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Bitcoin-Mining als Voraussetzung für eine vollständige Energiewende

Eine Mandarin-Ente. Die Ente symbolisiert einen für die Energiewende wichtigen Chart. Bild von Mike's Birds via flickr.com. Lizenz: Creative Commons

Der Zahlungsanbieter Square stellt eine überraschende, aber dennoch plausible These auf: Bitcoin ist nicht nur nicht umweltschädlich – sondern wird grünen Energien zum Durchbruch verhelfen.

Das Thema Bitcoin und Energie – und damit Klimawandel – erregt die Gemüter weiterhin, insbesondere in Deutschland, und insbesondere vor dem Ausblick einer starken Regierungsbeteiligung der Grünen. Die generelle Sicht darauf simplifiziert das Thema in der Regel zu der emotional aufgeladenen Gleichung, dass Bitcoin viel Strom verbraucht und darum schädlich fürs Klima ist. Also böse.

Ein Beispiel aus Frankreich zeigt, dass diese vereinfachende Denke es auch in akademische Kreise schafft: Bitcoin sei „ein echtes Umweltproblem“, schlussfolgern Wissenschaftler eines technischen Forschungszentrums in Lille, da die Kryptowährung mehr Strom verbrauche als Italien oder Saudi-Arabien. Und selbst wenn Bitcoin grüne Energie verwende, sei dies „Greenwashing“ – denn die Energie könne für andere Zwecke verwendet werden.

Dieses Argument freilich ist nur eine Wiederauflauflage des alten Vorurteils, Bitcoins sei nutzlos – zumindest nutzloser als all die anderen Dinge, für die man Strom verbrauchen kann – was angesichts des Interesses des Marktes einen gewissen zentralplanererischen Größenwahn verrät. In unseren Anmerkungen zum Thema gehen wir diesen und anderen Argumenten auf den Grund.

Bitcoin-Miner als einzigartige Energiekäufer

Heute widmen wir uns einem vor kurzem erschienen Paper des US-Zahlungsdienstleisters Square. Dieses Paper postuliert nicht nur, dass Bitcoin unschädlich fürs Klima ist – sondern auch, dass die Miner die Energiewende vorantreiben. Die Autoren gehen sogar so weit, die Miner zur Voraussetzung für eine erfolgreiche Energiewende zu erheben – und sie haben dafür auch noch erstaunlich gute Gründe.

Veröffentlicht wurde das Paper im Rahmen der von Square gegründeten Bitcoin Clean Energie Initiative. Es soll zum Startschuss werden, um die Vision des Unternehmens für eine Zukunft der sauberen Energiequellen zu skizzieren und Bitcoin darin einzuordnen.

Das Paper konzentriert sich darauf, die Bitcoin-Miner als „einzigartige Energiekäufer“ zu untersuchen. Einzigartig sind die Miner, da sie „einen hochflexiblen und einfach zu unterbrechenden Verbrauch schaffen, in einer globalen und liquiden Kryptowährung auszahlen, vollständig ortsagnostisch sind und nichts als eine Internetverbindung benötigen.“

Diese Eigenschaften machen die Miner zu einem „Energiekäufer der letzten Instanz“, der – und das ist am wichtigsten: von einem Augenblick auf den anderen an jedem Ort der Welt an- und abgeschaltet werden kann. Dadurch erhalten die Miner eine strategische Bedeutung für die Energiewende.

Glanz und Elend der Energiewende

Zunächst aber wirft das Paper einen Blick auf den derzeitigen Stand der Energiewende. Und an dieser Stelle gibt einige sehr gute Nachrichten.

So fielen die Entstehungskosten für Wind- und Solarstrom in der letzten Dekade um 71 bzw. 90 Prozent auf 2-5 bzw. 3-4 Cent je Kilowattstunde. Einzelne Projekte können sogar noch günstiger produzieren. Damit ist Strom aus erneuerbaren Quellen schon heute günstiger als aus fossilen Energieträgern, die wie Kohle oder Gas Stromentstehungskosten von 5-7 Cent verursachen, und erreicht teilweise eine Kostenparität mit Strom aus geothermischen oder hydroelektrischen Quellen.

Abgesehen von örtlich sehr begrenzten Energiequellen wie Staudämmen oder Geothermie sind Wind und Solar die günstigsten verfügbaren und am besten skalierbaren Stromquellen. Und sie werden, nehmen die Autoren des Papers an, noch günstiger werden.

Ein Problem bleibt jedoch: Solar- und Windenergie entsteht nicht konstant, sondern intermittierend. Das ist hinlänglich bekannt und vielseitig beklagt. In der Energiewirtschaft drückt man das Dilemma durch die sogenannte „Entenkurve“ aus: „Die Sonne scheint am Tag, aber nicht in der Nacht. Wind ist weniger vorhersehbar, tendiert aber dazu, nachts stärker zu blasen.“ Die erneuerbaren Energiequellen produzieren daher entweder zu viel oder zu wenig bis gar keinen Strom.

Der Enten-Chart aus dem Paper

„Nun erreicht die Nachfrage jedoch am späten Nachmittag oder frühen Abend ihre Spitze, wenn die Leute zuhause ankommen und ihre Geräte anschalten – zu einer Zeit, in der weder Windräder noch Photovoltaikanlagen einen Überschuss produzieren,“ erklärt das Paper. Am Ende produzieren die Erneuerbaren „an einigen Stunden am Tag signifikant mehr Strom, als die Gesellschaft benötigt, aber nicht annährend genug, wenn die Nachfrage den Höhepunkt erreicht.“ Dieselbe Problematik wiederholt sich, wenn man zeitlich etwas herauszoomt: Im Sommer scheint die Sonne mehr, im Winter weht der Wind stärker.

Verschärft wird diese Problematik noch durch eine Verstopfung der Netze. Die Netze werden regelmäßig überlastet, etwa wenn ländliche Regionen viel Sonnen- und Windstrom produzieren, aber wegen der geringen Industriedichte nicht verbrauchen können. Daher wird allein an drei Verbindungsschaltungen zwischen Stromnetzen in den USA der Ausbau der erneuerbaren Energien um 200 Gigawatt zurückgehalten, weil die Kapazität der Netze nicht ausreicht.

Die Leute wären bereit, mehr Solar- und Windkraftanlagen aufzustellen – doch der lahmende Ausbau der Stromnetze hindert sie derzeit noch daran.

Das Problem ist weniger der Mangel, sondern der Überschuss an Strom

Wenn man höhere Anteile des Strombedarfs durch grüne Energien befriedigen will, muss man ein Problem lösen, das für viele überraschend kommt: Wie geht man mit dem notwendigen Überschuss um?

Zum Teil kann man den überschüssigen Strom durch Speicher wie Lithium-Ionen-Batterien abfangen. Doch auch nachdem sie 80 Prozent im Preis gesunken sind, bleiben sie zu teuer angesichts einer begrenzten Lebensdauer. Dennoch „werden sie die wichtigste Technologie sein, um günstigen Mittagsstrom für die Verbrauchsspitzen am Abend zu speichern.“

Eine „ideale Ergänzung“ für die Stromspeicher sind die Bitcoin-Miner, da die Kombination von Speicher und Miner „insgesamt ein besseres Wertversprechen bietet als Generatoren und Speicher allein.“ Denn es wird immer Grenzen geben, wieviel Strom man physisch kosteneffektiv speichern kann, ohne zuviel durch Dissipation zu verlieren. In dieser Situation hat die Ergänzung durch Miner drei Vorteile:

Erstens erhöht sie die Renditen für Investoren und Anlagenbetreiber, wodurch Solar- und Windenergie profitabler wird. Das fördert den Ausbau natürlich immer.

Zweitens erlaubt sie, Solar- und Windanlagen zu konstruieren und anzuschalten, bevor umfangreiche Studien zur Netzauslastung und -anbindung abgeschlossen sind: Die die Miner können die überschüssige Energie verbrauchen, bis die Netze in der Lage sind, sie zu transportieren.

Drittens kann man durch Miner die Netze mit sofort verfügbarer Überschussenergie fluten, etwa um auf seltene, aber heftige Ereignisse wie großflächige Stromausfälle vorbereitet zu sein: Die Miner verarbeiten im Normalfall einen Überschuss, können diesen aber jederzeit ans Netz abgeben.

Bitcoin-Miner sind also ein hilfreiches Werkzeug, um mit dem Überschuss an Strom durch erneuerbare Energien umzugehen. „Auf eine gewisse Weise erlaubt der unbegrenzte Appetit der Miner, dass sie all den Strom konsumieren, der am ‚Bauch der Ente‘ übrig bleibt.“ Daher sei es sinnvoll für die Entwickler von industriellen Stromspeichern, diese mit Bitcoin-Minern zu kombinieren.

Dies wird umso wichtiger, je stärker der Bedarf nach grünem Strom ansteigt – etwa durch Elektroautos.

Wie Mining die Strom-Infrastruktur verändern kann

Danach schaut das Paper auf die konkreten Beiträge, die das Mining zur Energiewende leisten kann. Dabei kommen die Autoren auf die 200 Gigawatt an erneuerbaren Energien zurück, die in lediglich drei US-Märkten zurückgehalten werden, weil die Netze nicht die notwendige Kapazität bieten. Was, im Kontext betrachtet, doppelt so viel ist, wie in der entsprechenden Region derzeit an Wind- und Solarenergie produziert wird.

Das Problem dürfte in Deutschland vertraut klingen. Schließlich hemmt auch hier das Fehlen einer kapazitätsstarken „Stromautobahn“ den Fortschritt der Energiewende, da im flachen Land im Norden – etwa im Brandenburg – oder in der Nordsee zwar beinah unbegrenzt Windenergie erschließbar ist, diese aber nicht den Weg zu den industriellen Großverbrauchern im Süden und Wesen findet.

Wenn es gelingt, die noch nicht erschlossenen Potenziale für Wind- und Solarenergie zu nutzen, ist anzunehmen, dass die Stromentstehungskosten weiter sinken. Das führt zu einem faszinierenden Ausblick: „Neue Anwendungen für Strom können profitabel werden, etwa die Entsalzung von Wasser, das Entfernen von CO2 aus der Atmosphäre oder die Produktion von grünem Wasserstoff.“ Einige Experten nehmen sogar an, dass die Grenzkosten für die Produktion von mehr Strom sich einmal dem Nullpunkt nähern werden.

Eine weitere Folge wäre „eine weitgehende Transformation der Bitcoin-Mining-Industrie.“ Derzeit gebe es eine Mining-Kapazität von schätzungsweise 10-20 Gigawatt. Wenn man nur 20 Prozent der oben genannten 200 Gigawatt ins Mining stecke, würde man mit 40 Gigawatt den derzeit existierenden Markt überflügeln.

Diese Miner wären zwar vor das Netz geschalten, um grüne Energien zu verbrauchen, für die das Netz keine Kapazitäten hat. Allerdings würden sie weiterhin zumindest zum Teil Strom aus dem Netz entnehmen, wenn es für sie profitabel ist, zu minen, während Sonne und Wind keinen Überschuss produzieren. Sie wären, so das Paper, „nicht vollständig grün vom ersten Tag an.“

Doch wenn Strom aus Solar- und Windkraft weiter günstiger wird, würde der Trend zum Mining aus regenerativen Energiequellen fortschreiten. Miner würden so zum essenziellen Element einer grünen Stromversorgung werden.

Ist eine Energiewende ohne Miner zum Scheitern verurteilt?

Ohne Mining, so eine Kalkulation der Analysten, kann Solarenergie nur 40 Prozent der Netzkapazität bedienen „bevor sie Versorger zwingt, das Netz mit erheblichen Investitionen auszubauen, was wiederum die Strompreise erhöhen wird.“ Das Mining hingegen ermöglicht es Stromerzeugern „die Arbitrage zwischen Strom- und Bitcoin-Preisen abzuschöpfen“ und einen Überschuss an Solarenergie zu verkaufen.

Anders gesagt: Dank der Miner können die Produzenten von Solarenergie „fast die gesamte Kapazität des Netzes bedienen, ohne weniger profitabel zu werden.“

Es ist kontraintuitiv, aber sinnvoll: Je mehr grüne Energie die Stromversorger ins Mining stecken, desto höher wird der Anteil, den grüne Energien am gesamten Stromverbrauch einnehmen können. Und genau darum geht es doch, oder?

Offen bleibt nur eine Frage: Ab wann werden Energiepolitiker die Subventionierung von Bitcoin-Minern ins Programm aufnehmen?

Über Christoph Bergmann (2119 Artikel)
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19 Kommentare zu Bitcoin-Mining als Voraussetzung für eine vollständige Energiewende

  1. Sehr gute Übersetzung des wichtigen papers von square!
    Jetzt muss es nur noch jemand unseren Grünen erklären…

    • Grüne und Linke brauchen ein Feindbild, sie benötigen jemanden oder etwas, gegen den oder das sie kämpfen können. Sie kämpfen niemals für etwas, sondern nur gegen etwas, das ist der Sinn ihres ganzen Seins. Bitcoin ist erklärter Feind der Grünen, sie werden nicht zurückrudern und wissen, dass die Wähler einfache Wahrheiten lieben.

      • Kann es vielleicht sein, dass eher du ein Feindbild brauchst? Sowohl Grüne als auch Linke haben in den letzen Jahren bewiesen, dass sie Regierungsverantwortung seriös wahrnehmen können und nicht nur sinnlos gegen etwas kämpfen. Nimm mal deine ideologischen Scheuklappen ab.

      • Hm, das hier wäre aber doch mal etwas, dass das Potential und den Wert hätte, dass man sich mal mit den Grünen verbünden könnte, statt sich unnötigerweise zu bekämpfen, meinst Du nicht?

    • Na klar. => Bitteschön, ein erster Versuch dazu:
      https://www.energiezukunft.eu/erneuerbare-energien/wind/zweite-luft-fuer-alte-windraeder/
      (Kommentar vom 23.04.2021, 19:27:08)

  2. Bitte mal darüber nachdenken ob man miner z.B. in eine elektrische Warmwasseraufbereitung integrieren kann. Die „Abwärme“ des miners erwärmt das Wasser im Speicher, das ohnehin elektrisch erhitzt würde. So wird der Energiebedarf für das Mining auf ein Minimum reduziert, der Rest substituiert zu 100% eine ohnehin benötigte Energie.

  3. Hallo,
    habe auch schon im YouTube Kanal von ChicoCtypto einiges über Coins in der Energie Technologie gehört, mich aber nicht wirklich über entsprechenden Coins informiert.
    Kannst du Christoph vielleicht etwas zu entsprechenden Coins schreiben, sollen ja im Verhältnis zum Wachstumspotenzial ja extrem unterbewertet sein.

    MfG

    • Leider wird fürs Mining teure Spezialhardware benötigt. Diese ist nicht konstant, sondern altert recht schnell mit der Zeit und muss durch neue ersetzt werden, um mit der steigenden Hashrate mitzuhalten.
      Eine maximale Auslastung der Hardware ist somit erstrebenswert und ein ständiges abschalten des Miningvorgangs kontraproduktiv. Leider wird dem Thema hier keine wichtigkeit zugeordnet und nicht betrachtet. Demgegenüber wird eine Flexibilisierung des Strombedarfes als wichtiges Instrument zur Transformation hin zu erneuerbaren Energien und verzicht auf fossile Energieträger gegenübergestellt. Dies ist korrekt und erfordert nicht nur eine Digitalisierung hin zu einem Smart Grid, mehr Elektromobilität, da diese lastabhängig den Verbrauch und zukünftig über V2G auch die Erzeugung steuern kann. Aber auch eine Änderung der Gesetzeslage wird erforderlich sein, um einerseits flexible Strompreise an Endverbraucher weiterzugeben, verringerung der Abgaben und auch die Transformation und Speicherung/Abgabe der Energie darf nicht mit Steuern und Abgaben belastet werden, da diese jegliche zur Netzstabilisierung beitragen und Grundlastfähige fossile Kraftwerke durch Grundlastfähige Speicher ersetzen können.
      Aber wo bleibt nun die Flexibilisierung beim Mining und der Nutzen für die Energiewende und der Umstieg auf 100% erneuerbare Energien? Meiner Ansicht nach nirgends, da die Degradation der Mininghardware genau dies verhindert und eine Gewinnmaximierung beim Miningprozess angestrebt wird.

  4. Auf den ersten Blick liest sich der Vorschlag von Square wie klassisches Greenwashing. Es ist ja auch nur eine Vision, noch nicht allgemeine Realität. Das Problem dabei ist aber auch die reduzierte Auslastung – wenn ein Mining Rig nur bei überdurchschnittlich viel Wind arbeitet, vielleicht 20% eines Tages im Schnitt, sind die Kapitalkosten des Rigs logischerweise 5 mal so hoch wie die eines mit Kohlestrom arbeitenden 24h-Rigs. Abgesehen davon könnte es aber schon helfen, nur muss der Gesetzgeber das auch unterstützen. Bin ziemlich sicher, heutzutage in DE verirrt man sich bei einem Versuch, Mining direkt mit Solar- oder Windstrom zu koppeln, in einem Minenfeld. Und das wurde _nicht_ von den Grünen gelegt.

    Nee, BTC muss irgendwie einen Weg finden, von PoW wegzukommen. Bin auch nicht der einzige, der das so sieht – ich denke, der relative Aufstieg von Ethereum ist auch auf den PoS Ansatz und indirekt allgemein die Reformfähigkeit zurückzuführen.

    https://cointelegraph.com/news/ripple-co-founder-thinks-bitcoin-should-move-away-from-proof-of-work

    • Ja solange es nur ein Whitepaper bleibt, wäre es Greenwashing, und ohne Expertise aus den Erneuerbaren wäre das bei aller Begeisterung der Cryptowelt für grünen Bitcon auch nichts.

      Letzlich gehen aber die Ideen des Power-to-Gas, bzw. Power-to-heat, die sich die Ingenieure der Erneuerbaren gerade ausdenken genau in dieselbe Richtung:
      Also Überflussstrom vor Ort in etwas anderes wie z.B. künstliches Erdgas zu verwandeln. Das so erzeugte Erdgas wäre noch auf ganz lange Sicht nicht wirklich marktfähig, da durch die Herstellung viel teuer als natürliches Erdgas.
      Es lohnt sich aber scheinbar, da der Strom ansonsten einfach gar nicht genutzt wird und die Anlagen künstlich gedrosselt werden müssen, damit die Überlandleitungen nicht das Glühen anfangen.
      IMHO hätte die Cryptolösung durchaus das Potential, nicht beim blossen Greenwashing zu bleiben. Wenn die Erneurbaren da mitmachen und die Politik das nicht blockiert.

      Und das wäre alles viel besser um das 2050er CO-Ziel zu erreichen, als neue Nuklearanlagen zu bauen, wie das bspweise ein Bill Gates vorschlägt.

  5. Wow. Diese Idee hat mich ja schon in früheren Artikeln von Dir in Begeisterung versetzt. Jetzt fängt sie an zu leben, und macht gerade richtig Lust aufs Unternehmertum.

    Prinzipiell könnte man – für den Anfang einen – Container (z.B. auf Ebay) erwerben, und Windparkbetreibern ein Angebot machen, dass zu gut ist, um abgelehnt zu werden.

    Für den richtigen Anteil 😉 an erwirtschafteten Coins, könnte man prinzipiell das unternehmerische Risiko dafür übernehmen, so dass das Experiment für Betreiber von Windparks nahezu risikolos wäre – ich kann mir vorstellen, dass die Berührungsängste seitens der Erneuerbaren – und dort involvierten Investoren – aktuell noch sehr hoch sind.

    Aber der seit Auslaufen des EEG drohende Abbau von Windkraftkapazitäten, verbunden mit weitgehender Risikolosigkeit, wäre ja vielleicht auch hierzulande ein sehr verlockendes Angebot.

  6. Nochmal zu Deiner abschliessenden Frage im Artikel, Cristoph:
    Ich glaube, dass das verlockende für die Energiepolitiker (aller Parteien) hier darin bestünde, dass das mittelfristig zu einem Abbau der Subventionen, bei gleichzeitiger Energiewende führen kann. Mithin bräuchte man dafür gar keine Unterstützung von seiten der Politik. Nur blockieren sollten sie die Idee halt nicht.

  7. Also ich bin nicht so ganz überzeugt. Ich hasse zwar auch die Diskussion vom sinnlosen Stromverbrauch, da ich eben einen Sinn sehe und man das auch mit dem Resourcenverbrauch des weltweiten Bankensystem gegenrechnen müsste. Ich sehe aber die Gefahr, dass Mining dann für die Energieunternehmen profitabler ist als den Strom für andere Zwecke zu verkaufen, wofür man dann ja auch noch Stromnetze bauen müste. Ich würde befürchten, dass Strom dann mit steigenden Cryptopreisen immer teurer würde…

    • Im Moment ist Strom fürs profitable Mining in Deutschland eigentlich bereits zu teuer, obwohl Du ihn als Deutscher Bürger ja noch gut bezahlen kannst.
      Falls aber der BitcoinPreis tatsächlich mal schneller ansteigen sollte, als das Halving die Miningerträge wieder weg nimmt, dann wären Windkraftanlagen deutlich einfacher regulatorisch zu behandeln als Privathaushalte, die dann ja ebenfalls mehr minen würden (siehe Christophs Abchasienbeispiel).
      Prinzipiell würde es schon reichen, solche Miningcontainerbetreiber regulatorisch zu verpflichten, einen minimal höheren Preis für den Strom zu zahlen als normale Verbraucher.

      • Andres // 1. Mai 2021 um 15:12 //

        Entschuldigung, ich meinte natürlich einen niedrigeren Preis für den Strom.
        Für einen Strom der Überkapazitäten der Produktion abbaut, aber nicht garantiert zur Verfügung steht.

        Ähnlich wie Rechenzentrumsbetreiber ihre Serverüberkapazitäten manchmal für niedrigere Preise verkaufen, verbunden mit der Einschränkung, dass diese bei einem höherem Bedarf regulärer Kunden schnell entzogen werden können. Das würde m.E. hier die richtigen Anreize setzen.

  8. Ich finde diese neue Perspektive von Bitcoin als flexiblem Verbrauch erneuerbarer Energieüberschüsse ja prinzipiell spannend und richtig. Bei allem Optimismus bin ich aber vor allem beim Ausgleich von Windenergieüberschüssen skeptisch. Wie schon im Artikel angesprochen ist gerade Windenergie sehr schwer vorherzusagen. Meines Wissens nach halbwegs verlässlich für die nächsten 15 min. Bei Solarerträgen ist die Abweichung von Ertrag und Verbrauch für einen wesentlich längeren Zeitraum möglich und das Szenario glaube ich realistischer. Nachdem ich mich mit Mininggeräten aber selbst wenig auskenne würde mich interessieren wie flexibel der Betrieb hier gestaltet werden könnte? Wäre es denkbar, dass Geräte mehrmals pro Tag oder sogar Stunde ein- und ausgeschaltet werden?

    • Hm, genau weiss ich es leider auch nicht. Aber warum sollten Mininggeräte sich nicht wie Rechner in einen Sleepmodus versetzen lassen, in dem der Verbrauch sehr niedrig ist und der sehr schnell hochfahren kann. Ggfls. dauert sogar das Booten bei ASICs nicht so lange.

      Vielleich könnte jemand mit entsprechenden Equipment hier mal von seinen Erfahrung berichten.

      Das wären aber sicher alles Dinge die man sich vorher gründlich anschauen müsste. Das Whitepaper ist ja jetzt nur der Anfang …

    • Was für die Windkraft spricht ist, dass dort gerade die Förderung durch EEG wegfällt. Solar hat da noch ein paar Jahre vor sich.
      Z.T. können Windkraftaltanlagen dann nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden und aufgrund der neuen Regel jetzt 1500m Abstand zu Wohnhäusern zu halten, aber nicht durch neue Anlagen ersetzt werden.

      Insofern ist das Interesse bei Betreibern von Windkraftanlagen eventuell größer als bei Solarbetreibern.

      Und ich denke, dass das Brett, das man bei den Erbeuerbaren bohren müsste, deutlich dicker als hier ist. Gerade wegen Bitcoins Image als Energiefresser. Wie Christoph treffend geschrieben hat, ist der Effekt erstmal kontraintuitiv und nicht ganz so leicht zu erklären.

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