Energieverbrauch von Kryptowährungen: die Ansätze

Bitcoin ist die bekannteste Kryptowährung und für die meisten Nutzer der Einstieg in das Feld. Der Betrieb des Netzes hat allerdings einen Preis, der sich schlecht wegdiskutieren lässt: den Stromverbrauch des Mining-Verfahrens.

Warum das Verfahren Strom verlangt

Bitcoin sichert seine Transaktionen über Proof of Work. Rechner suchen nach einem Wert, der eine kryptografische Bedingung erfüllt; wer ihn zuerst findet, darf den nächsten Block anhängen und erhält dafür eine Belohnung. Die Suche ist reines Ausprobieren. Genau darin liegt die Sicherheit des Verfahrens. Ein Angreifer müsste dieselbe Rechenleistung aufbringen, und zugleich sein Energiebedarf.

Der Verbrauch ist kein Nebeneffekt, den sich Software wegoptimieren ließe. Er ist das Sicherheitsmerkmal. Wer ihn senken will, muss das Verfahren wechseln, nicht die Implementierung.

Die Größenordnung

Der Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index der Universität Cambridge schätzt den Jahresverbrauch des Netzes fortlaufend. Über die Jahre bewegte sich der Wert in einer Größenordnung, die dem Jahresstromverbrauch mittelgroßer Industriestaaten entspricht, je nach Kurs und Hashrate schwankend, weil sich Mining nur lohnt, solange der Ertrag über den Stromkosten liegt.

Für die Klimawirkung zählt allerdings nicht die Kilowattstunde, sondern ihre Herkunft. Ein Netz, das überwiegend mit Wasserkraft läuft, hat bei gleichem Verbrauch eine deutlich andere Bilanz als eines, das an Kohlestrom hängt. Die Standortwahl der Miner folgt dem billigsten Strom, und billig ist regional sehr unterschiedlich erzeugt. Mining verhält sich dabei wie ein Lückenfüller im Stromnetz: Es besetzt genau die Zeiten und Orte, an denen Erzeugung gerade am wenigsten kostet.

Der Lastausgleich-Einwand

Daraus ist ein Gegenargument entstanden. Miner sind extrem flexible Abnehmer: Sie lassen sich binnen Sekunden abschalten und laufen ortsunabhängig. Anlagen, die überschüssigen Wind- oder Solarstrom abnehmen, der sonst abgeregelt würde, verbessern rechnerisch die Auslastung erneuerbarer Erzeugung.

Der Einwand trägt so weit, wie die Anlagen wirklich nur Überschuss nehmen. Läuft eine Farm durchgehend, konkurriert sie um denselben Strom wie alle anderen Verbraucher, und stützt dann eher die Erzeugung, die sie günstig bekommt.

Verfahren, die weniger brauchen

Proof of Stake ersetzt Rechenarbeit durch hinterlegtes Kapital: Wer einen Block vorschlägt, riskiert einen Einsatz, der bei Fehlverhalten verfällt. Die Sicherheit stammt aus dem wirtschaftlichen Risiko, nicht aus verbrauchtem Strom. Ethereum vollzog diesen Wechsel im September 2022 mit dem sogenannten Merge und senkte den Energiebedarf des Netzes dabei um mehr als 99 Prozent.

Damit ist die technische Frage im Grunde beantwortet. Was bleibt, ist eine Entscheidungsfrage: Bitcoin hält an Proof of Work fest, weil die Sicherheitsannahme genau daran hängt und ein Wechsel den Konsens der gesamten Nutzerbasis erfordern würde.

Für die Bewertung heißt das: Der Verbrauch einer Kryptowährung ist keine Eigenschaft von „Krypto”, sondern des jeweils gewählten Konsensverfahrens. Zwischen zwei Netzen liegen dabei zwei Größenordnungen.

Die Süddeutsche Zeitung hat die Debatte früh unter dem Titel „Bitcoin. Der Smog des Internets” aufgegriffen.

Was jenseits des Konsensverfahrens zählt

Zwei weitere Hebel werden seltener genannt, wirken aber in dieselbe Richtung.

Der erste sind Second-Layer-Netze. Werden Transaktionen außerhalb der Hauptkette abgewickelt und nur periodisch verrechnet, sinkt der Energiebedarf je Zahlung, ohne dass sich am Basisprotokoll etwas ändert. Der Verbrauch des Netzes bleibt gleich, verteilt sich aber auf ein Vielfaches an Vorgängen.

Der zweite ist die Hardware-Effizienz. Die Rechenleistung je Watt hat sich über Gerätegenerationen um Größenordnungen verbessert. Allein senkt das den Gesamtverbrauch nicht, weil die Schwierigkeit nachzieht. Es verschiebt aber die Grenze, ab der eine Anlage unrentabel wird, und drängt damit alte Technik schneller aus dem Markt.

Wie man Angaben prüft

Für die Einordnung einzelner Zahlen helfen drei Fragen.

Erstens: Handelt es sich um eine Messung oder eine Modellrechnung? Bei Blockchain-Netzen ist es immer Letzteres, und seriöse Quellen nennen eine Spanne statt eines Punktwerts.

Zweitens: Ist von Energie oder von Emissionen die Rede? Beide werden im selben Absatz verwendet, hängen aber über den Strommix zusammen, der regional stark schwankt.

Drittens: Bezieht sich die Angabe auf das Netz oder auf eine Transaktion? Der Bezug auf die einzelne Zahlung ist rechnerisch möglich, sachlich aber irreführend. Die Energie entsteht durch die Blockproduktion, unabhängig davon, wie viele Zahlungen im Block stehen.