Bitcoin Stromverbrauch: Sind Kryptowährungen klimaschädlich?

Bitcoin und Ethereum sind wegen ihres Stromverbrauchs klimaschädlich. Aber auch Euro, Gold und Kreditkarten schaden dem Klima. Wie schlagen sich Kryptowährungen im Vergleich?

Die größte Kritik an Bitcoin war einmal, dass es keine echte Währung sei. Nach den enormen Kursgewinnen der Vergangenheit verstummten solche Stimmen weitgehend.

Immer mehr wird aber die Klimabelastung von Bitcoin kritisiert. Die ergibt sich durch den enormen Stromverbrauch von Bitcoin-Minern.

Alle Bitcoin-Miner zusammen verbrauchen mit rund 130 TWh mehr Strom als die Niederlande.

Alle Miner der zweitgrößten Kryptowährung Etherium verbrauchen mit 50 TWh fast so viel Strom wie die Schweiz oder Österreich.

Und alle Krypto-Miner zusammen verbrauchen mit rund 195 TWh ein Drittel so viel Strom wie ganz Deutschland.

Weil ein Großteil des Energiemix nach wie vor aus fossilen Quellen stammt, sorgen Bitcoin und Ether für enorme CO2-Emissionen.

Warum ist das so und was ist die Lösung?

Bitcoin als Zahlungsmittel: Klimavergleich mit VISA-Kreditkarte

Klimavergleich Bitcoin Ethereum VISA - Bitcoin Stromverbrauch: Sind Kryptowährungen klimaschädlich?

Machen wir uns erst einmal die Größenordnung des Energieverbrauchs klar. Hier ist ein Vergleich der Zahlungsmittel Bitcoin, Ethereum und der VISA-Kreditkarte.

Alle Bitcoin-Miner verbrauchen rund 130 TWh Strom pro Jahr1 bei rund 91.250.000 Transaktionen pro Jahr 2

Alle Ethereum-Miner verbrauchen rund 50 TWh Strom pro Jahr3 bei rund 438.000.000 Transaktionen pro Jahr 4

Ethereum POS wäre der Energieverbrauch von Etherium nach dem geplanten Umstieg auf Proof of Stake (POS). 5 Eine Erklärung von POS folgt später im Text.

Der Energieverbrauch des gesamten VISA-Unternehmens liegt laut eigenen Angaben bei 740.000 GJ 6, das sind 0,21 TWh. VISA bearbeitet laut gleicher Quelle rund 138.300.000.000 Transaktionen pro Jahr.

Achtung, es gibt mehrere Unsicherheiten:

  1. Es könnten mehr Bitcoin-Transaktionen sein, dank Lightning-Network.
  2. Transaktionen innerhalb der großen Exchanges wie Bitstamp sind nicht berücksichtigt.
  3. VISA betrachtet vermutlich nicht die graue Energie für Gebäude etc.

Wie gesagt, es geht um die Größenordnung und die ändert sich auch bei einer Verzehnfachung des VISA-Energieverbrauchs nicht.

Bitcoin als Wertanlage: Klimavergleich mit Gold

Klimavergleich Bitcoin Ethereum Gold - Bitcoin Stromverbrauch: Sind Kryptowährungen klimaschädlich?

Nun ist Bitcoin in erster Linie kein Zahlungsmittel, sondern Wertanlage und Krisenwährung. Bitcoin ist das digitale Gold. Aber auch im Vergleich mit Gold verliert Bitcoin.

Alle Bitcoin-Miner emittieren rund 62.000.000 tCO2 pro Jahr. 7 Es werden nach dem dritten Halving aktuell rund 328.500 Bitcoins pro Jahr gemined 8 und jedes Bitcoin ist aktuell rund 30.000 Euro wert. 9.

Alle Ethereum-Miner emittieren rund 24.000.000 tCO2 pro Jahr. 10 Es werden rund 18.000.000 Ether pro Jahr gemined 11 und jedes Ether ist aktuell rund 2.000 Euro wert. 12.

Ethereum POS wären die Emissionen von Etherium nach dem geplanten Umstieg auf Proof of Stake (POS). 13 Eine Erklärung von POS folgt später im Text.

Beim Abbau und Raffinieren von Gold werden rund 81.000.000 tCO2 pro Jahr emittiert. 14 Es werden rund 3.500.000 Kilogramm Gold pro Jahr gefördert 15 und jedes Kilogramm ist aktuell rund 50.000 Euro wert. 16

Stromverbrauch: Warum ist Bitcoin klimaschädlich?

Stromverbrauch von Kryptowaehrungen - Bitcoin Stromverbrauch: Sind Kryptowährungen klimaschädlich?

Bitcoin selbst ist nicht klimaschädlich. Alles was Rechenpower benötigt, verbraucht aber auch elektrischen Strom. Das kann eine Google-Suche sein, Streaming bei Netflix oder eben Bitcoin-Transaktionen.

Genau gesagt sind es nicht die Bitcoin-Transaktionen, die Energie verbrauchen. Die Blockchain muss regelmäßig überprüft werden, egal ob eine Transaktion stattfindet oder Tausend Transaktionen gleichzeitig.

Um die Blockchain zu validieren, lösen die Miner etwa alle 10 Minuten ein Rechenproblem. Diese Berechnung verbraucht Energie. Für die Lösung des Rechenproblems gibt es eine Belohnung in Bitcoin.

Eigentlich müsste dabei gar nicht viel Energie verbraucht werden. Theoretisch würde 1% des Energieverbrauchs auch ausreichen oder gar 0,0001%. In der Frühphase von Bitcoin wurden diese Rechenprobleme noch auf ganz normalen Laptops gelöst.

Weil aber der Preis von Kryptowährungen immer weiter steigt, lohnt es sich für Miner immer teurere und massivere Rechenpower einzusetzen. Die Miner machen ein Wettrüsten mit Grafikkarten. Und zusätzliche Rechenleistung verbraucht zusätzliche Energie.

Je weiter der Preis von Bitcoin steigt, desto größer ist also der Energieverbrauch. Die Belohnung der Miner sinkt allerdings alle 4 Jahre auf die Hälfte, das sogenannte Halving. Der Energieverbrauch wird also in Zukunft tendenziell sinken, außer die Preisanstiege können das ausgleichen.

Proof of Stake: Energieverbrauch von Bitcoin & co senken

Am schnellsten würde der Energieverbrauch sinken, wenn der Preis von Kryptowährungen dauerhaft in den Keller fallen würde. Dann würde sich der hohe Energieverbrauch nicht mehr lohnen. Das ist aber angesichts des bisherigen Kursverlaufs unwahrscheinlich.

Statt dem Lösen von Rechenproblemen könnte man die Blockchain auch anders validieren. Es darf aber nicht möglich sein, dass Transaktionen fälschlicherweise bewilligt werden. Sonst könnte jemand Bitcoins ausgeben, die er gar nicht besitzt mit einer 51%-Attacke.

Mit dem Verfahren Proof of Stake 17 würde das Mining nicht nach Rechenpower, sondern nach den Besitzverhältnissen einer Kryptowährung gehen. Weil es unglaublich teuer ist viele Bitcoin oder Ether zu besitzen, lässt sich so eine 51%-Attacke auf die Blockchain verhindern.

Mit Proof of Stake würde der Energieverbrauch um mehrere Größenordnungen fallen. PoS ist nicht nur graue Theorie, sondern schon in mehreren Kryptos umgesetzt, z.B. Cardano, TRON oder EOS.

Es gibt aber auch Kritik an Proof of Stake. PoS allein reiche nicht für die Konsensfindung aus. Zwangsweise müsse PoS zu einem zentralisierten System führen. Ich kann das ehrlich gesagt nicht beurteilen. Aber ob zentral oder dezentral ist auch nicht besonders wichtig.

Ethereum als klimafreundliche Alternative zu Bitcoin

Ethereum will in naher Zukunft ebenfalls auf Proof of Stake wechseln. Ethereum ist die Blockchain mit den meisten Transaktionen 18 und die zweitgrößte Kryptowährung nach Marktkapitalisierung 19 hinter Bitcoin.

Wird Bitcoin in Zukunft ebenfalls auf Proof of Stake wechseln? Höchstwahrscheinlich nicht. In 2017 sollte die Blockgröße erhöht werden um mehr Transaktionen zuzulassen und die Transaktionsgebühren zu senken. Selbst diese kleine Änderung wurde von einem Großteil der Miner abgelehnt und führte zum Fork mit Bitcoin Cash.

Bitcoin ist sehr konservativ und vielen Bitcoin-Fans gefällt das so. Eine dermaßen umfassende Änderung wie der Wechsel auf Proof of Stake würde vermutlich niemals akzeptiert werden. Wenn überhaupt ist ein klimafreundlicher Fork denkbar.

Wenn du eine klimafreundliche Kryptowährung suchst, bist du deshalb mit Ether besser beraten. Schon heute, vor dem Wechsel, verbraucht Ether wegen dem niedrigeren Preis weniger Energie, obwohl mehr Transaktionen bearbeitet werden.

Ethereum hat neben der Klimafreundlichkeit noch eine lange Liste von weiteren Vorteilen gegenüber Bitcoin. Wenn Bitcoin digitales Gold ist, dann ist Ethereum digitales Öl. Man kann es als Ausgangsmaterial für fast alles nutzen.

Proof of Useful Work: Rechenpower von Kryptowährungen nutzen

Man muss Proof of Work nicht unbedingt ersetzen. Es gibt auch algorithmische Lösungen, um das Lösen von nutzlosen Rechenproblemen für sinnvolle Zwecke zu nutzen.

Die Rechenprobleme müssen schließlich nicht nutzlos sein. Man könnte mit Proof of Useful Work 20 die geballte Rechenpower sinnvoll nutzen. Die Energie würde zwar dann immer noch verbraucht werden, aber sie könnte zum Beispiel in der Forschung genutzt werden.

Das wäre so wie damals bei SETI@Home, als wir am Heimcomputer Teleskopdaten ausgewertet haben um vielleicht Signale von Außerirdischen zu finden.

Es müssen keine Aliens sein, auch Klimamodelle sind äußerst rechenintensiv. Wir könnten deutlich gezielter Klimaschutz betreiben, wenn wir die genauen Auswirkungen von CO2-Emissionen auf die Erderwärmung mit geringerem Fehler als heute errechnen könnten.

Proof of Time, Proof of Space, Proof of Burn, etc.

Es gibt neben Proof of (Useful) Work und Proof of Stake insgesamt mindestens 84 Konsensalgorithmen, z.B.: 21

  • Proof of Elapsed Time: zufällige Zuteilung durch eine Wartezeiten-Lotterie
  • Proof of Space/Capacity: Minen mit Speicherplatz statt Rechenleistung
  • Proof of Burn: Erkaufen von Konsensrechten
  • Direct Acyclic Graph Tangle: Validieren von 2 Transaktionen um eine Transaktion zu initiieren

Zu jeder dieser Oberkategorien gibt es noch zig Variationen. Die meisten davon lösen das Energieproblem, haben aber eigene Vor- und Nachteile.

Für die meisten Konsensalgorithmen gibt es erstaunlicherweise sogar schon Implementationen in existierenden Cryptocoins. Das sind aber oft winzige Coins, ohne viel Marktvolumen.

CO2-Preis als Lösung für den Stromverbrauch

Die einfachste Lösung für den Energieverbrauch von Bitcoin ist ein globaler CO2-Preis. Das würde auch viele andere Probleme lösen.

Eine genauso gute Lösung ist es genug klimafreundlichen Strom bereitzustellen. Der Stromverbrauch ist ja nur dann klimaschädlich, wenn es sich um fossile Energie handelt.

Leider gibt es in den wenigsten Ländern einen fairen CO2-Preis oder genug klimafreundlichen Strom. Noch dazu stehen die meisten Bitcoin-Miner in China, wo hauptsächlich Kohlestrom im Netz ist. China baut sogar immer noch Jahr für Jahr Kohlekraftwerke hinzu.

Quellen

  1. Bitcoin Energy Consumption Index Digiconomist (2021)
  2. Bitcoin Transactions Per Day Ycharts (2021)
  3. Ethereum Energy Consumption Index Digiconomist (2021)
  4. Etherium Transactions Per Day Ycharts (2021)
  5. A country’s worth of power, no more! Etherium (2021)
  6. Corporate Responsibility & Sustainability Report VISA (2020)
  7. Bitcoin Energy Consumption Index Digiconomist (2021)
  8. Wie viele Bitcoins gibt es Hulacoin (2021)
  9. BTC/EUR Bitstamp (2021)
  10. Ethereum Energy Consumption Index Digiconomist (2021)
  11. How Many Ethereum Are There? Bitrates (2021)
  12. ETH/EUR Bitstamp (2021)
  13. A country’s worth of power, no more! Etherium (2021)
  14. Gold mining emissions draw scrutiny after price surge Reuters (2020)
  15. How much gold is there left to mine in the world? BBC (2020)
  16. Aktueller Goldpreis Goldpreis (2021)
  17. PPCoin: Peer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of-Stake King & Nadal (2012)
  18. Number of daily transactions in Bitcoin, Ethereum and nine other cryptocurrencies Statista (2021)
  19. Krypto Marktkapitalisierung Coinmarketcap (2021)
  20. REM: Resource-Efficient Mining for Blockchains Zhang et al (2017)
  21. Blockchain Consensus Encyclopedia (2021)

Dieser Beitrag hat einen Kommentar.

  1. Michael Mänz

    Vielen Dank für Ihren Artikel, er ist sehr interessant. Ich habe dennoch eine Anmerkung.
    Ich muß ausdrücklich dazu sagen daß ich kein wirklicher Kryptokenner oder ähnliches bin!

    Der Stromverbrauch ist hoch, keine Frage – daß ist die bekannteste Schwachstelle an der viele weitere Kryptowährungen ansetzen, bestehende sich durch umstellen Ihres Algorithmus von Proof-of-work zu Proof-of-stake verbessern wollen was letztlich auch wieder Investoren anlockt. Und Sie haben ja sogar noch viel mehr genannt! Bitcoin ist leider das Aushängeschild und Synonym für Kryptos im Alltag und tatsächlich der größte Verschwender was ein schlechtes Licht auf wesentlich bessere Kryptoprojekte wirft.

    Was ich allerdings gar nicht verstehe und überhaupt nicht richtig finde ist der mehrfache Vergleich der Stromkosten mit verschiedenen Ländern. Das soll vermutlich „veranschaulichend“ wirken, verzerrt aber enorm das Bild! Der Verbrauch der Schweiz oder der Niederlanden umfasst sämtlichen Verbrauch und nicht nur den für einen speziellen Zweck! Da ist der Strom für den persönlichen Bereich für Staubsauger, Fernseher, Computer, Telekommunikation und öffentlich für Straßenbeleuchtung, Fahrkartenautomaten, Ampeln, sinnlos beleuchtete Bürogebäude bei Nacht und die Metall-, die Bau- und Schwerindustrie mit dabei! Es wird ein nationaler Verbrauch auf breitest möglicher Ebene mit einem internationalen spezifischen Verbrauch verglichen?! Das ist echt schräg und wirkt abstrakt.

    Auch der Vergleich mit VISA hinkt. In dem ESG-Bericht werden nur Office, Travel und Datacenter als Energieverbrauch angegeben. Wie Sie bereits bemerkt haben fehlt auch graue Energie für Gebäude. Aber ebenfalls nicht inbegriffen ist der Verbrauch der in Deutschland und vermutlich auch anderswo voraussetzenden Banken und Sparkassen die für die Ausgabe der Kreditkarte und das führen des Referenzkontos zuständig sind. VISA ist keine Bank sondern ein Zahlungsdienstleister. Und dort liegt der wahre Verbrauch.

    Deshalb wäre es weitaus sinnvoller den Stromverbrauch äquivalenter Systeme zu vergleichen. Bitcoin versus Dollar oder Ethereum versus Euro. Bzw. Bitcoin versus Banking. Zum Glück hat das jemand gemacht, der Wissenschaftliche Dienst des Deutschen Bundestages hat jüngst etwas dazu veröffentlicht: Energieverbrauch von Kryptowährungen
    Dort wird der Energiebedarf von Bitcoin mit dem Energiebedarf des Bankensektors (Top-100 Banken der Welt) verglichen was desaströs für die Banken ausfällt (S. 19 Abb. 13). Aber allein in Deutschland gibt es nicht nur 100 sondern mehr als 2500 Banken und Sparkassen. Es ist nicht erwähnt oder eingerechnet daß ebenfalls tausende Autos jeden Tag Scheine und Münzen von A-nach-B fahren oder woher der ganze Baumaterial für die Gebäude und Tresore kommt, daß Münzen, Scheine, Karten erst einmal geprägt, gedruckt, hergestellt werden müssen und daß die Kassensysteme im Einzelhandel auch Strom verbrauchen.

    Zu einem gleichen Ergebnis kommt auch eine Studie des International Monetary Fund: Digital Currencies and Energy Consumption
    Seite 14, 2. Absatz, erster Satz: „

    The estimates for energy consumption per transaction by non-PoW permissioned DLT are below those for core processing by credit cards.

    ” – in kurz: besser als VISA.

    Ich persönlich sehe den Stromverbrauch als ein stereotypes Wischi-Waschi-Argument was bei genauer Betrachtung zerfällt weil es so extrem nur bei sehr vereinzelten Kryptowährungen tatsächlich vorkommt und welche – hoffentlich auch bald Bitcoin – hart daran arbeiten das schnell abzustellen (Ethereum)! Aber selbst dort soll es auf ein Problem hinweisen das im aktuellen Bankensystem in weitaus größerem Ausmaß vorhanden ist aber jeder ignoriert. Mir kommt es vor als wäre daß das letzte Argument um Kryptos schlechter zu machen, die Banken mehr zu hegen. Nach heutigem Stand und dem Ergebnis der beiden brandaktuellen Publikationen ist es defacto um ein vielfaches nachhaltiger Kryptowährungen (am besten ohne Proof-of-Work) als neues Zahlungsmittel zu etablieren als weiterhin das bestehende Bankensystem zu unterstützen!

    BTW – Edisons erste Glühlampe war auch nicht die effizienteste…

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