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Entgegen der Darstellung in öffentlichen Debatten und den Medien haben weder die Länge der Blockchain, noch die Anzahl der Transaktionen einen grossen Einfluss auf den Energieverbrauch. Ein Überblick zur Klimabilanz von Bitcoin, Ethereum und nicht-fungiblen Token (NFTs).
Zwei unterschiedliche Teile addieren sich zum Gesamtverbrauch von Blockchains wie Ethereum und Bitcoin. Der erste Teil entfällt auf den Betrieb der Computer, auf denen eine Blockchain gespeichert ist – sogenannte Nodes. Die offizielle Anzahl der Nodes liegt sowohl für Bitcoin, als auch für Ethereum bei etwa 10’000 – wobei vermutet wird, dass viele weitere Nodes ihre Existenz verschleiern.
Der zweite, weitaus grössere Anteil der Energie wird aufgewendet, um neue Einheiten zu erzeugen und Transaktionen zu bestätigen (Mining). Anarchische Blockchains wie Bitcoin erlauben es Pseudonymen, an der Blockbildung teilzunehmen. Um das Ganze teuer und Blockumstrukturierungen (51% Attacken) unmöglich zu machen, wurde absichtlich der Proof of Work Algorithmus integriert. Ein Angreifer muss reale wirtschaftliche Ressourcen aufwenden, um erfolgreich zu sein.
Proof of Work
Schätzungen der University of Cambridge beziffern den derzeitigen Energieverbrauch von Bitcoin auf 130TWh im Jahr. Das entspricht einem kontinuierlichen Stromverbrauch von 15 Gigawatt. Wenn Bitcoin ein Land wäre, würde sein jährlicher Energieverbrauch zwischen den mittelgrossen Ländern Ukraine und Argentinien liegen. Einige Schätzungen des jährlichen Energieverbrauchs von Ethereum beziffern ihn auf etwa 26TWh. Das enspricht einer Leistung von 3 Gigawatt, vergleichbar mit Ecuador – einem Land mit 17 Millionen Einwohnern.
Die Unterschiede im Energieverbrauch werden noch deutlicher, wenn wir die Kosten für eine einzelne Transaktion im Netzwerk vergleichen. Das Bitcoin-Netzwerk kann nur etwa 5 Transaktionen pro Sekunde durchführen. Die Energiekosten pro Transaktion betragen dabei 830kWh. Visa macht mit derselben Energie 450’000 Transaktionen. Ethereum verbraucht bei etwa 15 Transaktionen pro Sekunde Energiekosten von 50kWh pro Transaktion.
Laut einem Bericht des Cambridge Centre for Alternative Finance vom September 2020 sind 39% der Krypto-Mining-Energie erneuerbar. CoinShares schätzt die Zahl optimistisch auf 77,6%, hat jedoch ein kommerzielles Interesse daran, die Industrie in einem guten Licht erscheinen zu lassen. Mit der konservativen Schätzung der Cambridge Centre Studie werden ungefähr 78,7 TWh aus nicht-erneuerbarer Energie geschaffen.
Proof of Stake
Ein Proof of Stake (PoS) Netzwerk wie etwa Tezos schafft 52 Transaktionen pro Sekunde und die Energiekosten belaufen sich auf 30mWh pro Transaktion. Ein immenser Unterschied und ein logischer Schritt, wenn wir frühere Industrie-Entwicklungen betrachten. Ethereum befindet sich zur Zeit in der Transformationsphase zum Proof of Stake Modell, was den Energieverbrauch um 99% senken soll. ETH 2.0 hat bereits mit den ersten Phasen begonnen und Ende 2021 bis Anfang 2022 werden wir voraussichtlich auf PoS umsteigen. Das mag nicht ideal sein, aber wir haben bereits eine praktikable Lösung vor uns.
Im Gegensatz dazu ist in einem Proof of Work System der Preis der verbrauchten Energie die Barriere für Angreifer. Es stellt die Kosten dar, den Konsens zu überstimmen, sodass der finanzielle Aufwund für die verbrauchte Energie niemals sinken darf. Wenn der Wert des Bitcoin- oder Ethereum-Netzwerks steigt, muss die verbrauchte Energie in der Regel auch steigen. Nur so können die zunehmenden Werte, die im Netzwerk gespeichert wurden, geschützt werden. In einem Proof of Stake Netzwerk gibt es keine solche Abhängigkeit, und daher ist der Energieverbrauch im Vergleich dazu vernachlässigbar.
Sind NFTs Klimakiller?
Für die Herstellung eines einzigen Baumwoll-T-Shirts benötigt man etwa 494 kWh oder das Äquivalent zum Kochen von 2’700 Litern Wasser. Hierbei ist die Energie, welche zum Waschen und Trocknen benötigt wird, nicht eingerechnet. Die verbrauchte Energie entspricht ungefähr 10 Transaktionen auf der Ethereum-Blockchain. Im Durchschnitt braucht es etwa 4 Transaktionen, um einen nicht-fungiblen Token (NFT) zu prägen und zu verkaufen.
Wenn also ein Künstler beschliessen würde, Kleidung für seine Marke statt einem NFT zu veröffentlichen, würde er für 200 Shirts 98’800 kWh verbrauchen. Dies ist vergleichbar mit dem Energieverbrauch von 8 Jahren eines durchschnittlichen Haushalts oder dem Gegenwert von 2058 Ethereum-Transaktionen. Tatsächlich scheinen NFTs gar nicht so viel Energie zu verbrauchen, die Zahlen sind einfach weitaus transparenter.
Doch NFTs dürfen nicht nur auf digitale Bilder reduziert werden. Die Vielseitigkeit der Smart Contracts dringt in diverse Bereiche vor, optimiert Abläufe und kann Abfall einsparen. Etwa wenn Tickets nicht mehr gedruckt, sondern digital vorgewiesen und entwertet werden. Oder die Plastik-Mitgliederausweise und Bonuskarten aus dem Portemonnaie verschwinden. Eine sichere digitale Identität könnte so manchen Postversand und Amtsbesuch einsparen.
Bewusstsein für die „Revolution“
Wie beim Benziner benötigt eine Revolution ihre Zeit. Doch mit dem Jahrhundert der weltweit verteilten Beton- und Bürobauten mit ihren Klimaanlagen, Computern und Neonlichtern kann im Bezug auf Energieverbrauch auch die Blockchain-Technologie mithalten. Das Bewusstsein ist in der wachsenden Krypto-Branche angekommen. Effizienzsteigerung, Kompensationsrechner für NFTs und Baumpflanzaktionen werden möglicherweise einen grösseren Effekt zeigen als die Green Bonds der Nationalbanken.
Zur Zeit ist die Situation definitiv nicht optimal. Dezentral verteilt wird nie so kosteneffizient sein wie ein zentralisierte Lösung. Je nach Anwendungsfall überwiegen aber die Vorteile der Dezentralität. Eine zentrale Stelle ist anfälliger auf Ransomware-Befall, ein Datenleck oder diverse Single Point of Failure Szenarien.