是肯定的，因为我们发展了核能。 核能是宇宙中能量密度最高的能量形式。 不仅完全符合人类能源发展规律，而且几乎没有碳排放。 是目前发展最为活跃的新能源。

人类早在20世纪50年代就掌握了和平利用核能技术。 不幸的是，由于多起核事故以及媒体和反核组织的一些负面宣传，公众对核能充满了各种误解。 这种情绪反过来又给和平利用核能增加了很多不必要的成本，大大削弱了核能的竞争力。 事实上，无论是投资收益还是真正的安全，核能都比化石能源要好得多，而且核裂变原料的储量也很丰富，足以让人类安全使用至少几千年。

2021年9月，在法国ITER（国际热核实验反应堆）现场，一名工程技术人员站在世界上最大的磁约束装置前

如果核裂变材料用完了，我们还有核聚变。 地球拥有取之不尽、用之不竭的核聚变原料比特币合肥，几乎不用担心会用完。 而且，核聚变产生的核废料极少，易于处理，不像核裂变那么麻烦。 因此，核聚变将是人类最终的能量形式，人类对宇宙的终极想象也将通过核聚变实现。

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