Stromverbrauch von Bitcoin: wie stark belastet eine Transaktion das Klima?

Stromverbrauch vom Bitcoin-Netzwerk

Wie hoch ist der Stromverbrauch einer Bitcoin-Transaktion? Und wieviel kWh brauchen alle Rechner des Bitcoin-Netzwerkes durch ihre Blochchain? Der Stromverbrauch von Kryptowährungen liegt längst weit oberhalb von kleineren Industriestaaten. 

Wie hoch ist der Stromverbrauch einer Bitcoin-Transaktion?

Nach den geschätzten Daten des Bitcoin Energy Consumption Index verbraucht eine Bitcoin-Transaktion derzeit 853,02 kWh an Strom (Stand 03/2023). Dies ist ungefähr der Stromverbrauch eines durchschnittlichen 2-Personen-Haushaltes in Deutschland über drei Monate. Oder anders ausgedrückt: mit 853 kWh kann Im Vergleich mit einem Kühlschrank mit 120 Watt, könnte dieser damit knapp zehn Monate lang betrieben werden.

Macht die Menge der transferierten Bitcoins einen Unterschied im Stromverbrauch?

Die Menge der Bitcoins einer Transaktion ist nicht ausschlaggebend. Für den Stromverbrauch ist es unerheblich, ob nur 0,004 oder 20 Bitcoins überwiesen werden – der Stromverbrauch vom Bitcoin-Netzwerk bleibt der Gleiche. Verantwortlich für den Strom sind die vielen Rechner des Bitcoin-Netzwerks. Jede Transaktion muss auf jedem Server-Knoten in der Blockchain vermerkt werden und danach mit allen Servern abgeglichen werden, ob alle dieselbe Blockchain nach der Transaktion haben.

Vergleich vom Stromverbrauch von einer Bitcoin-Transaktion und einer VISA-Transaktion

Im Vergleich mit einer Bitcoin-Transaktion von 853,02 kWh, braucht eine Transaktion im Visa-System nur lächerliche 0,0014 kWh. Damit verbraucht eine Bitcoin-Transaktion die 573920-fache der Strommenge wie eine Visa-Transaktion.

Wie teuer wäre eine Bitcoin-Transaktion in Deutschland?

Müssten die Leute selbst die Stromkosten für eine Überweisung zahlen, würde bei den aktuellen Strompreisen in Deutschland eine stattliche Summe enstehen. Eine Bitcoin-Transaktion bei einem Strompreis von 0,40 Euro pro kWh würde dann 341,21 Euro kosten. Diese Stromkosten werden aber ausgelagert in Länder, wo Strom viel günstiger als in Deutschland ist. Es werden aber nicht nur die Stromkosten ausgelagert: Auch die CO2-Emissionen für die Stromerzeugung und der Elektromüll werden in andere Länder ausgelagert.

Gesamt-Stromverbrauch vom Bitcoin-Netzwerk

Transaktionen sind aber nicht das Hauptproblem. Bitcoin-Mining stellt hohe Anforderungen an die Computer, die neue Bitcoins durch mathematische Berechnungen generieren. Diese müssen dann wieder mit der Blockchain abgeglichen werden, ob sie die Anforderungen für einen neuen Bitcoin erfüllen. Früher wurden diese Rechenoperation noch auf den Grafik-Prozessoren der Grafikkarten von Gaming-PC’s durchgeführt. Diese Zeiten sind aber längst vorbei.

Mining-Computer zum Erzeugen von Bitcoins

Heutige Bitcoins werden mit Spezial-Computern erzeugt. Solche ASIC’s (Application-Specific Integrated Circuits) besitzen speziell auf die Anforderungen der Algorithmen von Kryptowährungen angepasste Microprozessoren.

Mining-Computer zum Erzeugen von Bitcoins (Quelle: Joshua Zerlan CC BY-SA 3.0)
Mining-Computer zum Erzeugen von Bitcoins – die beiden rot leuchtenden Bauteile an den Seiten und die weißen Zylinder sind alles Ventilatoren zur Kühlung des Computers (Quelle: Joshua Zerlan CC BY-SA 3.0)

Der Algorithmus dahinter heißt Proof of Work. Mit immer komplexer werdenden Berechnungen für weitere Bitcoins brauchte es irgendwann leistungsfähigere Computer, welche auch entsprechend gekühlt werden müssen. Der gesamte Stromverbrauch von Bitcoin wird für 2022 auf insgesamt 107,7 TWh geschätzt. Das sind 107.700.000.000 kWh (Kilowattstunden), was etwas mehr des jährlichen Stromverbrauchs vom gesamten Libanon mit 5,6 Millionen Einwohner*innen entspricht und etwas unterhalb des Strombedarfs von Venezuela.

Entwicklung vom Stromverbrauch des Bitcoin-Netzwerkes

Das Bitcoin-Netzwerk besteht aus allen Servern, die Teil der Blockchain sind und die Transaktionen erfassen und die Gesamtheit der Mining-Computer, die neue Bitcoins erstellen. Der Stromverbrauch wird in Terawatt  pro Stunde angegeben (TWh). Ein Terawatt sind eine Milliarde Kilowatt (kW).

Jahr Stromverbrauch Bitcoin-Netzwerk in TWh Vergleich mit dem Stromverbrauch von
2017 14,4 Montenegro
2018 45,4 Armenien
2019 57,1 Niederlande
2020 68,5 Uruguay
2021 104,9 Äthiopien
2022 107,7 Libanon

Quellen:

An den Zahlen lässt sich zeigen, dass der Stromverbrauch von 2017 bis 2022 um fast das 7,5-fache angestiegen ist.

In welchen Ländern werden die meisten Bitcoins erzeugt?

Die immense Stromkosten zeigen, dass die ASIC-Computer nur dort lukrativ eingesetzt werden können, wo Strom fast nichts kostet. Die Firmen, die die meisten Bitcoins generiert haben, sitzen alle in den USA, China und Kasachstan. Dies zeigt die aktuelle Weltkarte mit den Standorte großer Bitcoin-Farmen von Cambridge Universität. 

China und Kasachstan profitieren von dem billigen Kohlestrom in ihren Ländern. Ebenso in den USA – dort werden jedoch auch große Mengen an Erdöl und Erdgas für die Stromerzeugung in Kraftwerken verbrannt. Abschließend kann festgestellt werden: Bitcoin-Miner verwandeln Kohle, Erdöl und Erdgas zu Bitcoins und jede Menge CO2.

Bitcoin und der Klimawandel

Für den Klimawandel relevant sind die hohen CO2-Emissionen durch die Stromerzeugung für das Bitcoin-Netzwerk. Da besonders in Regionen mit billigen Strom aus der Verbrennung von Kohle, Erdgas und Öl Bitcoins erzeugt werden, ist die CO2-Bilanz besonders schlecht.

Jährliche CO2-Emissionen

Da der Aufwand für das Bitcoin-Mining exponentiell steigt, steigt auch auch der Energiebedarf exponentiell. Damit verbunden ist auch ein Anstieg der CO2-Emissionen. Aktuell wird der jährliche Ausstoß von Treibhausgasen durch Bitcoin auf 70,3 Millionen Tonnen CO2 geschätzt (Stand 03/2023). Damit liegt das Bitcoin-Netzwerk im Ländervergleich zwischen Österreich und Marokko.

Kann das Bitcoin-Netzwerk auch mit Ökostrom laufen?

Theoretisch könnten die Bitcoin-Mining Hardware und die Server mit Ökostrom betrieben werden. Genaue Daten dazu gibt es aber nicht, da der Strommix der Bitcoin-Miner und der Blockchain-Server nur geschätzt werden kann. Wenn alle Computer nur mit Strom aus Wasserkraft betrieben werden würden, würden nur noch circa 2,91 Millionen Tonnen CO2 jährlich freigesetzt werden.

Bitcoins werden dort erzeugt, wo der Strom besonders günstig ist

Durch den hohen Energiebedarf ist es aber wahrscheinlich, dass billiger Strom genutzt wird. China hat zwar einen hohen Zuwachs an Windkraftanlagen, aber 65% der gesamten Stromproduktion in China wird immer noch durch die Verbrennung von Kohle und Erdöl gewährleistet. Auch die USA setzen auf fossile Energieträger für die Stromerzeugung. Für den Betrieb von Servern und Mining-Computer ist eine kontinuierliche Stromversorgung notwendig, die heute leider noch überwiegen von Grundlastkraftwerken mit fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl und Gas sichergestellt wird.

Wie viel Elektromüll wird durch Bitcoins verursacht?

Bei der Klimabilanz muss auch die Hardware für das Bitcoin-Netzwerk betrachtet werden. Computer und ihre Einzelteile verschleißen im Dauerbetrieb und müssen regelmäßig ersetzt werden. Festplatten, Prozessoren und die aufwändige Kühlung der ASIC-Bitcoin-Mining-Computer haben alle nur eine begrenzte Haltbarkeit. Die geschätzte jährliche Menge an defekter Bitcoin-Hardware wird auf 53870 Tonnen geschätzt. Dies entspricht in etwas der Menge des Elektromülls von den Niederlanden.

Wie kann der Bitcoin nachhaltig werden?

Welche Möglichkeiten gibt es den Bitcoin nachhaltiger zu machen. Der Hauptansatzpunkt liegt beim Stromverbrauch. Die Server der Bitcoin-Blockchain und die Mining-Computer laufen mit dem gleichen Strommix, wie auch alle anderen Elektrogeräte in den jeweiligen Ländern. Insofern ist das Thema Öko-Bitcoin auch immer ein gesamtgesellschaftliches Problem über die Art und Weise der Stromerzeugung.

Öko-Bitcoin mit Erneuerbaren Energien?

Wenn man an dem Bitcoin festhalten will, muss die gesamte Stromerzeugung für das Bitcoin-Netzwerk mit regenerativen Energien bewerkstelligt werden. Dies bedeutet in erster Linie Wasserkraft, Windkraftanlagen und Photovoltaik. Atomkraftwerke sind nicht nachhaltig, weil auch Atombrennstoff endlich ist und die Umweltschäden bei Abbau von Uran und dem Unfallrisiko immens sind.

Aufgrund der bewusst dezentralen Struktur des Netzwerkes ist eine Kontrolle des genauen Ursprungs und des zum Betrieb der Mining-Hardware genutzten Strommixes weder gewollt noch irgendwie technisch möglich.

Nachhaltige Kryptowährungen – welche Coins brauchen weniger Strom?

Das Stromintensive Bitcoin-Mining wird durch das Proof-of-Work Verfahren verursacht. Auch die Kryptowährung Ethereum setzt auf dieses aufwändige Verfahren. Es gibt aber auch Kryptowährungen, deren Coin-Erstellung nicht exponentiell mit der Menge der erstellten Coins ansteigt.

Stromsparende Kryptowährung durch PoS

stromsparende Verfahren für das Kryptocoin-Mining wie zum Beispil das Proof-of-Stake Verfahren. Hier werden auf der Grundlage schon vorhandener Coins weitere Coins errechnet. Dies kann auf kleinen, stromsparenden Computern passieren. Dieses Verfahren wird zum Beispiel bei den Kryptowährungen NEO, Dash oder Lisk eingesetzt.

Liste an nachhaltigen Kryptowährungen

Als Alternative zum stromintensiven Bitcoin wurden auch explizit nachhaltige Kryptowährungen erstellt. Dies sind zum Beispiel:

  • SolarCoin (SLR) – Besitzer*innen von Photovoltaik-Anlagen können gegen Nachweis der produzierten Leistung SolarCoins bekommen
  • Cardano (ADA) – die Kryptowährung ist an ein Aufforstungsprojekt in Mombasa gekoppelt
  • C+ Charge – Mit den Coins lässt sich herstellerübergreifend an Ladesäulen für Elektroautos bezahlen, dadurch soll die Infrastruktur für Elektromobilität gefördert werden

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