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Kein digitales Gold, sondern digitales Rindfleisch?

Heilige Kuh an einem indischen Strand. Bild von Kandukuru Nagarjun via flickr.com. Lizenz: Creative Commons

Wissenschaftler untersuchen, wie nachhaltig das Bitcoin-Mining ist. Dazu setzen sie die Wertschöpfung ins Verhältnis zu den Klimakosten. Das Ergebnis ist überraschend – aber nur begrenzt aussagekräftig.

Ende September erschien eine interessante wissenschaftliche Arbeit zu den Klimaschäden des Bitcoin-Minings.

Drei Forscher der University New Mexiko – Benjamin Jones, Andrew Goodkind und Robert Berrens – kalkulieren die Klimaschäden, die je neu geschürftem Bitcoin entstehen und vergleichen diesen Wert mit dem anderer Güter.

Ihr Ergebnis ist, dass Bitcoin um ein vielfaches klimaschädlicher als Gold ist und eher mit Rindfleisch oder Benzin zu vergleichen wäre. Der Weg zu diesem Ergebnis ist interessant.

Doch wenn man einen meiner Meinung nach schiefen Vergleich gerade rückt, wird Bitcoin zu einem der am wenigsten klimaschädlichen Produkt überhaupt.

Es lohnt sich, diesen Artikel zu Ende zu lesen.

Drei rote Flaggen

Im Grundsatz fragen die Forscher, ob Bitcoin nachhaltig ist, und versuchen, dies mithilfe von drei Kriterien zu beantworten:

1. Steigt oder sinkt der Schaden, der je Produkteinheit – ein Bitcoin – für das Klima entsteht?
2. Gibt es Phasen, in denen die Schäden fürs Klima den Preis einer Einheit übersteigen?
3. Wie hoch ist der Klimaschaden je produziertem Dollar neuer Werte?

Diese Kriterien bieten die Forscher als „rote Flaggen“ an, um „den sich abzeichnenden Klimaschaden einer aufstrebenden Branche“ zu erkennen. „Sie signalisieren, ob es nötig ist, etwas zu ändern,“ beispielsweise die regulatorischen Auflagen für Miner oder, in letzter Instanz, den Konsensalgorithmus von Bitcoin.

Wenn der Bitcoin-Preis steigt, steigt der CO2-Ausstoß

Man kann über den Sinn des ersten Kriteriums streiten. In der herkömmlichen Industrie, die Kabel, Microchips, Autos oder Kilowattstunden herstellt, kann man erwarten, dass die Klimaschäden je Einheit im Zuge der Energiewende sinken.

Nun ist Bitcoin aber ein Wertspeicher und kein Produkt. Als technische Einheit kann ein Bitcoin einen Dollar speichern oder eine Million Dollar. Zu Beginn des Untersuchungszeitraums der Studie, im Januar 2016, war ein Bitcoin etwa 400 Dollar wert; zum Ende des Zeitraums, im Dezember 2021, waren es etwa 50.000.

Da der Ertrag der Bitcoin-Miner nicht mit der Anzahl geschürfter Coins skaliert, sondern mit dem Preis, überrascht das Ergebnis der Forscher nicht wirklich: Sie erkennen einen steil ansteigenden Klimaschaden je geschürften Bitcoin. „Anstatt zu sinken, wenn die Branche reift, steigt der Klimaschaden je neu geschürftem Coin.“ Ein Bitcoin, der 2021 geschaffen wurde, „verursachte 126 Mal mehr CO2-Emissionen als ein BTC, der 2016 geschürft wurde. Die Emissionen stiegen von 0,9 auf 113 Tonnen CO2 je BTC.“

Das ist, Verzeihung, reichlich banal. Natürlich braucht man mehr Strom, um 2021 einen Bitcoin zu erzeugen als 2016. Das ist ein Kernmechanismus des Systems. Und solange noch fossile Energien im Spiel sind, ist es unvermeidbar, dass dadurch auch die Klimaschäden steigen.

Die viel wichtigere Frage ist daher: Wie ist die Bilanz je Dollar?

Die sozialen Kosten des CO2 im Mining

Die Forscher berechnen dafür einen Wert, den man „Social Cost of Carbon“ nennt, SCC, zu Deutsch: gesellschaftliche Kosten von CO2. „SCC ist der geschätzte Wert des monetären Schadens, der entsteht, wenn man eine weitere Tonne CO2 emittiert … aus der Perspektive von Politik und Regulierung ist SCC ein Schlüssel-Parameter, um die sozialen Kosten von energieintensiven Produkten oder Dienstleistungen zu evaluieren.“

Berechnet wird der SCC, indem man die geschöpften Werte mit der durch die Produktion verursachten Emissionen vergleicht. Bei Bitcoin setzen die Forscher die geschöpften Werte mit dem Marktpreis neu geschürfter Bitcoins gleich.

Die Dollar-Kapazität als Wertspeicher ist also die Wertschöpfung des Bitcoin-Minings. Behanlten wir das im Kopf.

Die Klimakosten je Dollar Wertschöpfung basieren auf Schätzungen, wie viel Strom die Miner verbrauchen und wie hoch der Anteil emissionsfreier Energien dabei ist.

Im Jahr 2020 habe das Mining, kalkulieren die Wissenschaftler, rund 75 Terawattstunden Strom gekostet. Das ist deutlich mehr, als Österreich im selben Zeitraum verbraucht hat. 2021 blieb der Verbrauch etwa auf diesem Niveau.

Das Emissionsprofil von Bitcoin hat sich in den vergangenen Jahren leider verschlechtert. Lange war es relativ günstig, da ein großer Teil der Miner durch chinesische Wasserkraft betrieben wurde. Als China dann Mining vollständig verbot, wurde Wasserkraft zum Teil durch Kohlekraft ersetzt. Die Forscher gehen daher davon aus, dass heute nur 39 Prozent des Minings Strom aus erneuerbaren Quellen beziehen.

Das Verhältnis von Marktwert und Klimaschaden

Das Ergebnis ist nun das folgende: Im Durchschnitt verursachte jeder zwischen Januar 2016 und Dezember 2021 geschürfte Bitcoin eine SCC von 35 Prozent des Marktpreises. Ein Dollar Wertschöpfung beinhaltet 35 Cent Klimaschaden.

Dieser Wert schwankt natürlich stark. 2016-2018 war er fast durchgehend unter 25 Prozent, oft auch unter 20 oder 15. Zwischen 2018 und 2020 explodierte der SCC auf meist mehr als 50 Prozent, um danach, nach dem rapiden Anstieg des Preises, wieder auf 25 Prozent zu sinken. 2021 blieb die SCC-Rate durchgehend in dieser Größenordnung.

In konkreten Zahlen verursachte jeder Bitcoin, der 2021 geschürft wurde, einen Klimaschaden von 11.314 Dollar. Allein 2021 habe das Mining einen Klimaschaden von 3,7 Milliarden Dollar angerichtet, insgesamt, von 2016 bis 2021, belaufe sich der Schaden auf 12 Milliarden Dollar.

Dabei gab es Phasen, in denen der verursachte Klimaschaden den Marktpreis eines Bitcoins überschritt. 2020 war dies an einem Drittel der Tage der Fall; von 2016 bis 2021 an 6,4 Prozent aller Tage; 2021 und 2022 an keinem einzigen Tag.

Die Forscher räumen ein, dass das Fundament ihrer Studie zum Teil löchrig ist. Denn die SCC des Minings hängt entscheidend von der beanspruchten Energiequelle ab. Und für diese gibt es keine verlässlichen Daten, sondern lediglich Schätzungen. Diese reichen von einem Anteil erneuerbarer Energien von 25,1 über 39 bis zu 73 Prozent.

Daher ergänzen die Forscher ihr Modell von 39 Prozent erneuerbare Energien um eines mit 63 Prozent. Dies würde den Klimaschaden auf etwa zwei Drittel begrenzen, womit er über den Zeitraum 2016-2021 bei etwa 23 Prozent des Marktwertes läge, in den Jahren 2021 und 2022 bei etwas über 15 Prozent.

Danach kommen sie zu dem Teil der Analyse, den ich am interessantesten finde.

Kein digitales Gold – digitales Rindfleisch

Um diese Anteile zu „kontextualisieren, vergleichen wir sie mit anderen relevanten Rohstoffen und Produkten.“ Etwa mit den verschiedenen Arten von Elektrizität (Wind, Solar, Nuklear, Erdgas, Kohle, Wasser), mit Rohöl und Benzin, Automobilen (SUV und Mittelklasse), Fleisch (Hühnchen, Schwein, Rind) und Metallen (unter anderem Kupfer, Platin, Gold).

Seid ihr auch schon gespannt, wie Bitcoin im Vergleich zu diesen Gütern und Produkten abschneidet? Schaut selbst!

Mit einem durchschnittlichen Klimaschaden von 35 Prozent des Marktwertes rangiert Bitcoin in einer Liga mit Rindfleisch, Erdgas und Benzin. Das Mining ist damit „substanziell schädlicher“ als Güter wie Hühnchen, Schweinefleisch und emissionsfreie Energiequellen wie Solar, Wind und Kernkraft.

Am schockierendsten dürfte der Vergleich mit Gold ausfallen: Dieses hat eine SCC-Rate von 4 Prozent, womit Bitcoin, das digitale Gold, zwischen 2016 und 2021 beinah neun Mal so klimaschädlich je Dollarwert war. Daher titeln die Forscher auch, Bitcoin sei näher an „digitalem Benzin als digitalem Gold.“

Damit das Mining von Bitcoin ebenso wenig umweltschädlich wird wie das von Gold, müsste der Anteil erneuerbarer Energien drastisch erhöht werden. Für den gesamten Zeitraum müsste er auf 93,4 Prozent – einschließlich Kernkraft – steigen.

Ein schiefer Vergleich

Man muss an dieser Stelle anmerken, dass die Untersuchung einen reichlich schiefen Vergleich zieht. Denn Bitcoin, das System, hat einen viel höheren Wert als die neu geschürften Coins.

Die Forscher nehmen den Marktpreis von Bitcoin als Indikator für die Wertschöpfung je Coin. Der Wert, der im Mining entsteht, ist also ein Zugewinn an Kapazität des Systems Bitcoin, Kaufkraft oder Werte zu speichern. Ein 2016 geschürfter Coin schöpfte daher viel weniger Werte als 2021.

Aber was ist mit dem Coin seitdem passiert? Seine Kapazität als Wertspeicher blieb ja nicht bei 400 Dollar, sondern stieg, zum Stand heute, um mehr als 19.000 Dollar. In der Betrachtung der Forscher wären diese 19.000 Dollar je Coin ebenfalls eine Wertschöpfung – die ohne einen Cent Klimaschaden entstand.

Insgesamt stieg die Marktkapitalisierung von Bitcoin von 6,5 Milliarden Dollar Anfang 2016 auf 900 Milliarden Dollar Ende 2021. Die Wertschöpfung als Wertspeicher beträgt im Untersuchungszeitraum also 893,5 Milliarden Dollar. Dem steht ein Klimaschaden von 12 Milliarden Dollar gegenüber – etwa 1,3 Prozent.

So gesehen ist Bitcoin also bereits heute sehr viel umweltfreundlicher als Gold und rangiert in einer Liga mit Wind-, Wasser- und Kernkraft.

Über Christoph Bergmann (2410 Artikel)
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4 Kommentare zu Kein digitales Gold, sondern digitales Rindfleisch?

  1. RALF Knobloch // 6. Oktober 2022 um 17:00 // Antworten

    Sehr gute Ausarbeitung und Aufbereitung.

  2. Das ist, Verzeihung, reichlich banal. Natürlich braucht man mehr Strom, um 2021 einen Bitcoin zu erzeugen als 2016.

    Da würde ich jetzt nicht einfach so drüber weggehen. Das Argument, dass der jetzige Verbrauch an Strom in Zukunft stark steigen wird, ist erstmal ein gewichtiges Argument, wenn es denn für die Zukunft stimmt.

    the overall network hash rate increases, endogenously raising the computational difficulty required to correctly guess the target hash, thereby increasing the overall energy use of mining activity29.

    Allerdings ist die Verantwortung dabei in der Difficulty zu sehen – wie es die Autoren der Studie machen – grundfalsch.
    Die Difficulty setzt mittelfristig Anreize zum Bauen effizienterer Hashengines, keine Anreize dazu, über die Zeit mehr Energie zu verschwenden (ausser es gibt sie massiv subventioniert quasi zum Nulltarif).
    Sobald der Strompreis zu hoch ist – wie hierzulande – wird gar nicht mehr gemined, oder höchstens mit selbsterzeugtem Strom (zum quasi Nulltarif).

    Ein steigender Bitcoinpreis hingegen kann durchaus Anreize zu mehr Energieverschwendung durch Miner setzen (auch wenn die Grafik der Forscher das erstmal nicht ganz zu spiegeln scheint).

    Insofern wäre wissenschaftlich mal die Frage interessant, ob und wo das System seine Balance (Zwischen $Wert, Difficulty und Strompreis) findet.

  3. Zweifelhaft finde ich, dass die Forscher durch den Wegfall von China einen starken Ausfall an Erneuerbaren im Mining schätzen, wo die bisherige Argumentationlinie von Gegenern stark beschworen hat, Bitcoin sei so dreckig, da es in China mit Kohlestrom betrieben würde. Ich kenne die echten Anteile jetzt auch nicht, aber mit der Annahme Miner in China benutzten (wahlweise Wasserkraft oder Kohlestrom) kann man scheinbar das ganze Modell der Schätzung stark in ein bestimmte politische Richtung drücken. Das macht so eine Schätzung wissenschaftlich leider eher nutzlos.

  4. Treffsicher eine wissenschaftliche- als Pippi-Studie entlarvt, (frei nach Pippi Langstrumpf: Ich mach‘ die Welt wie sie mir gefällt) und das in einem, kleinen Absatz am Schluß. Bravo Christoph.

    Ich frage mich ja bestimmt nicht als einzigster, wie es mit dem Mining weitergeht – so die nächsten zehn, zwanzig Jahren. Das Halfing alle vier Jahre reduziert die Miningerlöse schon beträchtlich. Eine Verdopplung des Bitcoinpreises ist praktisch zwingend erforderlich, ansonsten geht es rapide runter mit den Gewinnen.

    Vom vorletzten zum letzten Halfing gab es noch eine Verzwanzigfachung. Diesmal war es nur noch das vierfache. Nach dem nächsten Halfing im Jahr 2024 kann es schon passieren, dass es keine Verdoppelung mehr geben wird. Ab dann wird sich die Miningindustrie grundlegend verändern.

    Viele Firmen werden pleite gehen und ihre Unmengen an Mining-Rigs verramschen. Bitmain wird die Preis verzehnteln, um überhaupt noch neue Geräte verkaufen zu können. Einen Antminer mit 1000TH/s für zweihundert Euro. Es wird den Minern aber nix helfen. Geld verdienen wird nur noch der, der Zugang zu kostenlosem Strom hat, oder gar Geld dafür bekommt, dass er Strom abnimmt.

    Spätetens dann ist fossiler Strom komplett raus. Gemint wird nur noch mit erneuerbarem überschüssigem Strom, von dem es in Zukunft Unmengen geben wird. Um die Primärenergie mit erneuerbarer zu ersetzen, muss das was es jetzt schon gibt, mindestens verfünffacht werden.

    Dann wird Bitcoin nicht mehr die Umweltsau sein, sondern ein höchstwillkommene Überstromverwerter.

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