Kryptowährungen – eine Belastung für die Umwelt?

By |2018-07-04T21:31:50+00:009. April 2018|

Kryptowährungen werden vielfach kontrovers diskutiert und insbesondere wegen ihrer Belastung der Umwelt kritisiert. Doch warum verbrauchen diese überhaupt so viel Strom?

Um einen Konsens über geleistete Transaktionen in einem dezentralen Netzwerk zu erzeugen, muss von jedem Teilnehmer ein bestimmter Nachweis erbracht werden. Dieser Nachweis geschieht im Fall von Bitcoin durch Rechenleistung. Auf diese Weise wird verhindert, dass durch bösartige Angriffe, sogenannte Sybil-Attacken, das Netzwerk manipuliert wird. Ein gewisser Stromverbrauch ist somit per Design gewollt. Im Gegenzug für den geleisteten Arbeitsnachweis, der sich durch Hardware- und Stromkosten finanziell zu Buche schlägt, werden neue Kryptowährungen nach vordefinierten Regeln erzeugt und an die sogenannten Miner ausgeschüttet.

Während in der Anfangszeit von Bitcoin der Stromverbrauch nicht der Rede wert war, hat sich, analog zum Preis, der Energieverbrauch über die letzten Jahre hinweg recht kontinuierlich gesteigert. Mittlerweile wird der Jahresstromverbrauch im Bitcoin-Netzwerk nach digiconomist auf 59,9 TWh (Stand 09.04.2018) geschätzt und liegt damit höher als der Stromverbrauch von ganz Portugal. Bei solchen Vergleichen sollte jedoch im Auge behalten werden, dass der Strom nicht zum Verbraucher geliefert werden muss, sondern die Mining Firmen in der Regel in unmittelbarer Nähe der Kraftwerke platziert sind. Auf diese Weise können Überkapazitäten genutzt und Transportverluste minimiert werden.

Auch unser bestehendes Geldsystem verbraucht einen nicht zu unterschätzenden Betrag an Energie. Hierbei muss neben dem Stromverbrauch aller Banken weltweit auch der Energieverbrauch bei der Münzprägung etc. berücksichtigt werden. In der Studie “A critical assessment of the Bitcoin mining industry, gold production industry, the legacy banking system, and the production of physical currency” wurde bezogen auf Bitcoin, Gold und Fiat-Währungen das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit angewendet, welches umweltbezogene, wirtschaftliche und soziale Aspekte gleichermaßen berücksichtigt. Eines der interessanten Ergebnisse der Studie ist der geschätzte Energiebedarf des gesamten herkömmlichen Geldsystems, welcher auf jährlich 2340 Exajoule, was 650 TWh entspricht, geschätzt wird. Dieser Umstand rückt die 59,9 TWh für das Bitcoin-Mining wieder in ein etwas anderes Licht. Insbesondere dann, wenn eine vergleichbare Technik das herkömmliche Geldsystem irgendwann ablösen sollte.

Nichtsdestotrotz ist die hier geschilderte Entwicklung beim Krypto-Mining natürlich ein ernst zu nehmendes Problem und wirft die Frage nach möglichen Lösungsansätzen auf.

Wie ist also die Perspektive?

Eine der wichtigsten Baustellen von Bitcoin ist die Skalierbarkeit, also die Erhöhung der Transaktionen pro Zeit. Während über die herkömmliche Bitcoin Blockchain zur Zeit etwa 7 Transaktionen pro Sekunde abgewickelt werden können, ist diese Zahl bei zentralen Zahlungsdienstleistern wie etwa VISA ganze 500 Mal höher, was die Energiebilanz pro Transaktion im Fall Bitcoin nicht wettbewerbsfähig werden lässt.

Jahresenergiebedarf für Bitcoin und das Bankenwesen

Dieses Skalierungsproblem ist allerdings auf einem guten Weg gelöst zu werden. Bitcoin verfügt seit einem Fork im August 2017 über sog. Segregated Witness (SegWit), was Off-Chain-Transaktionen ermöglicht und damit die Transaktionsdichte theoretisch beliebig skaliert werden kann. Diese Off-Chain-Transaktionen finden nicht unmittelbar auf der Blockchain statt, sodass die Größe der einzelnen Blöcke nicht mehr limitierend wirkt. Die Basis für diese Erweiterung bildet das sogenannte Lightning-Network, welches über das Jahr 2018 ausgerollt werden soll. Auch wenn auf diese Weise der Stromverbrauch pro Transaktion je nach Anzahl der Off-Chain-Transaktionen erheblich gedrückt werden kann, wird dadurch noch nicht der absolute Energieverbrauch reduziert.

Welche Entwicklung ist für den absolut benötigten Strom zu erwarten und welches sind die Einflussfaktoren?

Der verbrauchte Strom korreliert mit dem finanziellen Wert, welcher pro Block (etwa jede 10 Minuten) an die Miner geht. Dieser Wert entspricht dem Produkt aus Bitcoinpreis und Anzahl der an die Miner ausgeschütteten Bitcoins pro Block. Während über den zukünftigen Bitcoinpreis nur spekuliert werden kann, besteht die Anzahl der Bitcoins pro Block zum einen aus dem Block Reward, der sich per Protokoll jedes 4. Jahr selbst halbiert. Hinzu kommen alle Transaktionsgebühren eines Blocks, sodass die Miner in der Zukunft auch dann noch durch diese vergütet werden, wenn der Block Reward durch seine stetigen Halbierungen gegen Null konvergiert. Um also abzuschätzen, wie der Energieverbrauch für das Bitcoin-Netzwerk sich langfristig entwickeln wird, müsste man voraussagen können, ob der Bitcoinpreis schneller oder langsamer wächst, als die ausgeschütteten Bitcoins pro Block sich verkleinern. Während der Block Reward sich alle 210 000 Blöcke, das nächste Mal im Juni 2020, halbiert, ist es schwer vorauszusagen, wie sich die Gebühren entwickeln werden. Momentan liegen sie bei etwa 20% des Block Rewards und machen somit nur einen kleineren Teil aus (Stand 09.04.2018).

Oftmals wird diskutiert, ob die Rechenleistung und damit die verwendete Energie nicht gleichzeitig genutzt werden kann, um wissenschaftlich relevante Probleme zu lösen. Zu lösende Aufgaben gibt es zwar genug, so werden von dem Portal BOINC sehr viele nach Kategorie geordnete rechenintensive Probleme zur Verfügung gestellt. Im Bitcoin Netzwerk ist es jedoch essentiell, dass sich die Aufgaben selbständig dezentral generieren und erst nach Bekanntgabe des letzten Blocks, sich die folgende Aufgabe generiert. Dies verhindert eine vorzeitige Lösung der Aufgaben und potentielle Angriffe auf das Netzwerk. Die Vereinigung eines dezentralen Systems mit der Lösung zentral gesteuerter Probleme ist bisher nicht gelungen.

Es sollte jedoch hervorgestellt werden, dass die Rechenleistung für etwa das Bitcoin Netzwerk nicht sinnlos verschenkt ist. Sie verhindert vielmehr, dass das Netzwerk angreifbar wird.

Fazit

Trotzdem bleibt festzuhalten, dass Bitcoin aktuell sicherlich kein Kandidat für einen Umweltpreis ist. Die Blockchain-Technologie funktioniert glücklicherweise aber auch mit alternativen Konsens-Verfahren. Neben dem von Bitcoin verwendeten Proof-of-Work, gibt es auch das Proof-of-Stake oder Proof-of-Importance Verfahren. Solche Konsens-Algorithmen benötigen keinen umweltbelastenden Mining-Prozess. Auch wenn Bitcoin nach wie vor auf dem Proof-of-Work Verfahren basiert, ist eine Entwicklung hin zu anderen Konsens Algorithmen zu verzeichnen. Aus umweltpolitischen Gesichtspunkten, ist dies eine gute Entwicklung und auch die einzig nachhaltige Lösung, zumindest solange nicht ausschließlich erneuerbare Energien für das Mining verwendet werden.