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Der Stromverbrauch von Bitcoin hängt von der dafür verwendeten Hardware ab. Neuere Mining-Hardware verbraucht im Verhältnis zur erbrachten Mining-Leistung (sogenannte Hash-Power) weniger Strom als alte. Gemessen werden kann aber nur die vom ganzen System erbrachte Mining-Leistung. Diese beträgt aktuell 154,0 EH/s (154 Trillionen Hashes pro Sekunde).
Ob Leila im Sudan noch mit einem Antminer S1 der ersten Generation (90 GH/s pro 100 W) nach Bitcoins schürft oder mit einem neueren S19 (3140 GH/s pro 100 W), bleibt dem System unbekannt. Doch wie die Beispiele zeigen: Bei gleichem Stromkonsum generiert das neuere Gerät fast die fünfunddreissigfache Hash-Power.
Weil Bitcoin ein äusserst dezentrales System ist und die Hardware nicht nur von Leila aus dem Sudan, sondern auch von Han aus Shangdong und Mark aus Vancouver unbekannt ist, ist es ein Ding der Unmöglichkeit, den präzisen Stromverbrauch anhand der Hash-Power zu benennen.
Selbstverständlich aber gibt es Versuche von Schätzungen. Die vermutlich komplexeste Herangehensweise wählt der Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index der Universität Cambridge basierend auf dem Modell von Marc Bevand.
Der Index liefert für den Stromverbrauch einen Minimal- und einen Maximalwert. Der Minimalwert bildet ein System ab, in dem ausschliesslich die neuste und effizienteste Hardware verwendet wird. Der Maximalwert wäre korrekt, wenn ausschliesslich veraltete Hardware im Einsatz stünde.
Die Spannbreite der beiden Werte ist deshalb enorm: Im Moment beträgt der Minimalwert 4,83 GW, der Maximalwert 50,18 GW. Der daraus berechnete vermutliche Stromverbrauch beträgt 14,84 Gigawatt (Stand: 3. März 2021). Dies entspricht einem Jahresverbrauch von 130 TWh.
Sobald Strom nicht frei verfügbar ist, kann alte, rechenschwache Mining-Hardware nicht mehr gewinnbringend betrieben werden – auch wenn sie sich bereits amortisiert hat. Die Stromkosten übersteigen die Einnahmen. Deshalb wird angenommen, dass mehrheitlich neue und effiziente Geräte verwendet werden.
Eine andere vielzitierte Quelle ist der Index von Alex de Vries von digiconomist.net. Die Berechnungen des Bitcoin-kritischen Onlineportals mit dem Slogan «Wir decken die ungewollten Konsequenzen von digitalen Trends auf» gehen von gut der Hälfte des vom Cambridge-Index geschätzten Energieverbrauchs aus und veranschlagen 77,78 TWh.
Für die weiteren Berechnungen in diesem Artikel berücksichtigen wir aber die 130 TWh von Cambridge.
Das passt ziemlich genau. Laut der Internationalen Energieagentur IEA lag der Stromverbrauch von Argentinien 2019 bei 132,7 TWh, der von Norwegen bei 125,7 TWh. Als Vergleich: Die Schweiz verbraucht aktuell 63,1 TWh.
Die Rechnung ist mathematisch richtig, der Vergleich ist jedoch komplett unsinnig.
Bitcoins Energieverbrauch dient zur Sicherung des Systems. Stellt man sich Bitcoin wie einen virtuellen Tresor vor, dann bestimmt die Energie die Dicke der gepanzerten Wände. Je mehr Energie, desto sicherer. Wer den Tresor plündern will, bräuchte dafür mehr Strom, als die Menge, mit der das System gesichert wird. Momentan sichert dieses System ein Vermögen von ca. einer Billion Dollar. Tendenz steigend.
Will man einen Vergleich bemühen, dann wäre derjenige mit dem Stromverbrauch des Bankensektors angebrachter. Präzise Zahlen dazu existieren (noch) nicht. Einfache Berechnungen kommen zum Schluss, dass der Bankensektor im Minimum 78 bis 100 TWh Strom pro Jahr benötigt. Bau und Instandhaltung der Infrastruktur, welche bei Bitcoin um ein Vielfaches schlanker ausfällt, sind in diesen Berechnungen nicht enthalten.
Auch der vielbemühte Vergleich mit der Effizienz von VISA ist irreführend. Alltagstransaktionen können mit Bitcoin über das Lightning-Netzwerk abgewickelt werden. Es ist weltweit für jedermann zugänglich, sekundenschnell, fast gebührenfrei – und fast stromkostenfrei.
Merkzahl: Im Moment benötigt Bitcoin 0,5 Prozent der weltweiten Stromproduktion.
Merkzahl: 8,25 Prozent des weltweit produzierten Stroms, das Sechzehnfache des Bitcoinverbrauchs, geht irgendwo verloren.
8,25 Prozent sind nur der weltweite Durchschnitt. In Haiti verpufft 60 Prozent des produzierten Stroms im Nirgendwo, in Benin 61, in Libyen 71. In Spanien (10), Portugal (11) und in Serbien (15) wird im zweistelligen Prozentbereich Strom verschenkt. In der Schweiz sind es sieben Prozent. Und bei der Gesamtenergie – nicht nur der von Strom – sind die Zahlen noch bitterer:
Merkzahl: Die Menschheit «verschenkt» jeden Tag mehr Energie, als das gesamte Bitcoin-Netzwerk ein Jahr lang benötigt.
Das Bitcoinsystem hilft, Strom- und Energieverluste zu nutzen.
Stromkosten nehmen einen grossen Anteil der Miningkosten ein. In China sind sie für 49 Prozent verantwortlich, in Europa für 41 und in Nordamerika für 38. Der andere grosse Kostenpunkt ist die Beschaffung neuer Miner (37 % in China, 43 % in Europa, 52 % in Nordamerika). Chinas Bitcoinschürfer profitieren beim Equipment von der Nähe zum wichtigsten Hersteller (Antminer). Nur wer die Kilowattstunde für deutlich unter 10 Cents einkaufen kann, mint profitabel. Im Schnitt sind es zwischen drei und sechs Cents pro kWh in Europa und Asien.
Dank der aktuellen Bitcoin-Hausse herrschen im Moment für Miner gute Voraussetzungen – die Marge war schon deutlich schlechter. Trotzdem ist Mining nur noch dort möglich, wo der Strompreis extrem tief ist. Tiefe Strompreise gibt es unter drei Bedingungen:
Dazu drei Beispiele:
Island hat aufgrund von Geothermie und Wasserkraft extrem tiefe Energieproduktionskosten. 4,75 Cents kostet die kWh für industrielle Abnehmer, 13,4 Cents sind es für Privathaushalte. Die Isländer können sich den Luxus leisten, sogar einige Strassen und Gehwege zu beheizen. Die gesamte Stromproduktion des Landes basiert auf Erneuerbaren.
Doch Island hat ein Problem. Aufgrund der Lage kann es die Energie nicht exportieren. Deshalb geht es den umgekehrten Weg und importiert energieaufwändige industrielle Arbeitsschritte. Konkret: das Schmelzen von Aluminium. Die Rohstoffe werden per Schiff importiert, in Aluminiumhütten verarbeitet und danach wieder exportiert.
Die günstigen Strompreise in Island ziehen auch Bitcoinminer an. Denn nicht nur die Preise und die CO2-Bilanz des Stroms sind perfekt – auch das Klima macht mit. Hunderte von Mining-Rechnern müssen gekühlt werden. Und da helfen die rauen Temperaturen auf der Insel mit.
65 % der Hash-Power im Bitcoin-System stammt aus China. Das Uigurische Autonome Gebiet Xinjiang (30,13 %) und Sichuan (18,58 %) sind beinahe für die Hälfte der weltweiten Hash-Power verantwortlich.
Nach 20 Jahren einer aggressiven Dammbau-Politik erreichten Sichuans Wasserkraftwerke 2017 eine Kapazität von 75 GW. Zu viel für das lokale Stromnetz. Der Output übersteigt die Kapazität des Netzes um das Doppelte. Will heissen: Die Hälfte des produzierten Stroms konnte nicht genutzt werden. Ähnlich wie in Island entstanden als Reaktion darauf Schmelzhütten neben den Kraftwerken – und zum Teil illegal in Hinterhöfen. Die Regierung griff ein, als zu viele Bauern lieber Metalle als Nahrungsmittel produzierten.
Doch wohin mit dem vielen Strom? Bitcoin-Mining lautet die Antwort. Statt die unzähligen Mega- und sogar Gigawattstunden ins Leere laufen zu lassen, wird Sichuan zur Hochburg des Bitcoin-Minings – vor allem während der Regenzeit.
Kurz vor der Regenzeit / Schmelzwasserzeit bricht die Hash-Rate von Bitcoin ein bisschen ein. Der Grund: Lokale Miner verlegen ihr Equipment vom billigen Kohlestrom weg zum dann noch billigeren Wasserkraftstrom. Versiegen die Wassermassen und damit der Quell des Billigst-Stroms, bewegen die Miner ihre Hardware wieder zurück.
Wind und Sonne sind intermittierende Energiequellen. An gewissen Tagen wird damit viel Strom produziert (Wind / Sonnenschein), dann aber wieder fast gar nichts (Windstille / Nacht). Die Eigenheit des Stromnetzes will es aber, dass der Input immer gleich gross sein muss wie der Output. Dies ist eines der grossen zu überwindenden Probleme der Energiewende. Wer in der Schweiz eine private Solaranlage betreibt, wird mit einiger Wahrscheinlichkeit eine Erklärung unterzeichnet haben, dass im Überschussfall die Anlage vom Netz genommen werden kann. Was hierzulande eher selten vorkommt, ist in Kalifornien gang und gäbe.
Scheint im Westküstenstaat an einem windigen Tag die Sonne, dann wird zu viel Strom produziert. Konkret: 2020 mussten Netzbetreiber in Kalifornien 1,6 GWh erneuerbaren Strom kappen. Strom im Überfluss. Ideal für Bitcoin-Mining.
Bei der Erdölgewinnung entstehen diverse Abfallprodukte – darunter auch Erdgas. Kann dieses aufgrund fehlender Infrastruktur nicht gespeichert oder abgeleitet werden, wird es in der Regel aus diversen Gründen (auch ökologischen) noch vor Ort verbrannt. Die Oshie-Gasflamme einer Ölförderanlage des italienischen Herstellers Agip im Niger-Delta brennt seit 1972.
Eine amerikanische Firma macht sich diese Energie nun zu Nutze. Sie produziert mobile All-in-One-Lösungen. Das austretende Gas wird zur Energiequelle für Bitcoin-Miner. In den USA wurden bereits 20 solcher Anlagen installiert – weitere sind in Planung.
Bitcoin-Mining funktioniert standortunabhängig. Es ist auf kein Gasleitungsnetz, keine Pipelines, keine Eisenbahn- oder Strassenanbindung angewiesen. Es funktioniert mitten in Tokio und seit Satelliten-Internet auch in der russischen Pampa. Deshalb bieten solche Lösungen eine gute Möglichkeit, Energie, die sowieso anfällt, nicht ungenutzt verpuffen zu lassen.
China ist nicht nur der weltweit grösster Produzent, sondern auch der weltweit grösste Konsument von Kohlestrom. Made in China bedeutet zu 62 Prozent made by Kohlestrom. Unabhängig von Produkt oder Dienstleistung.
Was die Wasserkraftwerke in Sichuan sind, sind die Kohlekraftwerke in Xinjiang. In der Uiguren-Provinz, in der weltweit mit Abstand die meisten Bitcoins geschürft werden (30,13 %), sind die Kohlevorkommen enorm und die Kohlekraftwerke enormer. Für Ökonomen ist klar: Die Subventionen sind dafür verantwortlich, dass Chinas Kohleindustrie in den letzten Jahren einen derartigen Boom hinlegte. Auch in Xinjiang.
Doch in der grössten aller chinesischen Provinzen (40 mal so gross wie die Schweiz) leben nur 24 Millionen Einwohner. Der dort produzierte Strom findet nur wenige Abnehmer – ausser eben Bitcoin-Miner, welche hier Billigst-Strom vorfinden.
Ob der Kohlestrom auch ohne Subventionen konkurrenzfähig wäre, ist anzuzweifeln. Den Kampf um die günstigsten Stromquellen führen seit einigen Jahren erneuerbare. Im Moment hat Wind vor Solar knapp die Nase vorn. Kohlestrom ist beinahe doppelt so teuer.
Doch. Ab April ist Bitcoin-Mining zum Beispiel in der Inneren Mongolei verboten. Von dort stammen momentan immerhin 7,71 Prozent der Hashrate.
Die Regierung begründet den Schritt mit der starken Umweltbelastung. Ausserdem nehmen die staatlichen Regulierungen, von denen Bitcoin-Miner bisher verschont blieben, zu. Das hat dazu geführt, dass nach Angaben eines lokalen Szenekenners eine Abwanderung von Mining-Unternehmen stattgefunden hat. Interessanterweise in Richtung von Schweden und Norwegen.
Deshalb schrumpft Chinas Mining-Dominanz. Noch im September 2019 kamen 75,6 Prozent der Hashrate aus dem bevölkerungsreichsten Land. Eineinhalb Jahre später sind es nur noch 65 Prozent.
Ähnlich wie beim Stromverbrauch sind aufgrund des dezentralen Charakters von Bitcoin Prozentzahlen zur Herkunft des Stroms nur schwierig eruierbar. Die Problematik widerspiegelt sich in den Zahlen der Studien.
Laut einem Report der Universität von Cambridge vom September 2020 werden aktuell durchschnittlich 39 % der Hashrate mit Erneuerbaren produziert. 76 % der Miner benutzten Erneuerbare als Teil ihres Strommixes.
Andere Zahlen findet man im Untersuchungsbericht von Coinshares vom Dezember 2019. Die Investment-Firma berichtet, Erneuerbare seien für 73 Prozent der Hashrate verantwortlich – und nennt die Industrie damit eine der saubersten der grossen Industriezweige.
Die riesigen Unterschiede zeigen, wie sehr die Forscher im Trüben fischen. Und dann ist da noch die Problematik der Methodik. In welche Kategorie fällt ein Miner, der seinen Energiebedarf mit einer Gasfackel deckt? Statistisch gehört seine Energiequelle zu den fossilen Brennstoffen. Doch die Abgase fallen ohnehin an – der Miner ist eine zwischengeschaltete Nutzung.
Watson hat den australischen Bitcoin-Energiespezialisten und Bauingenieur Hass McCook zur Zukunft des Bitcoin-Minings befragt.
Wie viel Strom wird Bitcoin einst verschlingen?
Hass McCook: Um den Leuten Angst zu machen, sage ich jeweils, Bitcoin werde irgendwann 50 Prozent der weltweiten Elektrizität verschlingen. Mit 50 Prozent des Stromverbrauchs wäre Bitcoin mit weltlichen Stromvorkommen nicht mehr zu knacken.
Und dieser Strom kommt von chinesischen Kohlekraftwerken?
Bitcoin-Miner sind keine Ökos, keine Weltverbesserer und keine Idealisten. Sie wollen Geld verdienen. Aber dafür brauchen sie möglichst billigen Strom. Und wir müssen uns bewusst sein, dass in sehr vielen Regionen dieser Welt der billigste Strom mit Erneuerbaren erzeugt wird – mit Geothermie, mit Wind, Wasser und Solar. Diesen Quellen gehört die Zukunft.
Aktuell sieht es aber noch nicht so rosig aus.
Wir haben in Australien auch Kohlestrom. Er kostet 23 Cents pro kWh und gehört damit zum teuersten Strom überhaupt. Unsere Kohleindustrie profitiert indirekt auch von den chinesischen Subventionen. Diese sind ein echtes Problem. Denn sie sorgen für richtig tiefe lokale Strompreise. Aber wir müssen uns bewusst sein, dass Strom- und Energieverbrauch per se nichts Schlechtes ist. Im Gegenteil. Historisch steht die Nutzung von immer mehr Energie für Fortschritt – kürzlich konnten wir einen Roboter auf dem Mars landen. Ohne den Einsatz von Energie wären wir nie so weit gekommen. Was aber schlecht ist, ist die Umweltverschmutzung, welche dabei entstehen kann. Und die gilt es zu verhindern. Sollte Bitcoin tatsächlich irgendwann einmal 20 oder 30 Prozent des weltweit produzierten Stroms verschlingen, dann wird dieser aus rein Erneuerbaren hergestellt worden sein.
Wie muss man sich das vorstellen? Fehlt dafür dann Strom für den Backofen?
Irgendwann wird es lukrativ sein, irgendwo, an einem abgelegenen Ort ein Kraftwerk zu bauen, eine Windanlage, Solaranlagen, ein Mikro-Atomkraftwerk – ohne dieses am Netz anzuschliessen. Der einzige Nutzen dieses Kraftwerks wird sein, Strom für Bitcoin herzustellen. Ich kann mir dieses Szenario sehr gut vorstellen. Schon heute könnte Bitcoin 30 Prozent der weltweit hergestellten Energie fressen – ohne Einbussen oder zusätzliche Belastung für die Umwelt. Wir verschenken einfach zu viel. Doch Bitcoin ist daran, sich diese Energie zu holen.
Bitcoin wird nicht ohne Grund «Digitales Gold» genannt. Es ist ein Wertspeicher, der weltweit für jedermann gleich, zu tiefen Gebühren überall und zu jeder Zeit zugänglich ist.
Der Energievergleich mit Argentinien ist auch deshalb interessant, weil die Währung des südamerikanischen Riesen in den letzten Jahrzehnten diverse Male abgewertet wurde. Per Regierungsentscheid. Per Knopfdruck. Wer seine Ersparnisse in Bitcoin besass, war davon nicht betroffen.
40 Prozent aller US-Dollars wurden im letzten oder diesem Jahr gedruckt. Auch in den USA geht die Angst vor einer Inflation um. Deshalb investieren mittlerweile auch namhafte Firmen wie Tesla oder MicroStrategy in Bitcoin.
Doch die Argumente gehen weiter: Für hartgesottene Bitcoin-Anhänger ist eben dieser US-Dollar mit seinem Status als Weltwährung der Grund für viel Leid, Krieg und Hunger. Sie sehen in Bitcoin die Chance für eine Machtablösung, welche mehr Fairness verspricht. Und am Ende stellt sich die Frage, wie viel Energie oder Strom eine Dienstleistung beanspruchen darf.
Und ob diese Frage durch den Wettbewerb oder durch Regulierungen beantwortet werden soll.
Ja. Das Ziel der Aktion netpositive.money besteht darin, dass Bitcoin nicht nur klimaneutral ist, sondern sogar eine positive Auswirkung auf den Klimawandel hat.
Und noch eine letzte Zahl: Laut netpositive.money ist Bitcoin aktuell für die Produktion von 4,55 Megatonnen CO2 pro Monat verantworlich. Das ist 0,15% des weltweiten Ausstosses.