Bitcoin Mining: Energieverbrauch im BTC Netzwerk

Von wenig beachteten Anfängen 2008, als man Bitcoin für wenige Cents haben konnte, hat sich die erste Kryptowährung der Welt zum Marktführer aufgeschwungen. Trotz der über viele Jahre eher schwerfälligen Handhabung beansprucht BTC noch immer die Hälfte des Krypto-Markts – der inzwischen von Tausenden von Coins und Tokens bevölkert ist. Dank zunehmender Akzeptanz ist Bitcoin alltagstauglich geworden, auch die Finanzindustrie nähert sich mit entsprechenden Produkten an Bitcoin an. Kritisiert wird allerdings der enorme Energieverbrauch, der für die Verwaltung der Coin anfällt. Vor allem das Bitcoin Mining frisst in steigenden Mengen Strom – schon jetzt jährlich fast so viel wie Norwegen.

  • BTC beansprucht die Hälfte des Energieverbrauchs der weltweiten Serverkapazität
  • Mit steigender Akzeptanz und höherem Wert wird das Mining aufwändiger
  • Aufwärtsspirale im Stromverbrauch
  • Kryptowährungen Stromverbrauch fällt unterschiedlich aus
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Kryptowährungen und Mining

Um zu verstehen, warum zumindest bei einigen Kryptowährungen ein so enormer Energieverbrauch anfällt wie beim Bitcoin, muss man verstehen, wie Kryptocoins und die Blockchain funktionieren. Bitcoin und all seine Nachfolger sind rein digitale Konstrukte. Coins in Form von Münzen wie bei Fiatwährungen gibt es nicht. Die Höhe des eigenen Bitcoin-Bestands wird lediglich in Form von Code wiedergegeben, ebenso die „Kontonummer“ und das elektronische Wallet, die Brieftasche, in der BTC aufbewahrt wird.

Außerhalb dieser digitalen Sphäre existieren Kryptowährungen nicht – Abbildungen, die Coins darstellen, sind lediglich Symbolbilder, wie sie zur Illustration in der Fachpresse verwendet werden. Austausch und Verwaltung von Bitcoin und Co. erfolgen über ein weit gespanntes Netz von Computern, auf denen die Client-Software installiert ist. Denn eine Kryptowährung ist von der zugehörigen Blockchain nicht zu trennen. Bitcoin ist die Einheit als Zahlungsmittel, die Software und zugleich die Blockchain. Über den Bitcoin-Client wird die Coin dezentral mittels verteilter Knotenpunkte in einer Datenbank verwaltet.

Eine koordinierende Zentrale, vergleichbar den Notenbanken von Nationalstaaten oder der EZB, gibt es nicht. Die Datenflüsse werden dezentral über das Nutzernetzwerk verteilt, der Status Quo der Bitcoin-Transaktionen jederzeit auf allen Computern im Netzwerk auf dem neuesten Stand gehalten. Die Verwaltung neuer Transaktionen obliegt den Minern. Die Bezeichnung Mining oder Schürfen ist dem Sprachgebrauch der Goldgräber entlehnt. Im Bitcoin-Netzwerk geht es jedoch nicht um das Auffinden neuer Coins.

Bitcoin Mining Energieverbrauch

Wie funktioniert Bitcoin Mining?

Die eigentliche Aufgabe der Miner ist die Validierung neuer Transaktionen und der kontinuierliche Update der Bitcoin-Datenbank – denn nichts anderes ist die Blockchain. Eine Zahlung mit BTC muss offiziell bestätigt werden, um ausgeführt zu werden. Nach dieser Bestätigung muss die Transaktion an die bestehende Bitcoin-Blockchain angehängt werden. Neue Transaktionen werden zu Datensätzen gebündelt, die festgelegte Größen haben. Jeder einzelne Datensatz ist ein neuer „Block“ der beständig verlängerten Kette.

Was die Miner leisten, ist Folgendes: Sie suchen und finden neue Datenbündel und bestätigen die darin aufgelisteten neuesten Zahlungsvorgänge. Was als „Schürfen“ bezeichnet wird, ist also eher eine Buchhaltungsdienstleistung, die dank der Besonderheiten des Bitcoin-Clients dezentral erfolgen kann. Für diese Arbeit wird Rechenleistung aufgebracht – und auf der Grundlage der erbrachten Rechenleistung werden neue BTC oder deren Bruchstücke erstellt, die dem Miner als Vergütung zukommen. Der Stromverbrauch, der für die Nutzung von Bitcoin anfällt, entsteht größtenteils für diese Leistungen.

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Warum überhaupt Mining?

Wieso ist das Mining aber notwendig, und was macht es so aufwändig? Denn einen Datenblock zu bearbeiten, gestaltet sich ja eigentlich nicht besonders schwierig. Beim Bitcoin muss man ein wenig ausholen, um die Abläufe zu verstehen. Mit dem Launch dieser allerersten Kryptowährung war die Höchstzahl der jemals verfügbaren BTC-Einheiten von vornherein limitiert auf 21 Millionen Bitcoins. Diese endliche Zahl soll als Inflationsbremse wirken. Damit diese finite Höchstzahl nicht innerhalb weniger Stunden oder Wochen geschürft wird, sind verschiedene Bremsen in der Blockchain eingebaut, so dass es noch bis etwa 2040 dauern wird, alle verfügbaren BTC in Umlauf zu bringen.

Dieser Mechanismus ist deshalb notwendig, weil es keine emittierende Zentralinstanz gibt, vergleichbar den Notenbanken, die die in Umlauf befindlichen Einheiten konventioneller Währungen regulieren. Eine der Bremsen auf der Bitcoin-Blockchain ist die Blockgröße. Da die Datenblöcke nur eine Größe von 1 MB haben, dauert die Bearbeitung eines Blockes rund 10 Minuten – Coins der Nachfolgegenerationen mit höheren Blockgrößen erlauben wesentlich schnellere Transaktions-Validierungen.

Wie funktioniert Bitcoin Mining?

Immer komplexere Rechenaufgaben auf dem Weg zu neuen Coins

Eine zweite Bremse ist das Halving. Alle vier Jahre wird die Vergütung der Miner halbiert, zuletzt im Mai 2020. Dadurch wird die Emission neuer BTC-Einheiten alle vier Jahre effektiv reduziert. Ein für den Energieverbrauch wichtiger „Bremsklotz“ beim Mining ist es, dass die „Goldgräber“ der Blockchain für das Auffinden und Validieren neuer Blöcke Rechenaufgaben lösen müssen. Und diese Aufgaben werden mit steigender Zahl der in Umlauf befindlichen Einheiten und erhöhter Nachfrage immer komplizierter. Was sich in den Anfangsjahren des BTC auf Captcha-Niveau bewegte, lässt sich inzwischen mit dem Aufwand vergleichen, der bei der sogenannten Brute-Force Entschlüsselung von Passwörtern betrieben wird. Denn die Inhalte eines jeden Blockes müssen nicht nur aufgefunden und validiert, sondern auch komprimiert werden – mit einer speziellen mathematischen Formel werden sie in eine deutlich kürzere Sequenz von Zahlen und Buchstaben verwandelt, einen Hash.

Einmal erstellte Hashs sind einzigartig, können nicht mehr verändert werden und lassen keine Rückschlüsse auf die in ihnen verarbeiteten Daten zu. Beim „Hashing“ der neuen Daten wird außerdem der Hash der letzte Hash am Ende der Blockchain berücksichtigt. Diesem wird der nun erstellte neue Hash hinzugefügt, was die vorhergegangenen Daten regelrecht versiegelt. Die Abfolge dieser Sequenzen ähneln dem Vorgehen beim Dominospiel – es ist praktisch unmöglich, auch nur auf den letzten Hash zuzugreifen, ohne auch dessen Vorgänger zu modifizieren, geschweige denn, eine Sequenz mitten aus der Blockchain herauszugreifen. Durch dieses Verfahren ist gewährleistet, dass Vorgänge auf der Blockchain nicht nachträglich manipuliert werden können – eine der Stärken des Konzepts.

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Komprimierung und Archivierung anonymisierter Daten

Die Komprimierung sorgt zugleich für eine zuverlässige Anonymisierung, ebenfalls ein Vorteil der Blockchain. Die Datenbank wird gern mit einer Reihe gläserner Tresore verglichen – jeder einzelne Bitcoin Account kann angesehen werden, die Höhe des darin befindlichen Guthabens ist ersichtlich – nicht jedoch, wem es gehört. Zugriff verleiht lediglich der private Schlüssel, eine Zeichenfolge, die der persönlichen PIN im Online-Banking entspricht.

Um den Hash zu erstellen, müssen Miner in der Bitcoin-Blockchain überdies einen weiteren Code auffinden, der exakt zu dem bearbeiteten Block passt. Dieser Code wird als Nonce bezeichnet, ein Kürzel für number used once. Nur wenn Hash und Nonce zueinander passen, ist die Verarbeitung möglich, andernfalls mutieren sowohl der Hash als auch der Nonce und die Miner müssen von vorn beginnen. Passen die beiden Unikate jedoch zusammen, hat ein Miner jedoch einen „Proof of Work“ erbracht – und wird dafür mit Bitcoin vergütet.

Kryptowährungen Stromverbrauch

Proof of Work als Treiber des Energieverbrauchs

Genau dieses Konzept des Proof of Work und die hohe Hash Rate sorgen für den erheblichen Energieaufwand beim Mining. Beispiele für den Verbrauch liefert die Annahme, dass im Netzwerk der angeschlossenen Rechner 10 Billionen (!) Berechnungen pro Sekunde ausgeführt werden. Dies entspricht einer Hash Rate von 10 TH/s, ein Volumen, das auch mit Zusatzgeräten kaum von Privatpersonen erbracht werden kann.So hoch ist der Anspruch an die Kapazität des ausführenden Computers, dass sich herkömmliche Rechner für das Bitcoin-Mining längst nicht mehr eignen.

Statt dessen wird die gewinnträchtige Verwaltung der Blockchain zunehmend über riesige Serverfarmen abgewickelt. Die stehen gern dort, wo der benötigte Strom billig ist – etwa in China oder auch im Iran. Neben dem hohen Stromverbrauch ist zu beachten, dass auch der Hardware-Verschleiß extrem hoch ist. Die Entwicklung des Energieverbrauchs beim Bitcoin, ebenso wie der damit verbundene Ausstoß von CO2, steigt exponentiell und wird seit einiger Zeit von Forschern beobachtet. Die wichtigste Quelle für alle, die es genau wissen wollen, ist der Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index.

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So misst der Cambridge Bitcoin Index den Kryptowährung Stromverbrauch

Der als CBECI abgekürzte Index schätzt in Echtzeit den Stromverbrauch innerhalb des Bitcoin-Netzwerks ein. Entwickelt wurde die Methodologie nach Angaben der Betreiber bereits 2017 auf der Grundlage eines sogenannten Bottom-up-Ansatzes unter Berücksichtigung der für das Mining genutzten Typen von Hardware. Natürlich erhebt der Index nicht den Anspruch, den Verbrauch exakt zu definieren. Zwischen einer Ober- und Untergrenze wird der aktuelle Verbrauch und darauf aufbauend der Jahresverbrauch für das Mining bestimmt. Es handelt sich um Best-Guesses, die dem wirklichen jährlichen Verbrauch nach Meinung vieler Fachleute sehr nahe kommen.

Dabei geht die Untergrenze beim Verbrauch davon aus, dass alle teilnehmenden Systeme vollständig energieeffizient sind, während die Obergrenze auf der Grundlage eines völligen Verzichts auf eine solche Effizienz berechnet wird – immer ausgerichtet auf die ablaufenden Transaktionen und die Zahl der in Umlauf befindlichen Bitcoin. Nach den alle dreißig Sekunden aktualisierten Daten beträgt der jährliche Verbrauch derzeit (Mai 2021) 150.04 TWh – 2016 waren es noch um 5 TWh. Das ist mehr, als manche nationale Ökonomien verbrauchen. Bitcoin frisst schon jetzt mehr Strom als Belgien und die Niederlande zusammen.

Bitcoin Mining Energieverbrauch

Alternativen zum Proof of Work

Der erhebliche Stromverbrauch lässt Umweltschützer immer häufiger Einwände gegen den Bitcoin vorbringen. Spektakulär ist der Rückzug von Tesla-CEO Elon Musk, der seinen Kunden unter anderem Bitcoin als Zahlungsoption beim Kauf neuer E-Autos anbieten wollte. Nach eigenen Worten sieht Musk in der Umweltbelastung durch das Bitcoin-Mining ein erhebliches Problem. Dabei sind durchaus auch andere Konzepte denkbar.

Nicht wenige andere Kryptowährungen nutzen alternative Verfahren, etwa den Proof of Stake – in diesem Fall wird nicht Rechenleistung belohnt, sondern das Vorhalten der jeweiligen Coin. Je mehr Guthaben und je länger die Haltedauer, umso höher fällt die Belohnung für Investoren aus. In nächster Zukunft wird die Kryptowährung Ethereum mit einem Update auf die Version 2.0 zum Proof of Stake wechseln. Damit schließt sich die nach Marktkapitalisierung zweitgrößte Coin dem umweltfreundlichen Lager an – die Effizienz der Transaktionen soll dadurch nicht beeinträchtigt werden, sie könnte sich sogar steigern.

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​Vom Bitcoin profitieren ohne Kryptowährung Mining mit CFDs

Die Zeiten, in denen private Miner mit vergleichsweise geringem Aufwand noch selbst Bitcoin schürfen konnten, sind lange vorbei. Selbst der Zusammenschluss von Teilnehmern in sogenannten Mining-Pools online erwirtschaftet bestenfalls Bröckchen, die Kosten steigen auch hier ständig. Ganz davon zu schweigen, dass der Kurs des Bitcoin selbst seit dem dritten Halving dynamisch angestiegen ist und derzeit (Mai 2021) bei rund 50.000 US Dollar liegt.

Für private Anleger gibt es allerdings Alternativen, mit denen man vom Kurs von Kryptowährungen profitiert, ohne den Aufwand für das Mining betreiben oder Bitcoin tatsächlich kaufen zu müssen. Derivate wie Differenzkontrakte erlauben die Kursspekulation schon seit einigen Jahren – mit diesen Produkten kommt die Finanzindustrie dem steigenden Interesse der Anleger entgegen und macht Krypto mit konventionellen Mitteln handelbar. Das Trading ist ebenfalls mit Risiken und Aufwand verbunden, die jedoch anderer Art sind – zumindest werden keine technischen Kenntnisse der Blockchain und der Charakteristika von Kryptowährungen benötigt.

Wie funktioniert Bitcoin Mining?

Krypto-CFDs auf Bitcoin-Kurse traden

Die meisten Broker, die Zugang zum Handel gewähren, bieten als Derivate auf Kryptowährungen vor allem Zertifikate und CFDs an. Dabei sind CFDs die bei Kleinanlegern besonders populären Instrumente – auch wegen ihrer Vielseitigkeit. Ursprünglich für den Aktienhandel entwickelt, erlauben sie inzwischen das Trading von Basiswerten aus sämtlichen Anlageklassen, neben Währungspaaren, Aktien, Indizes oder Rohstoffen also auch Kryptocoins.

Dabei wird in der Regel auf die Kursentwicklung einer Coin wie Bitcoin gegen eine Leitwährung wie US Dollar, Euro oder Schweizer Franken spekuliert. Auch reine Krypto-Kombinationen wie BTCETH sind als Basiswerte denkbar. Anders als bei einer direkten Investition, die nur dann lohnend ist, wenn die Kurse steigen, können Trader mit Krypto-CFDs auch short gehen, also auf fallende Kurse spekulieren. Diese Flexibilität macht Differenzkontrakte vor allem bei volatilen Basiswerten wie Kryptowährungen spannend.

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Handeln mit Hebel und Steigerung der Renditen

Wer Interesse am Krypto-Handel mithilfe von CFDs hat, muss nicht lange suchen, um einen passenden Partner zu finden. Online bieten spezialisierte Forex- und CFD-Broker ihre Dienste an. Ein Handelskonto ist in der Regel in wenigen Minuten eröffnet. Die Auswahl des Brokers sollten vor allem Anfänger aber nicht dem Zufall überlassen, denn mit einem Brokervergleich lässt sich zuverlässig ein seriöser Anbieter ermitteln.

Dies ist wichtig, um transparente Konditionen und günstige Kosten zu erhalten. Auch die Regulierung des Brokers wird im Brokertest berücksichtigt, ebenso wie die Qualität der Software für den Handel, die Kompetenz des Kundensupports und der Umfang des Handelsangebots. Für Einsteiger sind auch hochwertige Schulungsangebote von Belang und ein Demokonto für risikolose Übungstrades, denn CFDs sind Hebelprodukte.

Dank einer Kreditlinie des Brokers steigert der „Hebel“ das eingesetzte Eigenkapital und damit im Fall eines erfolgreichen Trades auch die Rendite. Je nach Anlageklasse des Basiswerts reichen die Hebelfaktoren von 1:2 bis 1:30. Läuft ein Markt gegen den Trader, ist man bei einem seriösen CFD-Broker vor einer Verschuldung geschützt, denn der Broker schließt gefährdete Positionen – doch man kann das Kapital einbüßen. Dies illustriert, wie hilfreich die Kooperation mit einem Broker ist, der mit Bildungsressourcen und Support tatkräftige Unterstützung anbietet. Anfänger, die diese Hilfen nutzen, können sich diese reizvolle Variante des Krypto-Tradings graduell erschließen.

Kryptowährungen Stromverbrauch

Krypto Trading ohne Bitcoin Mining Energieverbrauch

Der immer wieder totgesagte Bitcoin ist lebendiger denn je – wird aber zunehmend wegen des steigenden Energieverbrauchs beim Mining kritisiert. Die Umweltbelastung veranlasste zuletzt Tesla, die Kryptowährung nicht mehr als Zahlungsoption anzubieten. Dennoch werden Bitcoin und andere Kryptowährungen dank ihres technologischen und finanziellen Mehrwerts erhalten bleiben. Interessant aus der Perspektive der Nachhaltigkeit sind Coins, die auf dem Proof of Stake aufbauen und daher ohne den enormen Energieaufwand beim Bitcoin auskommen.

Eine Alternative bieten auch Krypto-CFDs, mit denen Trader über überschaubare Zeitspannen vom Kurs ausgewählter Kryptowährungen profitieren können – ohne Direktinvestition oder Mining. Die Renditen sind durchaus gut, allerdings sollten Einsteiger sich auf den Handel eingehend vorbereiten – am besten durch die Wahl eines vertrauenswürdigen Forex- und CFD-Brokers, der mit qualitativ hochwertigen Schulungsmöglichkeiten unterstützt.

Bilderquelle:

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