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04.05.2021 11:46
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Krypto-Mythbusters II - Der Faktencheck zu Bitcoins Umweltbilanz

Bitcoin Energieverbrauch: Krypto-Mythbusters II - Der Faktencheck zu Bitcoins Umweltbilanz | Nachricht | finanzen.net
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In der letzten Ausgabe unserer Kolumne starteten wir unsere "Krypto-Mythbusters"-Serie mit einem Beitrag zu Bitcoins ökologischen Fußabdruck und einer fundamentalen Frage:
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Warum sollte eine Gesellschaft ein Interesse daran haben, ein zensur-resistentes und vom Staat wie dem Bankwesen unabhängiges Finanztransaktionsnetzwerk zu unterhalten? Heute überprüfen wir, was dran ist an den teils verheerenden Prognosen und Zahlen, die in der Klimadebatte gegen die Kryptowährung ins Feld geführt werden.

Im ersten Teil unseres Beitrags über Bitcoins oft kritisierte Energiebilanz beantworteten wir die Frage, welchen Gegenwert wir eigentlich für unsere Investition an Ressourcen in die Infrastruktur des Bitcoin Netzwerks erhalten. Macht es Sinn, die ökologischen Kosten von Bitcoin mit denen der etablierten Finanzindustrie zu vergleichen? Unsere Antwort lautete ja. Wir konnten außerdem feststellen, dass sich viele der über die Jahre gemachten, teils apokalyptischen Prognosen als spektakulär falsch herausstellten. Der Grund für die schlechte Trefferquote dieser Vorhersagen ist häufig ein fehlendes Verständnis für die Ökonomie des Minings und die Technologie, auf der Bitcoin basiert. Deshalb soll es jetzt um die Fakten rund um den Energieverbrauch des Bitcoin Netzwerks gehen: Wie schneidet Bitcoin im Vergleich zu den etablierten Grundpfeilern unserer Finanzinfrastruktur ab? Aus welchen Stromquellen setzt sich Bitcoins Energiemix zusammen? Wie skaliert Bitcoins Energieverbrauch bei fortdauerndem Wachstum?

Bitcoins Energieverbrauch im Vergleich

Eines der wichtigsten Narrative für den extremen Preisanstieg Bitcoins seit dem Corona-Crash im März vergangenen Jahres ist die Idee, dass die Kryptowährung ein zeitgerechter Ersatz für Gold als international anerkannter Wertspeicher werden könnte. Sehr prominent wurde diese These in einer im November von Citibank veröffentlichten Analyse vertreten: Als "Vermögenswert des 21. Jahrhunderts" biete Bitcoin diverse Vorteile gegenüber dem Edelmetall. Es passe als digitales Gut zu den zukünftigen digitalen Zentralbanks-Währungen wie Gold zu Bargeld passte. Das Angebot an Bitcoin sei limitiert und durch "Mining" portioniert, wie es bei Gold auch der Fall ist. Bitcoin ließe sich leicht über Landesgrenzen hinweg bewegen und aufgrund seiner deflationären Eigenschaften qualifiziere sich Bitcoin als Hedge gegen stärker werdende Inflation.

Selbst ohne jegliche Interaktionen mit anderen Netzwerken erlaubt es Bitcoin heute, große Mengen Kapital kostengünstig und zensurresistent rund um den Erdball zu bewegen. Besonders die Entstehung einer neuen Finanzinfrastruktur auf Ethereum verdeutlicht allerdings momentan, wie viele der Produkte und Services des traditionellen Bankenwesens auf dezentralen Netzwerken abgebildet und sogar weiterentwickelt werden können. Unter dem Stichwort "Decentralized Finance" (DeFi) ist es bereits möglich, Kredite zu vergeben und aufzunehmen, Versicherungen gegen Preisvolatilität abzuschließen oder Optionshandel zu betreiben. Durch die Kombination verschiedener Protokolle entstehen innovative Finanzprodukte, die bereits jetzt dem Angebot im traditionellen Bankwesen Konkurrenz machen. Bitcoin könnte sich hier als finale Ebene für das Settlement und als Wertspeicher im Hintergrund positionieren. Ethereum wechselt seinen sogenannten Konsensus Algorithmus voraussichtlich noch in diesem Jahr von Proof of Work (Mining) zu Proof of Stake (Staking), wodurch in dieser neuen Infrastruktur Bitcoin das Gros des Energieverbrauchs ausmachen würde. Wird das neue System von Decentralized Finance das etablierte Bankensystem komplett obsolet machen? Wahrscheinlich ist das nicht der Fall. Aber es ist durchaus anzunehmen, dass die dezentralen Alternativen einen Teil des Marktanteils übernehmen und damit auch eine Verringerung des enormen Energieverbrauchs des Bankenwesens zur Folge haben könnte.

Von Ark Investment im Jahr 2020 aufbereiteten Daten zufolge liegt der Energieverbrauch des Bankensystems bei etwa 2,34 Milliarden Gigajoules (GJ) pro Jahr. Gold Mining liegt bei circa 500 Millionen GJ, während das Bitcoin Mining jährlich etwa 184 Millionen GJ benötigt. Dabei ist das Bitcoin Mining etwa 40 Mal effizienter als das Bankensystem, wenn es um den pro GJ gezahlten Preis geht und in dieser Hinsicht zehn Mal effizienter als das Schürfen von Gold. Für diese große Differenz gibt es einen einfachen Grund, der in der öffentlichen Debatte nur selten zur Sprache kommt. Für eine realistische Bewertung der Energiebilanz und des Energiemix von Bitcoin ist diese Eigenschaft jedoch äußerst bedeutsam: Bitcoin ist ein Stromnetz Nomade.

Bitcoins Energieverbrauch in Millionen Gigajoule im Vergleich zur Gold Industrie und zum Bankensystem (Quelle: Ark Invest).

Wo kommt der Strom für das Bitcoin Netzwerk her?

Laut einer Studie des Centre for Alternative Finance der University of Cambridge liegt der Anteil an erneuerbaren Energiequellen beim Unterhalt des Bitcoin Netzwerks bei 39%. Das bedeutet, dass auf der anderen seite ungefähr 60% des von den Minern genutzten Stroms noch aus fossilen Brennstoffen und Atomenergie gewonnen wird. Tatsächlich fluktuiert dieses Verhältnis jedoch im Verlauf eines Jahres stark. Das hat mit der Mobilität der Bitcoin Miner zu tun, die auf der Suche nach der günstigsten Energie Standortwechsel in Kauf nehmen. Dies ist vor allem für die Miner in China gut dokumentiert und auch an Fluktuationen der Hashrate (der dem Netzwerk zugeführten Rechenleistung) abzulesen. Hier liegt auch der Schlüssel für das Geheimnis der im Vergleich zur Finanzindustrie extrem günstigen Preise pro Gigajoule: Während die Aktivität des Bankenwesens sich auf bevölkerungsreiche Ballungsgebiete konzentriert, ist das Bitcoin Mining geographisch unabhängig. Wo immer Strom normalerweise ungenutzt bleiben würde, besteht für Bitcoin Miner ein Anreiz, sich anzusiedeln und diese Ineffizienz in unseren Energienetzen auszunutzen. Weltweit geht etwa acht Prozent des Stroms im Netz verloren. Strom über weite Distanzen zu Transportieren ist also ein äußerst verlustreicher Prozess, weshalb lokale Energieproduzenten den Bedarf der Bitcoin Miner oft gerne bedienen.

Im Norden der Vereinigten Staaten hat sich eine besondere Form dieses Phänomens herausgebildet: Dort befinden sich Ölfelder, die in der Vergangenheit Nebenprodukte der Ölgewinnung wie Erdgas und überschüssiges Öl, das wegen seiner hohen Viskosität schwer zu transportieren ist, einfach verbrannt oder freigesetzt haben. Im Jahr 2013 wurden so allein in den USA insgesamt etwa 3,4 Milliarden Kubikmeter "gestrandeten" Erdgases in die Atmosphäre gepumpt oder verbrannt. Heute unterhalten die Betreiber der Ölfelder eigene Bitcoin Mining Operationen, die sich die überschüssigen Rohstoffe zur Nutze machen. Der Einfluss, den das in den Generatoren verwendete Gas auf die globale Erwärmung hat, ist dabei circa 25 Mal geringer als beim direkten Freisetzen in die Atmosphäre. Diese Beispiele verdeutlichen Eindrucksvoll, wie das Bitcoin Mining als extrem kompetitiver Markt sowohl existierende Systeme effizienter macht, als auch Innovationen in verschiedenen Energiesektoren anregt. Der Analyst Nic Carter beschreibt dieses Verhalten sehr anschaulich: "Stellen Sie sich eine topographische Karte der Welt vor, wobei aber die lokalen Stromkosten die Variable darstellt, die Gipfel und Mulden erzeugt. Hier Bitcoin hinzuzufügen ist, wie ein Glas voll Wasser über der 3D Karte auszugießen. Es füllt die Mulden und glättet sie."

Topographische Karte mit Höhenunterschieden (Quelle: Kjpargeter auf freepik).

Wie skaliert Bitcoins Stromverbrauch in der Zukunft?

In der letzten Ausgabe unserer Kolumne zitierten wir bereits einen berüchtigten Artikel vom Dezember 2017: Newsweek titelte damals am Höhepunkt des Bullenmarkts, Bitcoin sei "auf dem Weg, die gesamte Energie der Welt bis 2020 aufzubrauchen". Die Autoren behaupteten, dass ihre prognose zwar hypothetisch sei, sie jedoch war würde, wenn "Bitcoin sein bemerkenswertes Wachstum" beibehalte. Auch dieses Jahr wurde diese These wieder prominent aufgegriffen. Der Umweltjournalist Eric Holthaus behauptete, Bitcoin würde das Vierzehnfache der jährlichen weltweiten Stromproduktion verbrauchen, fänden alle heutigen Kreditkartentransaktionen auf dem Netzwerk statt. Visa, Mastercard und Co. bewältigen derzeit etwa eine Milliarde Transaktionen pro Tag, während sich diese Zahl bei Bitcoin auf etwa Dreihunderttausend beläuft. Für Holthaus stellt sich das als eine einfache Gleichung dar.

BSDEX

Was dem Journalisten bei seinen Recherchen entgangen sein muss ist die Tatsache, dass die Transaktionsgeschwindigkeit auf dem Netzwerk nicht linear mit der zugeführten Rechenleistung und Energie skaliert. Bitcoin könnte niemals auf dem Basis-Layer des Netzwerks mit der Geschwindigkeit der Kreditkartenfirmen mithalten. Der Energieverbrauch beim Minen rührt daher, dass die Teilnehmer komplizierte kryptographische Aufgaben lösen, um das Recht zu erhalten, den nächsten Block in der Kette der Blockchain zu validieren. Dafür erhalten sie auch ihre Belohnung in Bitcoin, die Einnahmen durch Transaktionsgebühren machen momentan nur einen kleinen Teil des Miner-Umsatzes aus. Die Größe der einzelnen Blöcke ist limitiert und die Geschwindigkeit, mit der sie aufeinander folgen, verändert sich nicht. Der Energieverbrauch des Netzwerks wird deshalb auch nicht signifikant geringer, wenn die Blöcke leer bleiben, weil weniger Transaktionen stattfinden. Die Rechnung "eine Transaktion auf Bitcoin verbraucht die Menge X Watt an Energie, deshalb verbrauchen eine Milliarde Transaktionen X mal ein Milliarde Watt basiert also auf einem Fehlschluss (Dies gilt übrigens auch für die Debatte um die "Non-Fungible-Tokens" oder NFTs auf der Ethereum Blockchain, wo basierend auf dem gleichen Fehlschluss der ökologische Fußabdruck einzelner NFTs berechnet wurde).

Sollte sich das Narrativ um Bitcoin über seine Rolle als Wertspeicher hinaus hin zu einer globalen Währung entwickeln, müsste das sogenannte "Clearance" dieser Milliarden von Transaktionen auf sogenannte "Layer 2"-Lösungen ausgelagert werden. Hier ist das Lightning Netzwerk zu nennen, aber auch andere Layer 1 Blockchains wie Ethereum oder kollateralisierte Payment Netzwerke wie zum Beispiel das Flexa Network werden wahrscheinlich eine Rolle spielen. Derweil verringert sich die Belohnung in Bitcoin, um die die Miner Tag für Tag konkurrieren im Verlauf der Zeit. Alle vier Jahre halbiert sie sich und die Rolle der Entlohnung für das Verarbeiten von Transaktionen gewinnt langsam aber stetig an Bedeutung. Selbst bei steigenden Preisen für Bitcoin ist es darum zu erwarten, dass der Anstieg des Energieverbrauchs mit der Zeit eher abflachen und sich normalisieren würde.

Unterm Strich lässt sich also festhalten, dass Bitcoin jedes Jahr eine große Menge Strom verbraucht. Im Vergleich zur Gold- und Finanzindustrie relativiert sich diese Zahl jedoch und es gibt gute Gründe dafür, diesen Vergleich aufzumachen. Bei der Bewertung von Bitcoins ökologischem Fußabdruck sollten die spezifischen Eigenschaften und Anreizstrukturen der Mining Ökonomie außerdem immer mit gedacht werden. Wenn wir die Besonderheiten unseres Stromnetzes in Betracht ziehen, lernen wir, dass Strom nicht gleich Strom ist. Als Stromnetz-Nomade produziert Bitcoin unerwartete Effizienzgewinne.

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Bildquellen: BSDEX, BSDEX, BSDEX
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