Bitcoin-Mining & Energieverbrauch: Was stimmt wirklich?

Wegen des Energieverbrauchs und der Kohlenstoffemissionen, die damit in Verbindung gebracht werden, ist Bitcoin-Mining ein viel diskutiertes Thema. Um ein besseres Verständnis für die Wirklichkeit des Minings (bzw. Schürfens), seine Umweltauswirkungen sowie Bitcoin im Allgemeinen zu erlangen, muss man sich zunächst einmal das Verfahren selbst und die Art, wie es Energie nutzt, anschauen.

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Prozess des Minings; damit, warum es eine beträchtliche Menge an Strom beansprucht; und mit den Auswirkungen des Minings in Form von Emissionen. Darüber hinaus erkunden wir die Fortschritte, die bereits für mehr Nachhaltigkeit beim Mining sorgen. Wir beschäftigen uns mit der Dynamik zwischen Mining-Effizienz, Kohlenstoffintensität, der Rolle, die erneuerbare Energien dabei spielen und den Auswirkungen, die die Politik auf die Emissionen hat – damit du dir ein auf genauen Fakten und Zahlen gestütztes Bild von Bitcoins Verbrauch machen kannst.

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Bitcoin-Mining ist das Verfahren, bei dem Transaktionen zur Blockchain hinzugefügt werden, einem öffentlichen Ledger (bzw. Hauptbuch) aller Bitcoin-Transaktionen. Miner verwenden spezielle Software, wie anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application-specific integrated circuits, ASICs), um eine mathematische Kostenfunktion zu berechnen. Durch das Lösen dieser Aufgaben validieren Miner Transaktionen und fügen der Blockchain neue Blöcke hinzu. Bei diesem Verfahren wird eine beträchtliche Menge an Energie verbraucht, weil das Protokoll so konzipiert ist, dass die Kosten für die Erlangung von Mining-Prämien dem Wert der Prämien immer entsprechen sollten. 

Miner konkurrieren miteinander darum, die Lösung der Kostenfunktion zu finden. Der erste Miner, der es schafft, wird mit neu geprägten Token und Transaktionskosten für die Transaktionen belohnt, die er in den Block mit aufnimmt. Wenn der Wert der Prämien steigt, versuchen mehr Miner ihr Glück beim Konkurrieren um die Prämien. Wenn sich mehr Miner am Wettbewerb beteiligen, erhöht das Protokoll automatisch die Kosten für das Mining, damit die Kosten wieder dem Wert der Prämien entsprechen. Das Gegenteil geschieht, wenn der Wert der Prämien sinkt.

Im Laufe der Zeit hat sich die durchschnittliche Netzwerkeffizienz des Bitcoin-Minings dank kontinuierlicher Fortschritte in der ASIC-Leistung verbessert. Das hat dazu geführt, dass die für das Durchführen eines Hashs (einer Arbeitseinheit im Mining) benötigte Energiemenge gesunken ist. 

Einfach ausgedrückt, hat sich die Gesamteffizienz des Bitcoin-Netzwerks im Zeitraum unserer Auswertungen allgemein verbessert, was ein positiver Trend ist. Es gab jedoch auch kurze Perioden, in denen die Effizienz abnahm. Diese fielen mit einem deutlichen Anstieg des Bitcoin-Preises zusammen, was kurzfristig zu einer höheren Rentabilität für die Miner führte.

Wenn die Bitcoin-Preise schnell ansteigen, können ältere und weniger effiziente Mining-Einheiten, die vorher wegen der zunehmenden Schwierigkeit des Minings unrentabel waren, wieder rentabel werden. Dies führt dazu, dass diese weniger effizienten Einheiten dem Netzwerk wieder beitreten, wodurch die Gesamteffizienz vorübergehend sinkt. Diese Situation läuft so weiter, bis entweder der Bitcoin-Preis wieder sinkt oder die Schwierigkeit des Minings die gehobene Rentabilität einholt.

Diese Dynamik hat Auswirkungen auf den Energieverbrauch von Bitcoin. Werden weniger effiziente Mining-Einheiten wieder in das Netzwerk eingeführt, wird mehr Energie benötigt, um die Mining-Leistung auf demselben Niveau zu halten. Aus diesem Grund können schnelle Preisanstiege für eine vorübergehende Steigerung des Energieverbrauchs von Bitcoin sorgen, bis das Netzwerk sich wieder auf einem effizienteren Stand einpendelt.

Die Kohlenstoffintensität von Bitcoin-Mining variiert je nach Region enorm. Das liegt vor allem an den unterschiedlichen Energiequellen. Zum größten Teil wurden die Kohlenstoffemissionen des Mining-Netzwerks in der Vergangenheit in nicht-westlichen Ländern erzeugt, wo die Stromversorgung stark von fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl abhängt. Allerdings hat sich dies in den letzten Jahren geändert. Zu den Regionen, deren Kohlenstoffintensität momentan hoch ist, gehören Kasachstan, Montana, Kentucky und Alberta.

Auf der anderen Seite stehen Regionen wie Norwegen, Island, Schweden, Québec und Manitoba mit niedrigen Emissionen aufgrund reichhaltiger Wasserkraftressourcen. Wasserkraft gilt unter Minern als attraktive Option, weil die geringfügige Kohlenstoffbelastung jeder zusätzlichen Kilowattstunde Strom, die mit Wasserkraft erzeugt wurde, gleich null geht. Darüber hinaus arbeiten Wasserkraftwerke aufgrund saisonaler Schwankungen der Wasserverfügbarkeit oder großer Entfernungen zu den großen Verbrauchszentren oft auf suboptimalem Niveau. Bitcoin-Mining kann eine Möglichkeit sein, die Rentabilität dieser Anlagen zu erhöhen, ohne Emissionen zu verursachen.

Und schließlich hat Bitcoin-Mining den Ölproduzenten die Möglichkeit eröffnet, ihr ungenutztes und umweltschädliches Fackelgas in eine wertvolle Energiequelle umzuwandeln, was letztlich die schädlichen Emissionen reduziert und eine nachhaltigere Lösung bietet. Tatsächlich wird jedes Jahr Energie im Wert von schätzungsweise 802 TWh in Form von Gas verschwendet, das bei der Ölförderung üblicherweise abgefackelt oder direkt in die Atmosphäre entlassen wird. Durch die Nutzung dieses Gases für das Bitcoin-Mining können die Ölproduzenten ein bisher unerwünschtes Abfallprodukt zu Geld machen und gleichzeitig schädliche Emissionen und Umweltauswirkungen minimieren.

Die regionalen Unterschiede bei der Kohlenstoffbilanz von Mining sind häufig das Ergebnis politischer Konsequenzen in den verschiedenen Rechtssystemen. Das Mining passiert in der Regel in Ländern mit hohen Subventionen für fossile Brennstoffe, was zu einem Anstieg der Emissionen führt. So werden beispielsweise Kohle, Öl und Gas in Ländern wie China, Kasachstan und Iran stark subventioniert, was zu einem höheren Kohlenstoff-Fußabdruck der Mining-Aktivitäten in diesen Regionen führt. Die jüngste Dynamik hat jedoch dazu geführt, dass sich Bitcoin-Mining weitgehend in westliche Länder, und dabei vor allem auf die Vereinigten Staaten, verlagert hat.

Westliche Regierungen, in denen die Marktdurchdringung mit erneuerbaren Energien im Allgemeinen höher ist, können die Kohlenstoff-Bilanz des Bitcoin-Minings verringern, indem sie Anreize für Miner schaffen, in ihren Ländern zu arbeiten. Erreichen könnten sie dies durch eine vorteilhafte Politik, steuerliche Anreize und unterstützende Vorschriften. Andererseits hätten ausdrückliche Verbote, eine Strafbesteuerung oder übermäßig belastende Vorschriften wahrscheinlich den gegenteiligen Effekt, die Miner wiederum in Länder mit hohen fossilen Subventionen zu drängen und die Gesamtemissionen in die Höhe zu treiben.

Die mit Bitcoin-Mining verbundenen Kohlenstoffemissionen mögen besorgniserregend erscheinen. Allerdings machen sie nur einen relativ kleinen Teil der weltweiten CO2-Emissionen aus (Ende 2021: 0,08 %). 

Unseren Schätzungen nach hat das Bitcoin-Mining-Netzwerk im Jahr 2020 36 Mio. Tonnen CO2 und im Jahr 2021 41 Mio. Tonnen CO2 ausgestoßen. Im Vergleich dazu verursacht die Goldindustrie jährlich schätzungsweise einen CO2-Ausstoß zwischen 100 und 145 Mio. Tonnen. Galaxy Digital hat ermittelt, dass das globale Bankenwesen 264 TWh verbraucht (2019). Bei der durchschnittlichen globalen Kohlenstoffintensität entspräche dies 130 Mio. Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr. Als zusätzlichen Vergleich schätzt NYDIG basierend auf denselben Berechnungen zur Kohlenstoffintensität, dass Klimaanlagen und elektrische Lüfter sowie Wäschetrockner jeweils 100 Mio. Tonnen bzw. 53 Mio. Tonnen CO2 jährlich ausstoßen.

Jeder Stromverbrauch geht mit Kosten und Nutzen einher. Das Bitcoin-Netzwerk bietet ein globales, frei verfügbares, zensurresistentes, vor Entwertung geschütztes und die Menschenrechte wahrendes Geldnetzwerk für die ganze Welt. Die Vorteile, die es bietet, wie finanzielle Inklusion und Freiheit, rechtfertigen ohne Weiteres die mit seinem Betrieb verbundenen Energiekosten und Emissionen, zumal es für Milliarden von Menschen keine Alternative gibt.

Außerdem ist es wichtig anzuerkennen, dass mit der Umstellung der weltweiten Stromerzeugung auf erneuerbare Energien die mit dem Bitcoin-Mining verbundenen Kohlenstoffemissionen sinken werden. Die politischen Entscheidungsträger sollten sich darauf konzentrieren, die Erzeugung erneuerbarer Energien zu fördern, statt die Entwicklung von Bitcoin und anderen Kryptowährungen zum Nachteil hauptsächlich außerhalb der entwickelten Märkte lebenden Nutzer abzubremsen. 

Insgesamt lässt sich sagen, dass Bitcoin-Mining ein energieintensives Verfahren ist, dessen Auswirkungen auf die Umwelt jedoch nicht annähernd so schlimm sind, wie behauptet wird. Die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energiequellen kann dazu beitragen, die mit dem Mining zusammenhängenden Kohlenstoffemissionen zu verringern. Regierungen können eine entscheidende Rolle dabei spielen, wie sich das Mining auf die Umwelt auswirkt: Indem sie politische Maßnahmen ergreifen, die Anreize für die Nutzung erneuerbarer Energien schaffen und eine nachhaltigere Mining-Industrie fördern. 

Letztendlich sollten die möglichen Nutzen von Bitcoin und sein Transformationspotential für das globale Finanzsystem gegen seine Umweltauswirkungen abgewogen werden. Wenn wir die Gegebenheiten des Minings verstehen und auf eine nachhaltigere Zukunft hinarbeiten, erreichen wir ein Gleichgewicht zwischen den Vorteilen dieser bahnbrechenden Technologie und der Notwendigkeit, unseren Planeten zu schützen.