ビットコインは時価総額で世界最大の暗号資産であり、同時に地球上で最もエネルギーを大量に消費するコンピューターネットワークの一つでもあります。その電力需要の源となっているのが、ネットワークを保護するマイニングプロセス「プルーフ・オブ・ワーク」です。マイナーは新しいコインを獲得するため、取引の検証を行う高性能コンピューターを24時間稼働させており、その絶え間ない計算が膨大な電力を引き出しています。

本記事では、ビットコインの環境フットプリントに関する最新の入手可能なデータを、電力使用量、炭素排出量、水消費量、電子廃棄物にわたって網羅し、従来の決済システムや他業界との比較も含めて整理します。

ビットコインのエネルギー使用の概要

ビットコインのネットワークは年間約204.44テラワット時（TWh）の電力を消費すると推定されています。これは人口7,200万人のタイの年間電力消費量にほぼ相当します。参考として、フィンランドの年間使用量は約85TWh、ハンガリーは約43TWhです。ビットコインの推定消費量はフィンランドの2倍以上、ハンガリーの5倍近くに達しますが、この電力が一軒の家、工場、都市の電源になっているわけではありません。

これらの数値は、経済モデルを用いてネットワークのエネルギー使用を追跡する「Bitcoin Energy Consumption Index（BECI）」に基づいています。この指数は、マイナーの収入と電力コストが連動して動くと想定しています。マイナーの収入が増えると、より高性能なマシンの稼働が可能になり、総消費量が押し上げられます。

このモデルは単一の数値ではなく、幅を produces します。下限値は最良のハードウェア効率を前提として82.45TWh、上限値は旧式で効率の低いマシンを想定して309.35TWhに達します。中間値にあたる約160〜204TWhが最も信頼できる日次数値とされています。

ビコインのエネルギー使用が広く注目されたのは2017年頃で、価格が急騰しマイニングが急速に拡大した時期です。2022年初頭のピーク時には、一部の推計でネットワークの消費量が一時フィンランドを上回りました。以降、数値はビットコインの価格とともに変動しており、両者の直接的な関係が裏付けられています。

マイニングハードウェアの効率は現在、約17.01ジュール/テラハッシュ（J/TH）と推定されています。最も効率的なマシンは約9.50J/THで稼働し、旧式の機器では30J/TH以上に達する場合もあります。ネットワークの総電力需要は約18.35ギガワット（GW）と推定されています。

この需要は固定ではありません。価格が上昇するとマイニングの採算性が高まり、より多くのマイナーが参入して消費量が増加します。価格が下落すると効率の低いマイナーが撤退し、エネルギー使用量は減少します。

ビットコインのカーボンフットプリント

ビットコインの総炭素フットプリントは年間約1億1,403万トンのCO2（Mt CO2）と推定されており、これはチェコ一国の年間排出量にほぼ相当します。

ビットコインの1回の取引は約465.63キログラムのCO2を発生すると推定されています。一方、Visaの1回の取引が生じるCO2は約0.45グラムです。つまり、ビットコインの1回の取引は、約103万1,993回のVisa取引、あるいはYouTube視聴7万7,605時間に相当する炭素を排出することになります。

ビットコインの電力ミックスの炭素強度は上昇傾向にあります。2022年に学術誌Jouleに掲載された研究によると、平均炭素強度は2020年の478.27グラムCO2/キロワット時（gCO2/kWh）から、2021年8月には557.76gCO2/kWhへと上昇しました。

この変化は、2021年春の中国によるビットコインマイニング取締りの後に発生しました。禁止措置の前、中国のマイナーは雨季に水力発電を相当程度利用していました。米国とカザフスタンに移転した後、石炭やガスベースの電力に切り替えたため、ネットワーク全体の炭素強度が押し上げられました。マイニングミックスに占める再生可能エネルギーの割合は、禁止前の41.6%からその直後には25.1%へと低下しました。これは、一国の政策決定がいかに迅速にマイニングの世界的な環境コストを変えうるかを示す最も明確な例の一つです。

ビットコイン対 従来の決済システム

ビットコインの1回の取引は約834.82キロワット時（kWh）の電力を消費します。これは米国の平均的な世帯を28.61日間賄える電力量です。

Visaは2019年に1,383億件の取引を処理し、そのグローバルな全事業で74万ギガジュールのエネルギーを消費しました。これは1取引あたり約0.00149kWhに相当します。ビットコインの1回の取引は、56万1,675回分のVisa取引に相当するエネルギーを使用します。

炭素の格差はさらに大きい。ビットコインは1取引あたり約465.63kgのCO2を排出するのに対し、Visaは0.45グラムです。Visaのよりクリーンなエネルギーミックスを考慮すると、ビットコインの1回の取引の炭素フットプリントは100万回以上のVisa取引に相当します。

ただし、この比較は単純ではありません。ビットコインのエネルギー使用量は処理する取引の数ではなく、マイニングの採算性によって決まります。誰もビットコインを決済に使わなくても、マイナーはほぼ同量の電力を消し続けます。1取引あたりのコストが高いのは、主に取引数が極めて少ないためです。

ビットコインのブロックチェーンは毎秒約7件、理想的な条件で年間約2億2,000万件に制限されています。世界の金融システムは年間7,000億件以上のデジタル決済を処理し、Visaだけでピーク時に毎秒6万5,000件以上を処理できます。ビットコインの理論上の年間総処理能力は、世界のデジタル決済量のわずか0.03%にすぎません。控えめな決済システムを持つ国でもそれを上回ります。例えばハンガリーは年間3億件以上の電子決済を処理しており、ビットコインはハンガリー一国を賄うだけで年間の全処理能力を使い切り、世界中の残りの需要には対応できません。

再生可能エネルギーの課題

すべてのビットコインマイニングが化石燃料で稼働しているわけではありません。ESGアナリストのDaniel Batten氏の調査によると、現在ビットコインマイニングの52%以上が再生可能エネルギーを利用しています。

水力発電が最大の単一ソースで、エネルギーミックスの23.12%を占め、次いで風力が13.98%です。太陽光は4.98%、その他の再生可能エネルギーは2.40%で、再生可能エネルギーの合計シェアは52.40%となります。原子力および非再生可能エネルギーソースは7.94%を占めます。残りの約47.6%は化石燃料——主に米国とカザフスタンの石炭と天然ガス——によるもので、この2カ国は2021年の中国の取締りでマイナーが追い出された後に、最大のビットコインマイニング地域となりました。

禁止措置の後、再生可能エネルギーの割合は急落しました。以前は41.6%と推定され、これは雨季の安価な中国の水力発電にも一部支えられていました。直後に25.1%まで低下し、その後マイナーがよりクリーンな選択肢を採用するにつれて回復しました。

構造的な障壁が再生可能エネルギーの限界を規定しています。ビットコインのマイナーは1日24時間、年365日の安定した電力を必要としますが、風力や太陽光などの再生可能エネルギーは間欠的で、需要があるときに必ず発電できるわけではありません。再生可能エネルギーの出力が低下すると、マイナーは利用可能なあらゆるバックアップ電源に頼りますが、多くの地域でそのバックアップは化石燃料です。Joule誌に掲載された査読付き論文「Renewable Energy Will Not Solve Bitcoin's Sustainability Problem」は、このミスマッチにより、ビットコインと再生可能エネルギーは大規模には相性が悪いと論じています。再生可能エネルギーはベースロードの化石燃料使用を減らしますが、ビットコインのマイナーはベースロードの需要を増大させ、低発電期間中に停止することができません。

電子廃棄物と水消費

ビットコインの環境への影響は電力と炭素にとどまりません。マイニングは大量の電子廃棄物（e-waste）を発生させ、機器の冷却に淡水を消費します。

ビットコインのネットワークは年間約2.216万トン（kt）の電子廃棄物を発生すると推定されており、オランダが年間に発生させる小型IT機器廃棄物の量に匹敵します。1回の取引あたり約90.50グラムで、iPhone 12半分の重さにほぼ相当します。

マイニングハードウェアは、より新しく効率的なマシンが旧型を絶えず置き換えるため使用寿命が短く、採算がなくなると通常は廃棄されます。家電製品と異なり、旧式のマイニングリグには二次市場や実用的な再利用の道がほとんどなく、単一目的のために作られた高度に専門化した装置だからです。

淡水もコストの一つです。ネットワークの推定年間水消費量は3,222ギガリットル（GL）で、スイスの年間総水使用量に相当します。1回の取引は推定1万3,157リットルの水を消費し、これは一般家庭の裏庭のプール1杯分にほぼ相当します。

ビットコインマイニング対 金鉱山採掘

ビットコインはしばしば「デジタルゴールド」と呼ばれます。両資産とも最大供給量が固定されており、生産に継続的な労力を要する点で共通しています。しかし、この比較は環境コストにも及び、そこではビットコインは分が悪くなります。

物理的金は毎年約3,531トンが世界で採掘されており、金鉱山業界の総CO2排出量は年間約8,100万メトリックトンに達します。ビットコイン1枚分の金を生産すると約33トンのCO2が発生します。一方、ビットコインネットワークを通じて1BTCを採掘すると、取引手数料を含めて推定690トンのCO2が発生し、1コインあたりの炭素コストは金の20倍以上です。

ただし、この比較には重要な限界があります。物理的金は一度採掘されれば、誰も管理しなくても価値を無期限に保持します。ビットコインのマイニングは、ネットワークが機能し続けるために非連続で継続しなければなりません。マイナーが停止すればネットワークは機能しなくなり、既存のコインも送金できなくなります。これはスイッチのない、恒久的で継続的なエネルギー commitment を生み出します。金の採掘は理論上明日でも停止でき、既存の備蓄はそのまま残ります。ビットコインのマイニングにはそれに相当するセーフティネットがありません。

マイナーの経済性とエネルギーコスト

マイニングは利益率に左右されるビジネスであり、ビットコインネットワークが消費するエネルギーは、その時々のマイニングの採算性に直接結びついています。

Bitcoin Energy Consumption Indexは、マイナーの年間収入を約138億ドルと推定しています。これには新規発行のビットコインと取引手数料の両方が含まれます。そのうち電力コストは推定102億ドル、つまり総収入の約74%を占め、平均電力単価を1キロワット時あたり0.05ドルと仮定しています。

ビットコインの価格が上昇するとマイニング収入が増え、マイナーはより多くのマシンに投資してより多くの電力を消費します。価格が下落すると、最も効率の低いマイナーがハードウェアを停止し、ネットワークの総エネルギー使用量は減少します。この結果、ビットコインの市場価格と環境フットプリントの間に直接的なフィードバックループが生じています。

ビットコインの2,100万枚という組み込みの供給上限が、この動態を強化しています。すでに90%以上が採掘されており、今後数十年で上限に近づくにつれて採掘難易度が上昇し、1コインあたりにより多くの計算が必要になります。ビットコインに価値がある限り、この希少性メカニズムによりマイニングはエネルギー集約型であり続けます。

1kWhあたり0.05ドルという仮定は保守的です。多くの大規模な採掘事業はそれより低い単価——2〜3セント程度——を交渉しており、その場合マイニングはさらに採性が高まり、指数の推計を上回るエネルギー消費が維持される可能性があります。

何が変わりうるのか

ビットコインのプルーフ・オブ・ワークの仕組みは、ソフトウェアの根本部分に組み込まれています。2022年にプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへ移行したイーサリアムとは異なり、ビットコインに同様の移行の現実的な道筋はありません。

プルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークよりもはるかに少ないエネルギーを使用します。プルーフ・オブ・ステークでは、バリデーターが計算パズルの解読競争ではなく、保有する暗号資産の量に基づいて新しいブロックを作成します。移行によりエネルギー使用は少なくとも99.85%削減されると推定され、1回の取引のフットプリントは834.82kWhから約1.25kWh以下に低下します。

しかし、プルーフ・オブ・ワークはビットコイン固有の性質の一部を形作っています。マイニングは、多くのユーザーや投資家がビットコインの価値の中心とみなす希少性とセキュリティを生み出しており、合意メカニズムを変更することはネットワークのリスクプロファイルを変えることになるため、多くのビットコイン開発者や利害関係者が強く反対しています。

ビットコイン上に構築された第2層決済システムであるLightning Networkを使えば、多くの決済をオフチェーンで処理することで1取引あたりのエネルギーコストを削減できるという主張もあります。しかし、Lightning Networkに資金を入れるには依然としてビットコインのメインブロックチェーン上の取引が必要です。もし現在世界に生きる全員が1回ずつそのような取引を必要とすれば、ビットコインのメインチェーンがそれらを処理するには35年かかります。

カーボンオフセットは部分的な解決策です。植林、カーボンクレジットの購入、CCSへの投資は一部の排出を相殺でき、暗号資産業界ではトークン化されたカーボンクレジットという手法の模索も始まっています。しかし、現在どの程度のビットコインマイニングがオフセットされているかについての信頼できるデータはありません。

最も現実的な動向は、安価な再生可能エネルギー源の近くに採掘所を設置することです。アイスランドの事業は地熱発電を利用し、太平洋岸北西部や南米の一部の施設は余剰の水力発電を利用しています。これらの取り組みはビットコインの根本設計を変えることなく炭素強度を下げますが、常時電力という構造的需要を解消するものではありません。

結論

ビットコインのエネルギーフットプリントは大きく、十分に記録されており、通貨の価格と密接に連動しています。このネットワークは年間200TWhを超える電力を使用し、1億1,400万トンを超えるCO2を排出し、数万トンの電子廃棄物を発生させ、数十億リットルの水を消費します。1取引あたりのエネルギーコストと炭素コストは、従来の決済システムの数十万倍に達します。

この格差は、ビットコインが偶然無駄だから生じているのではなく、効率性よりもセキュリティと分散化を優先する設計ゆえのものです。エネルギーコストはプルーフ・オブ・ワークの意図的な帰結なのです。

現在ビットコインマイニングの半分以上が再生可能エネルギーで稼働し、その割合は増加しています。それでも、再生可能電力の供給における構造的制約により、現行の仕組みのままクリーンエネルギーへの全面移行は実現しにくく、一定のマイニング出力を維持するためには何らかの化石燃料によるバックアップがほぼ常に必要となります。

ビットコインの環境コストが正当化されるかどうかは、分散化、検閲耐性、固定供給他の性質をどう評価するかにかかっています。以上のデータは、そのコストが現在どれほどの数値で表されるかについての事実に基づく姿を示しています。

出典

• Digiconomist: Bitcoin Energy Consumption Index (BECI)
• Cambridge Centre for Alternative Finance: Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI)
• de Vries, A. & Stoll, C. (2022). "Bitcoin's Growing e-Waste Problem." Joule.00086-3)
• de Vries, A. et al. (2022). "Revisiting Bitcoin's carbon footprint." Joule.00140-6)
• de Vries, A. (2021). "Renewable Energy Will Not Solve Bitcoin's Sustainability Problem." Joule.00586-7)
• Stoll, C. et al. (2019). "The Carbon Footprint of Bitcoin." Joule.30087-X)
• Statista: 世界のビットコインエネルギー消費量、2017〜2025（K. Scholle、2025年12月）
• Visa Inc.: ESG報告書 — エネルギーおよび取引データ
• Daniel Batten: Bitcoin Mining Sustainable Energy Research (ESG)
• Crypto.com: ビットコインはどれほどのエネルギーを消費するのか？

出典：CoinCentral