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Das „E“ von ESG: Der tatsächliche Energieverbrauch von Bitcoin

Investoren beginnen, Investitionen in digitale Vermögenswerte genauso zu analysieren wie alle anderen Portfolio-Anlagen. Damit unterliegen digitale Assets ESG-Überlegungen von institutionellen Investoren. Christopher Bendiksen, Bitcoin Research Lead bei CoinShares, beleuchtet relevante "E"-Aspekte.

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© Nuthawut / stock.adobe.com

Das „E“ von ESG, der Energieverbrauch von Bitcoin und seine indirekten Auswirkungen auf die Umwelt waren schon immer Diskussionsthema. Angefangen von den bescheidenen Anfängen in den frühen Forenbeiträgen von Satoshi bis hin zu seinem jüngsten Höhepunkt als Thema einer Anhörung vor dem Repräsentantenhaus der USA oder der kürzlich stattgefunden Proof-of-Work Diskussion in Europa.

Coinshares entwickelte umfassendes Datenmodell
Ein Großteil der Debatte zu diesem Thema basierte bis dato jedoch auf eher qualitativen und anekdotischen Belegen. Einzelne seltene Versuche, die Emission zu quantifizieren, blieb meist oberflächlich. "Vor diesem Hintergrund haben wir ein umfassendes Datenmodell entwickelt, um sowohl den Stromverbrauch als auch die Kohlenstoffemissionen in den wichtigsten Ländern und Regionen zu erfassen. Dabei war unser Ziel, die Entwicklung und auch die Diskussion auf diesem Gebiet fundiert voranzubringen, aber auch Investoren mehr Klarheit und Transparenz zu bieten", unterstreicht Christopher Bendiksen, Bitcoin Research Lead bei CoinShares. Im Folgenden erläutert er die Vorgangsweise seines Hauses.

Die Grundlagen: Bitcoin und Proof-of-Work
Bitcoin ist ein Abwicklungssystem wie FedWire, es ist kein Zahlungsaggregator wie Visa. Immer wieder wird Bitcoin mit Visa, MasterCard oder PayPal verglichen. Hier liegt der Fehler für das mathematische Missverständnis. Die Energiekosten von Bitcoin werden durch seine Transaktionen geteilt und dann mit etwas verglichen, das er nicht ist. Bitcoin fügt etwa alle zehn Minuten neue Transaktionen zu seinem Hauptbuch hinzu. Diese Blöcke, die dem Transaktionsdatensatz hinzugefügt werden, werden Block genannt und bilden eine immer länger werdende Kette (Chain), die die gesamte Transaktionsgeschichte von Bitcoin enthält. Beim Hinzufügen von Blöcken kommt die Elektrizität ins Spiel. Bitcoin verwendet Elektrizität für einen einfachen Zweck: Um auf der Grundlage einer objektiven, vom System selbst unabhängigen Berechnungsmethode zu verifizieren, ob zwischen zwei Blöcken Zeit verstrichen ist. Damit wird sichergestellt, dass die zeitliche Reihenfolge der Blöcke in der Blockchain korrekt ist, ohne dass es dazu einer zentralen Zeiterfassung bedarf. Die Technik, mit der dies erreicht wird, nennt sich Proof-of-Work.

Gemeinsamkeit von Elektroautos und Bitcoin
Entscheidend ist, dass Bitcoin, wie Elektroautos auch, so klimafreundlich ist wie die Elektrizität, mit der man ihn füttert. Das bedeutet, dass in einer Umgebung mit 100 Prozent erneuerbaren Energie, Bitcoin zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien betrieben wird. Die Effizienz der Mining Hardware war daher der Startpunkt für die Analyse von CoinShares. Eine fehlerhafte Bewertung der Hardwareeffizienz führt zu einer direkt proportionalen Fehlergröße bei der Schätzung des Stromverbrauchs. Anhand eines Bottom-Up-Ansatzes simulierte man die Gesamtsumme aller Hardwareeinheiten, die derzeit zur Gesamtleistung beitragen. Dieser Ansatz steht im Gegensatz zu den meisten bisherigen Untersuchungen, denen oftmals ein Top-Down-Ansatz zugrunde liegt. Dabei werden einzelne Mining-Einheiten und ihre Effizienz-Rate als repräsentativ für das gesamte Netzwerk herangezogen.

Wichtige Unterschiede
Ein weiterer wichtiger Unterschied liegt darin, dass CoinShares am Ende die von Bitcoin-Minern eingesparten Emissionen abgezogen hat. Diese eingesparten Emissionen stammen aus der Nutzung der thermischen Energie bei so genannten Fackelverbrennungen auf Ölfeldern. Bitcoin-Miner nutzen die sonst durch die unvollständige Verbrennung in die Atmosphäre entweichenden Methangase und wandeln diese in elektrische Energie zum Mining um. Dadurch werden CO2-äquivalente Emissionen eingespart. Bei der Analyse hat man auf diverse Datensätze zurückgegriffen. Neben hauseigenen Research-Daten nutzte man  öffentlich zugängliche Datensätze von CoinMetrics sowie Canaan und Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).

Energiequellen des Bitcoin-Netzwerks

Quelle: CoinShares Research

Die regionale Verteilung ist in der Betrachtung des Emissionsprofils von Bedeutung. Zudem kombinierte man für die Analyse mehrere Datenquellen. Für die Standorte und Betriebsgrößen, konnte man auf öffentliche Quellen zugreifen und gemeinsam mit Daten von Minern nutzen, die CoinShares auf Anfrage zur Verfügung gestellt wurden. Weitere Quellen waren Daten des Cambridge Center for Alternative Finance und das Foundry USA Pool. Die von CoinShares erfassten Standorte repräsentieren am Ende 3,3 Gigawatt (GW) des Gesamtverbrauchs beziehungsweise 32 Prozent des geschätzten Bitcoin-Netzwerkbedarfs (10,3 GW) für den Monat Dezember 2021. Dabei hat man den einzelnen Mining-Regionen individuelle Werte in Bezug auf ihre Kohlenstoffintensität zugeordnet.

Monatliche Emissionen (MT CO2) je Mining-Region; annualisiert

Ermittlung des Fußabdrucks von Bitcoin-Beständen
Mit CoinShares Daten kann man heute die Bitcoin-Emissionen mit anderen energieintensiven Technologien und Industrien vergleichen. Zudem kann man die Menge an Emissionsgutschriften ermitteln, die zur Kompensation des Fußabdrucks von Bitcoin-Beständen bei der Verwahrstelle pro Zeiteinheit zu kompensieren ist. Abhängig von der Datenqualität, kann das Modell auch die Zeitreihen von Emissionen nach Region, Emissionen nach Brennstoff, Stromverbrauch nach Region sowie den Stromverbrauch nach Energiequelle bewerten.

Fazit: geringer Energieverbrauch, gemessen am weltweiten
Das Modell zeigte, dass der aktuelle Energiebedarf von Bitcoin gemessen an dem weltweiten Energie-Bedarf verschwindend gering ist. Der Bitcoin verbraucht etwa 0,08 Prozent der globalen jährlichen Energie. Verglichen mit den 162.194 Terawattstunden (TWh), die im Jahr 2020 weltweit verbraucht werden, ist der Gesamtverbrauch von Bitcoin im Jahr 2021 mit 89 TWh minimal. Bei einer Netto-Emissionsrate von 39 Mio. t CO2e im Jahr 2021 machen die Gesamtemissionen von Bitcoin nur rund 0,08 Prozent der globalen Gesamtemissionen von 49.360 Millionen Tonnen CO2e im Jahr 2016 aus. Insgesamt scheint dies für CoinShares ein sehr geringer Preis für ein offenes, zuverlässiges und zensurfreies Währungssystem für die gesamte Menschheit zu sein. (kb)

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