尽管加密货币很疯狂 volatile price, 加强监管审查、环境影响、比特币挖矿机会 不断涌现 在北美. 特别是德克萨斯州，自2021年以来成为震中，当时中国 banned 该行业引发了大批矿工离开该国. 据报道，这项禁令 reduced 中国对比特币挖矿的控制从2021年4月的约三分之二降至2021年7月的零, 为北美公司创造了新的机会, 尤其是在能源行业, 让他们更加熟悉比特币挖矿，以及如何将其纳入自己的商业模式.

对于那些不熟悉比特币内部工作原理的人来说，“挖矿”是交易验证的方式 区块链. 它本质上是一场添加区块的加密竞赛, or records, 加密货币不断扩大的区块链网络. 作为这项服务的交换, 获胜的矿工将获得比特币(BTC)的报酬。, 其中一个达到创纪录的价格超过 $68,000 2021年11月换一个比特币.

在中国的禁令之后, 总部设在北美的公司, 包括Riot 区块链和Marathon Digital Holdings, 一直在提高 record 当他们提高生产和扩大工业规模的运营时，他们会获得大量资本. 与此同时，中国企业也加入了这一行列 termed 到北美的采矿大迁徙, 投资美国的设施，建造自己的大型仓库，配备数千台专门设计用于开采多种加密货币的小型计算机, 其中最受欢迎的是比特币.

从我为加拿大公司进行可行性研究的经验中，我学到的是，新进入者, 特别是能源公司, 是否也通过合资企业和其他合作伙伴关系以实质性的方式进入该行业. 电力成本是加密货币开采中最重要的因素之一. 这就意味着公司能够获得可靠的服务, 低成本的电力，尤其是来自可再生能源的电力，有机会在北美电力行业的发展中发挥核心作用.

在本文中, 我提供了对比特币挖矿基本原理的见解, 并展示如何计算成本和回报. 我也谈到了这个行业所面临的挑战, 包括关于能源使用和风险的问题, 比如不断发展的加密监管环境.

Bitcoin Is Resilient

比特币自2009年推出以来，已经催生了数千种加密货币, 但就价值而言, 它仍然是独立的. 尽管价格波动很大, 它的货币政策通过在预定的时间表内将比特币的开采限制在2100万比特币来衡量稳定性. 尽管几乎 1900万年 现在在流通, 挖矿的奖励会定期减半，所以直到2140年比特币的产量才会耗尽.

虽然其他加密网络也管理供应，但没有一个能够复制比特币的受欢迎程度. 随着投资者接受这一资产类别, 比特币的期货和交易所交易基金(etf)成为第一个这样做的 介绍了 在受监管的美国和欧洲市场. 它很快出现在特斯拉和Overstock等公司的资产负债表上. 这种需求帮助推高了比特币的价格 市值 2021年11月超过1万亿美元. 作为对比, 第二受欢迎的加密货币, Ethereum, 同一个月只达到了这个数字的一半.

比特币的主导地位或许可以解释它在2022年加密货币寒冬之后的韧性 灾难性的系列 的崩溃( TerraUSD 算法稳定币及其相关加密货币Luna)，涉嫌欺诈(FTX)，以及破产(包括破产) 三箭资本 and BlockFi(除其他外)被消灭了 nearly 70% 加密市场的价值. 而比特币也遭受了重大打击, 自2023年1月以来，它已经反弹了80%以上, 这证明了它在一个以波动著称的市场中经久不衰.

比特币之所以引人注目，还因为它催生了工业规模的挖矿业务或矿场. The largest 拥有最先进技术的加密设施主要或完全专注于比特币, 比如冰岛的创世纪采矿农场, 哪家公司的用电量比国内其他公司都多. One of the biggest 北美的农场是拳头区块链在德克萨斯州的工厂, 它在100英亩的土地上占据了三个大仓库，里面有60个,000台挖矿计算机只关注比特币.

比特币挖矿基础

每个加密货币的根源都是区块链, 它本质上是一个电子分类帐，维持一个不断增长的记录列表. 区块链中的区块基本上是记录比特币交易等数据的文件, 包括哪个矿工成功创建了特定的区块. 每个块还包括一个哈希值, 唯一的64位十六进制值，用于标识它及其内容, 以及链中前一个块的哈希值.

为了赢得包括比特币在内的大多数加密货币的区块，矿工必须是第一个获得区块的人 guess 等于或低于比特币为交易生成的哈希值. 随着越来越多的矿商竞争, 并且部署了更多的计算能力, 每个矿工获得第一名的机会都减少了——目前的几率是 几万亿分之一-帮助确保创建新块的速度，目前大约每10分钟创建一个.

矿工之间的这种竞争也通过允许交易和数据以所谓的无信任方式流动来共同保护区块链, 这意味着像银行这样的中介机构不需要确保比特币不会被重复使用. Instead, 解决正确哈希的难度和成功的经济奖励创造了一个安全的共识机制，使其对恶意用户来说成本太低，无法进行攻击.

比特币使用的共识机制被称为工作量证明(PoW). 因为这个算法最终依赖于成千上万台计算机的集体能力, 这是维护安全和分散网络的一种特别强大的方式. 不过，它也有缺点. 最重要的是，它的能源密集程度极高. 随着越来越多的计算机被用于采矿, 赚取加密货币和维持网络所需的电量增加了.

其他一些加密货币, 尤其是Ethereum, 换成了另一种叫做权益证明的算法, or PoS. PoS不需要相同的扩展, 分散的矿工网络来支持其运营，因此能源密集程度要低得多. 虽然没有那么安全, 它更少的能源需求可能会使这些区块链更容易、更经济地支持下一代加密应用，如智能合约, 非同质代币。和去中心化金融. 然而，比特币尚未宣布任何向PoS过渡的计划.

Finally, 作为比特币供应管理系统或货币政策的一部分, 挖出一个区块的奖励是 切成两半, from 6.在2020年5月最近一次减半至3个之后，每个区块开采25个BTC.2024年4月左右125比特币. 看好矿业, 即使是在计划好的情况下, 这充分说明了该行业的盈利能力，以及对原始加密货币将继续升值的预期. 它也反映了一个事实，即所谓的哈希率, 哪个度量在给定时间网络中计算的哈希猜测总数, 当中国运营商于2021年被迫关闭时，这一数字大幅下降. 在2021年12月，哈希率约为 175千万亿哈希值-或每秒175 exahashes (EH/s). 这创造了一个 巨大的机会 对于新矿工. 到2023年6月初，哈希率增加到375 EH/s，在短短1年内增加了一倍多.5 years.

比特币挖矿设置

挖掘比特币所需的资源包括:

• 至少有一台专门的计算机(称为专用集成电路或ASIC矿机)，旨在竞争和支持特定的加密货币.
• 可靠而廉价的能源供应.
• 可靠的互联网连接.
• 冷却基础设施(无论你是在家挖矿还是在比特币矿场挖矿).
• 计算机、软件和建立和监控操作的技术技能.

家庭挖矿作业可能只由一台计算机和几个ASIC矿工组成.

比特币最初的流行在很大程度上要归功于个人爱好者, 但现在他们更有可能加入像Slush Pool或AntPool这样的虚拟采矿集体，以增加他们成功的几率.

更准确地说，今天的行业是一个工业规模的矿场，里面有成千上万的ASIC矿工，他们住在一个仓库里，甚至是一系列的仓库里.

无论你是在家里还是在仓库里, 挖掘框架将是类似的, 不管规模大小.

您首先需要获得针对比特币优化的ASIC矿机，例如由 Bitmain or Whatsminer. 新的高端asic起售价约为3美元,000 to $5,000, 虽然旧的二手型号可以更便宜地买到. 在其他条件相同的情况下, 较新的版本每秒产生更多的太哈希(TH/s)，所以寻找最新的，因此是你能负担得起的最有效的ASIC.

下一个优先事项是电源，这是运行和冷却asic所需的. 考虑到相对较低的管理费用和设备成本的变化, 在计算你的底线时，电价成为最重要的因素. 剑桥大学另类金融中心(Centre for Alternative Finance)发布了一份报告 全球地图 这表明在中国禁止采矿业之后，该行业是如何寻找廉价电力的, 以及像美国这样的国家, Canada, 俄罗斯的哈希率大幅上升.

Then, of course, 你需要考虑住房和维持经营的费用, 保持凉爽, 连接到一个快速, 可靠的互联网提供商, 如果你不打算自己管理的话，还要配备人手.

在收入方面，矿工可以获得区块奖励和比特币 交易费 (网络补偿成功矿工并激励他们继续确认交易的费用)，如果他们赢得了一个区块. 交易费用可能会根据网络条件和交易方愿意为快速处理支付多少费用而有所不同. 截至2023年6月，这些费用平均约为0.31个比特币，约占区块奖励的5%.

比特币挖矿经济学

用一个假设的例子来说明比特币挖矿所涉及的财务考虑, 让我们看看用一个ASIC矿机挖矿的估计成本和收入.

这些表格代表了从2023年6月开始的典型成本和收入.

这个模型看起来是这样的:

挖一个比特币所需的哈希值:

=网络哈希率*每天秒数/每天挖出的比特币(包括费用)

= 375 EH/s * 86,400秒/ 945 BTC = ~34,000 EH/ BTC

ASIC矿工挖出一个比特币所需的时间:

= ~ 34000 EH * 10^6 / (141 TH/s * 60秒* 60分钟* 24小时* 365天)= ~7.7 years

注意:上面的10^6用于将exahashes (EH)转换为terahashes (TH)。

资本支出(CapEx):

• 每个ASIC生命周期挖出的比特币= 2.5年/ ~7年.7年= ~0年.32 BTC
• 每个比特币的有效价格= ASIC矿工的价格/在其生命周期内开采的比特币

= $4,600 / ~0.32个比特币=约14300美元

运营费用(OpEx):

• 每比特币的电费=挖一个比特币所需的时间*能源消耗*成本= ~7.7年* 365天* 24小时* 3032 W * $0.05 / 1,000 = ~$10,200
• 每个比特币的冷却和其他管理费用= 20%的电力成本=约2,000美元

注:以上1000用于瓦(W)到千瓦(kW)的换算.

根据这些基本假设，每个比特币的总生产成本为:

=每比特币的资本支出+电力+其他运营支出

= $14,300 + $10,200 + $2,000

= $26,500

注:总数已四舍五入，数字为近似值. 成本不考虑网络哈希率的增长.

在制定了具体的操作假设并计算了生产成本之后, 问自己一个关键的问题:挖比特币的成本是否比在现货市场上购买比特币要低得多? 为了让矿商的经济有意义, 并证明参与采矿的资本支出和努力是合理的, 答案应该是肯定的.

在我们假设的单asic操作中，我们的生产成本是26,500美元/比特币. 与此相比，在现货市场上获得一个比特币的成本要高得多 约26600美元 截至2023年6月, 你可以看到，在这些经营假设下，我们或多或少会收支平衡. 敏感性分析将告诉您需要盈利的设备成本和电价, 因为比特币的价格和网络哈希率都可以剧烈波动.

小规模采矿者可能并不总是能够充分优化其生产成本，使采矿业非常有利可图, 特别是当哈希率和电力成本很高的时候. 然而，大型矿商通常仍能做到这一点.

比特币挖矿风险

当然，没有哪项新投资是没有风险的. 由于矿工以比特币支付报酬，价格波动是一个主要的收入风险. 另一个风险是竞争加剧:矿工越多，就越难赢得一个区块.

运营风险包括互联网连接的潜在问题等因素, 过热asic, 以及系统黑客——尽管考虑到比特币网络的规模和安全性, 黑客攻击风险仍然很低.

首先要考虑的应该是电力的可用性和可靠性. 因为权力是这种运作模式的核心, 矿商需要密切关注供应过剩的问题. 尽管德克萨斯州已成为该行业的中心，但该行业仍存在一些重大问题 脆弱性 潜在投资者应该考虑的电网.

电费也是一个问题:只要高于0美元.对于今天的采矿业务来说，05/kWh将无利可图. 2022年全国电力成本的上涨导致整个行业的管理费用急剧增加, 让许多公司陷入危险——在某些情况下, 破产.

监管环境也构成了潜在风险, 这是中国和其他国家的矿工一直在学习的. 甚至是那些以前欢迎矿工的国家, 比如哈萨克斯坦和冰岛, 已经开始… curtail 新的和现有的采矿业务，以管理对其能源网络的需求. 和德克萨斯州一样，美国的一些州政府也这么做了 embraced 比特币挖矿，有些甚至为生产者提供激励. 但美国联邦政府现在正密切关注该行业 new tax 报告要求 将于2023年开始 加强监督 从美联储到加密货币对消费者、银行和整个金融体系的风险.

因为美国和 世界各地 仍然很不稳定, 矿业公司需要保持警惕，留意可能影响其利润的变化.

比特币挖矿的能源需求引发了另一个担忧:挖矿对环境的影响, 这会带来道德和声誉风险. 加密行业因其碳足迹而受到严厉批评. The 纽约时报 recently equated 比特币每年消耗的总电力相当于芬兰一年的用电量. 事实是，即使是最高效的比特币挖矿操作也需要大约155比特币,000千瓦时挖一个比特币. 相比之下，美国家庭平均每年消费约 900 kWh per month.

气候不再是一个小众问题. 根据最近的一项研究 德勤的报告在美国，减少碳排放现在基本上是一个普遍的优先事项，品牌正在做出回应. 2021年5月，比特币的主要投资者特斯拉， announced 出于环境考虑，它将暂停使用比特币进行购买. 该公司后来表示，一旦能够确认至少50%的比特币挖矿业务使用可再生能源，就会恢复接受比特币.

加密行业也开始做出回应. 许多大型生产商正致力于向可再生能源转型, 要么通过直接购买，要么通过获得碳信用额度. 像Great American Mining和Crusoe Energy这样的公司也开发了采矿农场利用电力的方法，否则这些电力会被浪费掉, 就像燃烧的天然气 油田, excess solar 或是无法储存的风能，或是水力发电 overflows from dams. 当然，这种策略只有在加密挖矿无效的情况下才有效 increase 过程中的需求.

比特币挖矿:挑战环境中的机遇

到目前为止，在2023年，我们已经看到比特币挖矿盈利能力的整体下降. 这主要是由网络哈希率的大幅增加所驱动的, 通货膨胀导致电费上涨, 以及比特币单位收入从历史最高水平下降. 尽管自2021年比特币挖矿热潮以来，ASIC成本已经下降, 这还不足以抵消这些不利因素. However, 机会仍然, 尤其是那些运营高度优化、资产负债表足够强劲、可以收购不良资产的大公司.

生产商还必须继续认识到他们的监管和环境背景. 对于电力公司等新进入者来说, 将比特币挖矿整合到现有业务中，以更好地管理自己的能源产出，这为利用过剩资源之外的公众舆论提供了一个独特的机会.

剑桥大学 found 大约40%的PoW采矿已经由可再生能源驱动, 但要大幅提高这一数字的压力很大. 拥有具有环保意识的能源解决方案的公司可以在这方面发挥重要作用，同时也能获得回报.

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