Wie viel Strom verbrät das Bitcoin Netzwerk?

Bitcoin und die Umwelt

Das Braunkohlekraftwerk bei Weisweiler: So schön kann Umweltverschmutzung sein. Bild von Lars Döbler via flickr.com. Lizenz: Creative Commons

Oder: wie teuer ist eine Transaktion wirklich? Umweltschützer kritisieren schon länger, dass das Bitcoin-Konzept Anreize gibt, die Umwelt mit sinnloser Rechenarbeit zu belasten. Und da Strom nicht umsonst zu haben ist, geht die Umweltverschmutzung einher mit Kosten, die das Netzwerk verursacht. Aber wie viel Strom verbrennt der Bitcoin wirklich? Eine kurze Einführung ins Thema, diverse Milchmädchen-Rechnungen und ein Ausblick auf die Zukunft.

Dass der Bitcoin nicht gerade umweltfreundlich ist, wurde eventuell schon mal gesagt. Aber warum nochmal genau? Der Grund liegt in PoW, was “Proof-of-Work” bedeutet und meint, dass die Miner sich das Recht erarbeiten müssen, Blöcke zu finden und Transaktionen zu verifizieren. Das dahinterstehende Prinzip ist genial, es hat jedoch einen Haken: Sie führt zu einer Art Wettrüsten der Miner, und das resultiert in immer höheren Stromkosten für deren Mining-Maschinen.

Also: wie hoch ist der Strombedarf des Bitcoins derzeit?

Man kann im ganz groben überschlagen, wie viel Strom das Bitcoin-Netzwerk frisst. Die erste Variable, die wir dazu brauchen, ist die Hashrate des Netzwerkes. Laut blockchain.info beträgt diese derzeit rund 250.000.000 Gigahash.

Die zweite Variable ist der Stromverbrauch je Gigahash. Das ist schon etwas schwieriger. Der Antminer S4 wirbt damit, mit 0,69 Watt je Gigahash auszukommen; KnC behauptet, der neue Neptune würde 0,57 Watt / GH benötigen; und der Titanium 2 von Asic-Mining-Technologies braucht angeblich nur 0,37 Watt (BITTE: Solche Angaben NIEMALS als Empfehlung für irgendetwas verwenden! Ich weiß nicht mal, ob diese Miner überhaupt wirklich existieren). Die optimistische Rechnung geht also von 0,5 Watt/Gigahash aus, die pessimistische von 0,8 Watt / Gigahash.

Wenn wir diese zwei Variablen verschmelzen, kommen wir also dazu, dass das Bitcoin-Netzwerk entweder

125.000.000 Watt (optimistisch) oder

200.000.000 Watt (pessimistisch) verbraucht.

Also: 1250.000 / 200.000 Kilowatt oder 125 / 200 Megawatt. Damit wären wir bei einem täglichen Verbrauch von 3,0 / 4,8 Millionen Kilowattstunden (3000 / 4800 Megawattstunden) am Tag bzw. 1,095 / 1,752 Milliarden Kilowattstunden im Jahr (1095 / 1752 Gigawattstunden).

Das ist nicht wenig – aber wie viel genau?

Um diese Zahlen in Relation zu setzen, können wir sie mit dem Strombedarf von Städten vergleichen. Laut Statistik verbrät ein Durchschnitts-Osnabrücker 2190 Kilowattstunden im Jahr, während ein sparsamer Rostocker nur 1420 Kilowattstunden verbraucht.

Der Strombedarf des Netzwerkes entspräche damit einer Stadt mit 500.000 bzw. 800.000 Osnabrückern oder 771.000 bzw. 1,2 Millionen Rostockern. Wow.

Wenn ein durchschnittliches Atomkraftwerk eine Leistung von 1200 Megawatt aufweist, benötigt der Bitcoin etwa ein Fünftel bis ein Zehntel von dessen Leistung. Bei einem Windrad mit einer Leistung von 2-3 Megawatt bräuchte man 40 bis 100 Windräder. Offshore sind Windkrafträder mit 5 MW etwas effektiver, so dass man nur noch 25 bis 50 Windräder bräuchte. Große Braunkohlekraftwerke produzieren etwa 3000 Megawatt, so dass der Bitcoin die Leistung von 1/24 bzw. 1/15 solcher Kraftwerke benötigte.

Wir können diese Werte auch in Euro umrechnen. Bei deutschen Energiekosten von etwa 25 cent je Kilowattstunde würde das Bitcoin-Netzwerk 31.250 / 50.000 Euro je Stunde, 750.000 / 1.200.000 je Tag und 273 / 438 Millionen Euro je Jahr kosten. Da Deutschland knapp vor dem Weltmeistertitel in Sachen Strompreise steht, wiederholen wir diese Rechnung nochmals mit Strompreise von 10 cent je Kilowattstunde (so etwa in Bulgarien oder Island). Damit wären wir bei 12.500/20.000 Euro je Stunde, 360.000 / 480.000 Euro je Tag und 131 / 175 Millionen Euro je Jahr.

Wenn wir diese Werte in einem nächsten Schritt auf die tägliche Anzahl von Transaktionen umlegen, kommen wir zu den Kosten je Transaktion. Bei etwa 70.000 Transaktionen am Tag kostet eine Transaktion also mindestens 5,14 Euro und höchstens 17,14 Euro. Sie ist also relativ teuer.

Kann das nachhaltig sein?

Nun ja, das ist die schwierige Frage. Auf den ersten Blick wäre die Antwort wohl klar: Ein Netzwerk, das mehr als 5 Euro an Energie benötigt, um eine Transaktion abzuwickeln, kann gar nicht nachhaltig sein. Dazu gleich mehr. Zunächst vergleichen wir diese Kosten mit dem Verdienst der Miner. Diese generieren täglich gut 4.000 Bitcoins. Wenn jeder davon 300 Euro wert ist, könnte das Netzwerk sogar mit einer pessimistischen Rechnung zu deutschen Stromkosten laufen. Mit bulgarischen Strompreisen und einem optimistischen Watt/GH-Verhältnis könnte das Netzwerk sogar mit einem Preis von 90 Euro je Bitcoin funktionieren. Die Anreize für die Miner sind also in Ordnung. Man kann den maximalen Stromverbrauch des Netzwerkes auf diese Weise berechnen: Einfach die Anzahl erzeugter Bitcoins je Tag mit ihrem Preis multiplizieren und ausrechnen, wieviel Strom man damit kaufen kann. Bei bulgarischen Strompreisen und beim derzeitigen Preis wäre somit auch eine Hashrate von etwa einer Million Gigahash der Grenzwert der Rentabilität (ohne Anschaffungskosten für Miner).

Dass beim Mining eine Menge Energie verschleudert wird, dürfte sich nach dem gesagten von selbst ergeben. Gegen den Vorwurf der sinnlosen Umweltverschmutzung sprechen allerdings zwei Punkte:

1.) Das Bitcoin-Netzwerk ist beliebig skalierbar. Wie Kernentwickler Gavin Andreesen vor kurzem schrieb, könnte es auch langfristig mehrere Milliarden Transaktionen je Tag bewältigen. Der Stromverbrauch müsste dabei nicht steigen, er könnte sogar sinken (bzw. muss es dank des abnehmenden Rewards sogar zwingend). Wenn wir von einer Milliarden Transaktionen je Tag ausgehen, kostet eine davon weniger als 0,1 cent bzw. 0,12 cent. Verglichen mit den Stromkosten für Bankfilialen, Geldautomaten, Kreditkartenfirmen etc. dürfte der Bitcoin so sogar zu einem sehr nachhaltigen Zahlungsnetzwerk werden.

2.) Die Abwärme. Asic-Miner wandeln beinah die komplette Energie, die in sie hineingesteckt wird, in Hitze um. Das bedeutet, sie sind sozusagen eine Elektroheizung. Bei den meisten Mining-Farmen wird dies noch als Fehler gehandhabt, den man durch (ebenfalls energieaufwändige) Belüftungssysteme ausgleicht. Eine Alternative wäre es jedoch, die Asics als Heizung zu verwenden. Zum Teil geschieht dies bereits, etwa bei Genesis-Mining, die, wie Felix Vögele schreibt, bereits rumänische Schulen mit Asic-Wärme beheizen. Für den Haushalt sind Elektroheizungen in der Regel zwar eine teure Alternative zu Gas oder Öl, aber das Restprodukt Wärme hat dennoch einen Nutzen. Wenn wir noch die Problematik der Elektromobilität hinzudenken, dass E-Autos künftig im Winter die Wärme elektronisch erzeugen müssen, die bisher vom Motor als Abfallprodukt in die Kabine gepumpt wurde, stoßen wir langfristig auf interessante Anwendungen.

Trotzdem: Gibt es Alternativen zum Mining?

Nicht überzeugt? Dann sollten Sie vielleicht über Alternativen zu PoW nachdenken. Proof-of-Stake (PoS) etwa nutzt nicht das Mining, sondern den Besitz von Coins als Mittel der Verifikation. Der Pionier des Proof-of-Stake ist der Peercoin. Ein wichtiger PoS-Altcoin ist der Blackcoin. Und schließlich gibt es noch den Gridcoin, der vor wenigen Tagen sein Proof-of-Research vorgestellt hat: Er kombiniert Proof-of-Stake mit einer Methode, die Erzeugung von Coins an einen Beitrag zum wissenschaftlichem Cloud-Computing zu knüpfen. Aber zu diesem aufregenden Altcoin bald mehr, versprochen.

Disclaimer: Der Autor ist weder Experte für das Bitcoin-Mining noch für Elektrizität. Falls sich die hier vorgestellten Zahlen als grober Unsinn herausstellen sollten, bittet er darum, dies bekanntzumachen – gerne auch als Kommentar unter dem Artikel.

 

 

 

About Christoph Bergmann (887 Articles)
Das Bitcoinblog wird von bitcoin.de gesponsort, ist inhaltlich aber unabhängig und gibt die Meinung des Redakteurs Christoph Bergmann wieder. Wenn Ihnen das Blog gefällt, freuen wir uns über Spenden an 1BvayiASVCmGmg4WUJmyRHoNevWWo5snqC. Jeder Satoshi wird dazu verwendet, um das Blog besser zu machen. Weitere Infos, wie Sie uns unterstützen können, finden Sie HIER. Gastbeiträge sind ebenfalls willkommen. Meinen öffentlichen PGP-Schlüssel sowie den Bitmessage-Schlüssel finden Sie HIER

22 Comments on Wie viel Strom verbrät das Bitcoin Netzwerk?

  1. Was breucht ein EC-Automat der rund um die Uhr 24/7 läuft an Strom?

    Wieviele davon stehen in D, (ich hab keine Ahnung)

    Da kommen dabei schon Unmengen an Stromkosten zusammen,

    plus die Server-Farmen welche die Automaten verwalten.

    Grob geschätzt is Bitcoin schon jetzt günstiger

    mfg

    • Name (required) // 15. October 2014 at 15:30 // Reply

      so ist es – das vergessen aber viele – dazu kommt noch die schalterhalle 24/7/365 licht etc etc…

  2. ein interessierter nutzer // 15. October 2014 at 14:14 // Reply

    “Der Pionier des Proof-of-Stake war der Peercoin.” Wieso Vergangenheitsform? Peercoin lebt.

    Zum Thema “Banken verbrauchen viel mehr Strom!!!!!!!!!!”: Bitcoin muss sich an seines gleichen messen lassen und nicht an physisch existierenden Gebäuden, Institutionen oder Gerätschaften.
    Natürlich ist das aktuelle System schlecht, aber warum muss man es mit etwas “weniger” schlechtem ersetzten, wenn es gleichwohl deutlich energieeffizienter geht?

  3. Name (required) // 15. October 2014 at 16:07 // Reply

    nur mal so zur info: eine durchschnittliche google-suche verbraucht ca. 0,3 watt, für mal eben das wort “hallo” googeln oder einfach nur mal zum spaß -> das geht auch jede menge strom drauf…

    • Watt-Stunde // 29. December 2014 at 20:26 // Reply

      nur mal so zur info: eine durchschnittliche google-suche verbraucht ca. 0,3 watt …

      Die Info ist leider völlig nichtssagend. Watt ist einfach nur eine Leistungsangabe ohne Zeitfaktor. Die “Menge” Energie aber wird erst mit Zeitfaktor klar, also z.B. 0,3 Wh, (Watt-Stunde).

  4. Elektrische energie kann schlecht gespeichert werden….besser also sinnvoll nutzen😉
    Zahl für tagstrom 8cent und in der nacht 6cent….

  5. Frankfurter Würstchen // 15. October 2014 at 22:39 // Reply

    “Wenn wir noch die Problematik der Elektromobilität hinzudenken, dass E-Autos künftig im Winter die Wärme elektronisch erzeugen müssen, die bisher vom Motor als Abfallprodukt in die Kabine gepumpt wurde, stoßen wir langfristig auf interessante Anwendungen.”

    Dann wird der Autokauf ja noch komplizierte, man muss auch noch auf die GH Angabe achten. *g*

  6. Heinz Schumacher // 16. October 2014 at 8:24 // Reply

    Die Energie, die beim Proof of Work benötigt wird, wird von den Rechnern vollständig in Wärme umgewandelt. Wärme die an vielen Stellen auf der Welt dringend benötigt wird. Wenn man es geschickt macht und diese Wärme nutzt, verbraucht der Bitcon absolut keine zusätzliche Energie. Wenn man sich dumm anstellt und die Wärme auch noch mit Ventilatoren und Klimaanlagen vernichtet, dann ist man selber schuld.

    • Vollständig? Dann macht ein asic also dasselbe wie ein Ofen? Wäre es also von der Energieeffizienz sinnvoll, einen Ofen mit … ?? Oh mann, ich liebe das 21. Jahrhundert :=)

    • Ja klar vollständig – zumindest wenn das Energieerhaltungsgesetz wirklich stimmt (wovon ich ausgehe) Das Gesetz besagt, das Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann. Man kann Energie nur von der einen Form in die andere umwandeln. Im vorliegenden Fall wird chemische Energie durch Verbrennung oder mechanische Energie aus Wasser und Wind in elektrische Energie umgewandelt. Kommt die Energie einmal im Computer an, MUSS sie in Wärme umgewandelt werden, damit im Computer nicht einen Energiestau erlebt. Und da der Computer sich nicht bewegt (Bewegungsenergie) muss er sie als Wärme abgeben. Selbst die Festplatte. die sich ja intern bewegt gibt ihre Wärme letztendlich als Wärme ab. Man kann das ja sogar fühlen.
      Aus dem Grund sind alle sogenannten Energiesparmaßnahmen dur abschalten von elektrischen Geräten völliger Blödsinn – zumindest im Winter, wo man Wärmeenergie benötigt. Im Sommer muss die Wärmeenergie eher mit noch mehr Energie von den Geräten wegschaffen.

      • yap, so ein pc plus 55″ TV heizen die Hütte (Zimmer) problemlos auf 22 Grad in der Übergangszeit

  7. Das Proof-of-Work Verfahren hat eigentlich einzig den Zweck, die Verteilungsfrage zu klären, denn ein Proof-of-Stake – System wäre ohne vorheriges Proof-of-Work oder Premining gar nicht möglich, weil Proof-of-Stake nur effektiv funktionieren kann, wenn eine Vielzahl von Coins bereits verteilt wurden.
    Die Erfahrungen der Vergangenheit jedoch zeigen ein zwiespältiges Bild. Das Proof-of-Work-Verfahren führt nur bedingt zu einer besseren Verteilung, sondern gleicht sich der weltweiten Geldverteilung mehr oder weniger an. Dies ist auch logisch, weil jene mit viel Geld, viel mehr Bitcoins kaufen oder mit wesentlich besserer Hardware minen können als Jene mit wenig oder gar kein Geld.
    Ferner ist das Proof-of-Work-System technisch angreifbar (TimeWarp-Angriffe, Zentralisierung des Netzwerkes durch große Pools, usw. ).

    Aber fernab dieser Hintergründe orientieren sich die Kosten für ein Proof-of-Work-System stets am Reward. Steigt der Gegenwert der geminten Bitcoins, so steigen auch die Kosten fürs Mining nahezu 1:1 mit, weil je größer die Gewinnspanne wird, desto mehr neue Miner werden hinzu stoßen, desto höher steigt die Schwierigkeit, desto größer die Kosten.
    D.h. wenn heute 3600 Bitcoins pro Tag gemint werden, der Preis um 320€ liegt, kostet dieses Mining mehr als 1,1mio.€
    Verzehnfacht sich der Preis je Bitcoin, Verzehnfachen sich auch die Kosten fürs Mining, d.h. fallen dann pro Tag 11mio. € an.
    Da ist es nun eine Frage, wie sich die Kosten zukünftig verteilen. Es ist davon auszugehen, dass sich der Kostenanteil immer weiter in Richtung Hardware verschieben und der Strombedarf relativ betrachtet eine immer geringere Rolle spielen wird.

    Man braucht kein Prophet zu sein um zu erkennen, dass die goldigen Zeiten des Minings ihren Zenit wohl bereits gesehen haben und die Margen zukünftig immer mehr gegen Null tendieren werden und die Kosten für Hardware immer extremere Ausmaße annehmen werden. Wenn man so will ist es ja heute schon so, dass man eigentlich nur noch in Pools realistische Chancen auf einen Miningerfolg hat. Nachhaltigkeit sieht diesbezüglich sicherlich anders aus.

    Bei einem Proof-of-Stake-System hingegen sieht dies schon wesentlich nachhaltiger aus, wenn da nicht die Verteilungsfrage im Raum stehen würde.
    Die Kosten für ein solches System bleiben näherungsweise konstant, weil man mit schnellerer Hardwarer oder mehr Energie keinerlei Wirkung erzielen kann. Dies hat u.a. noch den weiteren Vorteil, dass wenn man weder mit Hardware noch Energie Wirkung erzielen kann, dann auch keine Manipulationen über TimeWarp-Angriffe, Hopping, Poolmining, usw. erfolgen können.
    Zwar wäre es theoretisch denkbar eine Mehrheit an Coins in einem Pool zusammenzufassen und dadurch eine 50% Mehrheit erlangen zu können, doch wäre dies sofort ersichtlich und könnte anhand von Verteilungslisten sehr leicht eingesehen werden.

    Fazit:
    Das PoW dürfte ein aussterbendes Verfahren sein und die Zukunft gehört wohl eher dem PoS.
    Bitcoin als Pionier dezentralen digitalen Geldes wird seinen Erfolg dennoch fortführen, doch würde ich in einer schnelllebigen Welt wie Heute nicht ausschließen, dass Bitcoin in 10 Jahren vielleicht nur noch ein Auslaufmodell sein könnte. Andererseits könnte ich mir sogar vorstellen, dass Bitcoin irgendwann einen HardFork macht und auf Proof-of-Stake umstellt.
    Mein Favourit ist diesbezüglich BlackCoin mir Proof-of-Work in den ersten Wochen und mittlerweile reinem Proof-of-Stake-Verfahren.

    • Schauen Sie sich doch mal den Gridcoin an. Der nutzt seit ein paar Tagen eine Kombination aus Proof-of-Stake und proof-of-Research, womit relativ sicher sein dürfte, dass stets genügend Nodes online sind. Ich werde dazu in den kommenden Tagen mal was schreiben.

      • wenn man diese Diskussionen sieht, so erscheint es relativ wahrscheinlich, dass Bitcoin früher oder später auch oder gar komplett auf PoS umstellt.

      • Was ist denn TBTP?
        An sich stimmt, was Sie (glaube ich) sagen: dass PoS die Holder und Vielbesitzer belohnt und dass dies zu zuviel geholde und einer zu ungleichen Verteilung führen kann (weiß jemand mehr darüber, ob PoS-Coins fairer / unfairer verteilt sind als PoW-Coins?)

      • Die Verteilungsfrage hängt meiner Ansicht nach in erster Linie an der vorherrschenden Geldverteilung. Jemand der viel Geld hat, kann sich leistungsstarke Miner leisten, mehr Coins minen oder einfach nur Coins günstig am Markt aufsammeln.
        Wenn man sich die Entstehungsgeschichte von Bitcoin anschaut, so waren die ersten 5 Mio. Bitcoins quasi von einer ziemlich kleinen Zahl von Minern geschöpft wurden, den heutigen Early Adopters.
        Später kam dann man eine Phase, in der vermutlich die “Kleinen” wirklich so manche Bitcoins minen konnten.
        Heute angesichts der hohen Schwierigkeit ist es den “Kleinen” faktisch gar nicht mehr möglich, Bitcoins selbst zu minen, dies müssen sie wohl oder Übel denen überlassen, welche eben mal fünf- oder besser sechstellige Summen bereitstellen können.
        Also bleibt den “Kleinen” nur die Möglichkeit über sogenannte Pools einen kleinen Teil zu leisten. Doch auch bei den Pools zählt die Größe.
        Solange PoW Ressourcen benötigt, welche wiederum Geld bedürfen, so wird sich keine gerechtere Verteilung einstellen können.

        Bei PoS verzichtet man quasi auf den Versuch der gerechten Verteilung, erspart sich dadurch jedoch die Nachteile, welche diese Verteilung mit sich bringt, nämlich den relativ hohen Aufwand an Energie und Ressourcen.
        Meiner Meinung nach ist dies vollkommen ausreichend bzw. überflüssig in einen Coin ein solches Umverteilungsding einzubauen, weil der rege Wettbewerb unter den Coins automatisch zu einer Selektion führen wird. D.h. wenn eine Masse an Menschen sich in einem solchen System ungerecht behandelt fühlt, können sich jene Menschen verbünden und alternative Währungen ins Leben rufen und sich abwenden, mehr braucht es eigentlich nicht.

    • Ich wage zu bezweifeln, dass Bitcoin ein Auslaufmodell ist. Bitcoin ist mit Abstand die mächtigste Crypto-Währung und ob PoW oder PoS zu bevorzugen sind ist nur geschmackssache. Mit PoR hab ich mich nicht beschäftigt, aber es setzt sich nicht immer der beste Standard durch, sondern der beliebteste. Wie es z. B. bei VHS vs. Betamax auch war. Und da hat Bitcoin um Welten die Nase vorn. Die anderen Crypto-Währungen haben im Vergleich zum Bitcoin in den letzten Jahren nicht aufgeholt, sondern der Bitcoin hat sie um Welten abgehängt. Inzwischen kann man mit Bitcoins in tausenden von Läden bezahlen, über Umwege auch auf Amazon usw. Das alles geht mit keinem Altcoin.

  8. Das problem beim PoS ist allerdings, dass es dazu führen kann, dass nicht genügend Nodes dauerhaft online sind, um die Transaktionen zu bestätigen bzw. eine Kopie der Blockchain vorzuhalten. Man braucht also eine kritische Masse.
    Sinnvoller wäre eigentlich, dass PoW-Verfahren um eine Nachhaltigkeitskomponente zu erweitern, dergestalt, dass z.B. mittels Zertifikat nachgewiesen werden kann, dass man CO2-freien Strom zum Mining verwendet hat und somit eine höhere Menge an Coins als Reward bekommt, als der Konkurrent, der “dreckigen”, dafür aber billigeren Strom benutzt, sodass sich hier ein Ausgleich ergibt und letztlich ein Anreiz geschaffen wird, umweltfreundlichen Strom zu nutzen.

    • Die Nachhaltigkeitskomponente ist in der Umsetzung denke ich sehr schwierig. Aber es ist richtig, dass das PoS relativ wenige Nodes online hält.
      Bei BlackCoin hat man daher das PoS soweit modifiziert, dass nicht mehr die Cointage zählen, sondern lediglich die Summe der Coins. Dadurch ist es auch kleineren Eignern wesentlich leichter möglich, Blöcke zu generieren.

2 Trackbacks / Pingbacks

  1. Wie viel Strom verbrät das Bitcoin Netzwerk? | Bitcoin1.de
  2. Bitcoin – die länderübergreifende Onlinewährung | netz-blog.de - Der Technikblog

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: