Der Energieverbrauch von Bitcoin

Laut einem Artikel der Zeitschrift Spiegel bedroht der Bitcoin-Boom die globale Energiewende. Ein anderer Bericht sagt, die Bitcoin-Miner in Island benötigen gleich viel Strom wie alle isländischen Haushalte zusammen. Das sind für umweltbewußte Menschen keine guten Nachrichten. Doch stimmt das? Woher stammen diese Zahlen? Sehen wir uns das genauer an.

Bitcoins entstehen durch Mining. Das ist ein Vorgang bei dem spezielle Computer ein kompliziertes mathematisches Rätsel lösen müssen, das den Einsatz von Rechenleistung und somit Strom braucht. Das nennt sich „Proof-of-Work“ und ist die allersicherste Methode Daten nicht veränderbar, für immer auf der Blockchain festzuschreiben. Soll heissen: das Minen (und andere Faktoren) macht es möglich, dass es keine zentralen Vermittler mehr braucht, um Vertrauen zwischen zwei Unbekannten herzustellen und unsere Daten vor Zensur und Datenklau zu schützen.

Was ist das Resultat: im Bitcoin-Netzwerk sind keine Vermittler wie Banken, PayPal oder Kreditkartenfirmen notwendig, es ist keine Korruption möglich, Transaktionen können nicht verändert werden. Es gibt keine Hierarchie, niemand kann auf ihre Coins zugreifen, ihr Bitcoin-Konto kann nicht gesperrt werden. Es gibt keine Geldmengen-Inflation, weil niemand Bitcoins einfach so erstellen kann wie es mit Euro oder Dollar geschieht, weil sich alle an das Bitcoin-Protokoll halten müssen. Alle Menschen können erlaubnisfrei Bitcoin nutzen, solange sie Internet und ein Handy besitzen. Transaktionen sind grenzüberschreitend möglich und dauern wenige Minuten. Bitcoins zu versenden, ist bald so einfach wie eine E-Mail zu verschicken. Die Kosten und der Energieverbrauch für das Bankensystem könnten teilweise wegfallen. Bitcoin wird aller Voraussicht nach, unsere einzige Möglichkeit sein, in unserer überwachten Zukunft unsere Privatsphäre bei Einkäufen zu wahren.

Fortschritt und die Verbesserung der Lebensqualität, des Wohlstandes war in der Geschichte der Menschheit immer mit erhöhtem Energieverbrauch verknüpft. Laut der „International Energy Agency“ (Publikation „Key world energy statistics 2017“) hat sich der weltweite Stromverbrauch seit 1971 vervierfacht. Den größten Anteil daran hat die Industrie gefolgt von den privaten Haushalten, kommerziellen und öffentlichen Dienstleistungen, der Landwirtschaft (inkl. Fischerei) und Transport. Laut der Webseite der IEA lag der weltweite Energieverbrauch von Bitcoin im Jahr 2018 bei 0,1 bis 0,3%.

Bitcoin-Minen ist eine wesentliche Sicherheitsfunktion des Netzwerkes, ein nicht austauschbarer Bestandteil des Ganzen. Betrachtet man die Vorteile, die Bitcoin für die Menschheit bringen wird, ist der dafür eingesetzte Strom keine Energieverschwendung. Sondern eine sinnvolle Anwendung.

Energieverbrauch ist ungleich CO2 Ausstoß

Das Mining ist unerlässlich für das sichere Funktionieren der Bitcoin-Blockchain. Dabei entstehen Bitcoins, die die Miner für ihren Arbeitseinsatz erhalten. Die einfache Rechnung für die Miner ist: je günstiger der Strom, desto mehr Gewinn. Mining ist komplett ortsunabhängig und dezentral, die Rechnerfarmen können überall aufgestellt werden. Daher werden die meisten Mining-Farmen dort errichtet, wo es günstigen Strom gibt. Das können Orte sein, die weit weg von den Verbrauchern sind. Bis dato ist der Transport von Strom über weite Strecken aufgrund des dabei auftretenden Stromverlusts ein ungelöstes Problem. Das heisst, die Nutzung von Wind- oder Solarenergie aus abgelegenen Gegenden, ist bis dato nicht möglich. Diese natürliche Energie kann aber vor Ort in Bitcoin verwandelt und über das Internet in die Welt gesendet werden. Bitcoin ist so betrachtet, eine Batterie, die Energie in Form von Wert bereitstellt.

Die These lautet daher: Bitcoin bedroht die Energiewende nicht, sondern es finanziert dezentrale effiziente und günstig erzeugte Energie.

Die vorhandene Überproduktion bestehender Kraftwerke wird ebenso für das Bitcoin-Minen genutzt. Neue Kraftwerke werden so gebaut, dass sie den vermuteten Bedarf im Umkreis in den kommenden Jahrzehnten decken können. Diese Kraftwerke liefern dann einige Jahre mehr Strom als es Bedarf gibt. Die Überproduktion wird günstig abverkauft. Darunter befinden sind leider Kohlekraftwerke in China, aber wie der Spiegel schreibt: „Freilich werden nicht alle Bitcoins mit Kohlekraft hergestellt. In der südchinesischen Provinz Sichuan nutzen die Miner billigen Strom aus riesigen Wasserkraftwerken. Neuerdings häufen sich auch Meldungen von Firmen, die Wasserkraft in Nordamerika oder Nordeuropa zum Bitcoin-Mining nutzen wollen.“

Bei alternativer Energie, also Solar-, Wind- oder Wasserkraftwerken läuft die Strom-Produktion weiter, auch wenn wenig Bedarf herrscht. Das nutzen die Mining Farmen in Island. Der Strom in Island ist billig, weil er aus natürlicher Erdwärme gewonnen wird. Wenn der Verbrauch der Miner in Island genauso hoch ist wie der der privaten Haushalte, ist das irrelevant, weil der Strom aus einer natürlichen erneuerbaren Quelle kommt.

Neben der Nutzung als Zahlungsmittel erlaubt die Blockchain-Technologie erstmals dezentrale autonome Energiemärkte. Hier versorgen sich kleine und größere Regionen über Solarenergie selbst und können den überschüssigen Strom an ihre Nachbarn weiterverkaufen. Ohne vom staatlichen oder zentralen Energieversorger permanent abhängig zu sein. Siemens arbeitet mit Unternehmen in den USA an einem dieser Projekte, dem Brooklyn Microgrid. Die Bitcoin-Blockchain ist so die Basis für neue ökologische Energiequellen.

Es ist einfach Bitcoin für den Energieverbrauch zu kritisieren, weil er gut meßbar ist. Aber wieviel Energie wird verbraucht für das Schürfen, das Aufbewahren und Transportieren von Gold? Für das Drucken von Banknoten und Münzen, die Erzeugung unserer Kredit- und Kundenkarten, das Fliegen in den Urlaub, die industrielle Tierhaltung, die Datencenter der Banken und von Google, Netflix, Facebook und Co.? Diese Energiefresser sind versteckt, intransparent und wir bemerken sie nicht, weil wir das gängige System nicht hinterfragen.

10 mal mehr Bitcoins ist nicht gleich 10 mal mehr Energieverbrauch

Die Kosten für das Mining werden nicht exponentiell steigen, wenn mehr Bitcoin-Transaktionen getätigt werden. Der Mining-Vorgang läuft nach festgelegten Regeln ab. Alle 10 Minuten wird ein Block mit Transaktionen an die Blockchain gehängt. Die Anzahl der im Block beinhalteten Transaktionen hat nichts mit dem Energieverbrauch zu tun. Das mathematische Rätsel für das die Rechenleistung benötigt wird, wird für den Block gelöst und der kann viele Transaktionen enthalten. Was passiert ist folgendes: wenn der Wert des Bitcoin steigt, kommen neue Miner hinzu, die zusätzliche Rechner zum Minen verwenden. Diese zusätzlichen Rechner brauchen Strom, genauso wie jeder PC und jedes Smartphone, und daher steigt der Stromverbrauch.
Miner sind Geschäftsleute, die Profit machen wollen. Daher werden sie immer so energieeffizient wie möglich arbeiten. Dazu kommt, dass sich die Belohnung für das Minen alle vier Jahre verkleinert. Das heisst der Profit für die Miner verringert sich, weshalb sie wieder günstigere und effizientere Energiequellen suchen werden. Gibt es mehr erneuerbare und günstige Energiequellen, so werden sich die Miner dort ansiedeln und neue Kraftwerke dadurch mitfinanzieren.

Neue Technologien wie das Lightning Netzwerk, die auf dem Bitcoin-Protokoll aufbauen, werden die Anzahl der Transaktionen direkt auf der Bitcoin-Blockchain reduzieren. Kleine Zahlungen werden dann automatisch über das Lightning Netzwerk, das keine Mining-Computer benötigt, abgewickelt werden.

Im November 2019 wurde eine Studie von Susanne Köhler und Massimo Pizzol vom „The Danish Centre for Environmental Assessment“ veröffentlicht, die zu folgenden Schlüssen kommt:
„Im Gegensatz zu vorherigen Studien hat sich herausgestellt, dass die Produktion, Wartung und Entsorgung der Mining-Rechner nur einen geringen Anteil am ökologischen Fußabdruck von Bitcoin hat. Während zu erwarten ist, dass die gesamte Hash-Rate des Bitcoin-Netzwerkes steigen wird, wird sich der Energieverbrauch und der ökologische Fußabruck pro gemintem Terahash reduzieren.“

Laut einer Studie von Christopher Bendiksen und Samuel Gibbons von „CoinShares Research“ vom Dezember 2019 stammen 73% des für das Bitcoin Minen verbrauchten Stroms aus erneuerbarer Energie. Damit ist das Bitcoin-Minen in Hinsicht auf die Nutzung erneuerbarer Energie besser aufgestellt als fast jede andere Großindustrie der Welt.

Proof-of-Work ist die sicherste technische Lösung, die wir derzeit kennen, falls die Wissenschaft eines Tages eine bessere, ressourcenschonendere Lösung findet, wird diese sicherlich in Bitcoin Eingang finden.

Artikel aktualisiert am 27.12.2019, veröffentlicht am 13.12.2017

4 Comments

  1. schmichtel14. Dezember 2018

    Also ich glaube mit Ihren Aussagen machen Sie es sich auch ein wenig zu einfach….denn am Ende ist jeder Strom der irgendwo verbraucht wird schon produziert. Nur ist es deswegen ja trotzdem nicht falsch Strom bzw. Energie zu sparen. Und gerade Kohlekraftwerke produzieren ja nicht die ganze Zeit einfach eine gewisse Menge über bis irgendwann mal genug Leute in der Umgebung wohnen die das Ding dann auch auslasten. Sowas wird dann dem Bedarf angepasst und der ist dann nunmal unwahrscheinlich hoch bei soviel Leistung die da verbraucht wird. Und ob, wie in Island, kalte Luft zur Kühlung total Klimaneutral ist mag ich auch zu bezweifeln. Denn erwärmt wird die Luft dadurch ja auch enorm. Also wirklich gut kann ich das nicht finden.

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    1. adminita14. Dezember 2018

      Hallo Schmichtel,
      ich verstehe Sie gut. Natürlich wäre es mir auch lieber, wenn das Bitcoin Minen weniger Strom benötigen würde. Der Fairness halber müsste man aber auch die gesamten Stromkosten aller Bankenrechner erurieren. Nur das kann man nicht, weil dies im Gegensatz zu Bitcoin nicht öffentlich einsehbar ist. Es ist ein Trade-Off, was erachtet man als wichtiger – ein alternatives Geldsystem, dessen Sicherheit durch das Minen garantiert wird (in den 10 Jahren ihres Bestandes wurde die Bitcoin Blockchain nie gehacked) oder die Weihnachtsbeleuchtung? (Nur als Beispiel, die Weihnachtsbeleuchtung in den USA verbraucht soviel Strom wie El Salvador insgesamt (https://phys.org/news/2015-12-christmas-energy-entire-countries.html)
      Nicht alle Blockchains arbeiten mit Proof of Work, sondern auch mit weniger Strom verbrauchenden Arbeitsbeweisen.
      Viele Grüße, Anita

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  2. Ottmar Neuburger15. November 2019

    Liebe Anita Posch,

    danke für den schönen Artikel der nicht wie viele andere unreflektiert und nur Stereotypen wiederholend ins gleich Horn wie die anderen Mainstreamer stößt.
    momentan sieht es so aus, dass die Ziele aus dem Pariser Abkommen mit konventionellen Mitteln nicht mehr erreicht werden können. Mit meiner Meinung bin ich nicht alleine, viele Wissenschaftler glauben auch, dass, wenn wir nicht etwas völlig Neues finden, der Zug abgefahren ist. Aber selbst, wenn es noch eine kleine Chance gäbe, insbesondere die Industrieländer pfeifen drauf und stehlen sich, zugegebenermaßen nicht nur mit fadenscheinigen Argumenten, aus der Verantwortung.
    Trotzdem gibt es Hoffnung und ein starker Hoffnungsträger ist aus vielen Gründen der als Klimasünder geschmähte Bitcoin.
    Wird eine Misere übermächtig, dann neigen wir Menschen schnell dazu, einen Sündenbock zu finden. Wir alle wissen, dass dies in der Vergangenheit bereits Hexen, Minderheiten, Hornissen und Dieselmotoren sinnloser Weise zum Verhängnis geworden ist. Ein bisschen krumme Statistik ein bisschen “gesunder” Menschenverstand und schon haben wir wieder einen Schuldigen, den es zu eliminieren gilt.
    Aber so einfach ist das nicht, denn gerade Bitcoin und die Blockchain bieten viele Möglichkeiten, positiv im Sinne des Pariser Abkommens auf die CO2 Emissionen Einfluss zu nehmen.
    Ein paar Beispiele. Zur Zeit entwickeln ich zusammen mit meinem Team mit Hilfe einer Sha256 PoW Blockchain, ähnlich Bitcoin, einen Herkunftsnachweis für Prosumer in der Energiewirtschaft, der ermöglichen wird, dass dezentral aus regenerativer “Energiegewinnung” ein massives CO2-Einsparpotential gehoben wird. Durch die Blockchain und erlaubnisfreier Nutzung kann das System einschließlich der Hardware weltweit sofort nach Fertigstellung genutzt und weiterentwickelt werden, was nicht nur den abgehängten Volkswirtschaften nutzen wird, sondern auch ganz enorm dem Klima.
    Um überhaupt noch eine Chance zu haben, den Kollaps zu vermeiden. genügt es ja nicht, den CO2 Ausstoß zu verringern, der schnell auf Null gebracht werden muss und dann müssen wir sogar noch CO2 aus der Atmosphäre entnehmen, um den CO2 Anteil in der Atmosphäre wieder auf die unbedenkliche Höhe von 350 ppm zu reduzieren.
    Dazu werden wir die Power2X-Technologien schnell ausrollen müssen, ich bin der Meinung das schaffen wir nur mit Bitcoin, PoW und Blockchain-Technik.
    Durch das Auslaufen der EEG-Förderung droht der Rückbau von Windkraftanlagen, Solarfeldern und Biogasanlagen im zweistelligen Gigawattbereich, Bitcoin-Mining könnte für viele die nötige Querfinanzierung liefern, für die Zeiten, in denen der Strombörsenpreis nicht Kostendeckend ist.
    Aber es gibt noch drei wichtige Punkte, die die Bitcoin-Kritiker in ihrem Eifer zu übersehen scheinen.
    Wasserkraft und Solarenergie liefern inzwischen die günstigsten Stromgestehungskosten und Cryptominer brauchen den günstigsten Strom überhaupt. Das Problem, man kann diese Energiequellen nicht nach Belieben aus und an knipsen. Mit Cryptomining kann man immer und überall überschüssigen Strom zu Geld machen, so dass sich diese Anlagen trotz ihrer Wetterabhängigkeit profitable auslasten lassen und grünen Strom für alle Verbraucher liefern können.
    Durch das Bitcoinmining werden insgesamt 21.000.000 Bitcoins Erzeugt. Mehr als 93% davon sind schon geschürft und im Mai 2020 wird das nächste Halving stattfinden, sich also die Belohnung für die Miner wieder halbieren. Das bedeutet, dass die Miner nur dann weiterhin in gleicher Menge Energie wie heute verbrauchen und bezahlen können, wenn der Bitcoinpreis auf ca. 20.000 US$ steigt. Aber selbst, wenn, wie manche vermuten der Bitcoinpreis in den nächsten acht Jahren auf über eine Million US$ steigt, wird der Stromverbrauch aufgrund der asymptotisch verlaufenden Förderkurve deutlich zurückgehen. Das ist von Satoshi Nakamoto auch so beabsichtigt gewesen.
    Nach dem noch maximal fünf Jahre andauernden Reifungsprozesses wird Bitcoin deflatorisch sein und ständig je Einheit an Wert gegenüber Euro und US$ gewinnen. Für Ökonomen alter Schule ein Horrorgedanke, für unsere Menschengier geplagte Umwelt vielleicht die Rettung. Denn wenn meine Bitcoin oder auch nur Bitcoin-Bruchteile ständig mehr Wert werden, werde ich mir zweimal überlegen, ob ich mir ein Ding kaufe, das mir nicht sofort einen großen Nutzen bringt, wenn ich weiß, dass ich für meinem Geld(Bitcoin) in einem halben Jahr doppelt so viel bekommen werde.

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  3. Martin20. November 2019

    Es ist immer das gleiche, man zeigt immer mit dem Finger auf andere und kritisiert deren Energieverbrauch – hier u. A. Mal die Weihnachtsbeleuchtung -, anstatt anzuerkennen, dass man im eigenen Bereich selbst ein Problem hat, um dessen Lösung man sich vielleicht zuerst kümmern sollte. Den schwarzen Peter weiterzuschieben hilft nun wirklich keinen, dem Klima erst recht nicht.

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