Der Wasserverbrauch von Bitcoin: Eine neue Umweltbedrohung?

Bitcoin, die weltweit führende Kryptowährung, steht aufgrund der energieintensiven Natur seines Mining-Prozesses seit langem im Hinblick auf seine Umweltauswirkungen unter Beobachtung.

Seit seiner Einführung im Jahr 2008 wurde Bitcoin noch nie gehackt. Die strenge Sicherheit, die durch den Proof-of-Work (PoW)-Konsensmechanismus gewährleistet wird, verleiht der Kryptowährung einen Mehrwert.

PoW ist jedoch energieintensiv und basiert auf komplexen kryptografischen Algorithmen, die eine enorme Rechenleistung erfordern.

Die weltweite Beliebtheit von Bitcoin (BTC) hat dazu geführt, dass der Energieverbrauch seines Netzwerks am 7. Dezember bei 147,61 Terawattstunden pro Jahr lag, was nach Angaben der Universität nahe dem jährlichen durchschnittlichen Energieverbrauch von Ländern wie Polen, der Ukraine und Malaysia liegt von Cambridge.

Der PoW-Konsensmechanismus von Bitcoin ist zu einer unveränderlichen Sicherheitsgarantie geworden, aber einige sehen darin einen Umweltalbtraum.

Während die Bitcoin-Mining-Industrie zunehmend auf erneuerbare Energiequellen umsteigt, um diese Bedenken auszuräumen, deuten neue Studien nun auf ein weiteres ökologisches Problem hin: den hohen Wasserverbrauch des Krypto-Minings.

Der Wasserhunger des Bitcoin-Mining wächst

Eine aktuelle Studie mit dem Titel „Bitcoins wachsender Wasser-Fußabdruck“, verfasst von Alex de Vries – einem Datenanalysten und Forscher an der Vrije Universiteit Amsterdam und der De Nederlandsche Bank (DNB) – kam zu dem Ergebnis, dass der Wasserverbrauch von Bitcoin das Potenzial hat, die Umwelt zu schädigen.

Die Bitcoin-Mining-Branche ist jedes Jahr gewachsen und erreicht weiterhin neue Rekord-Hash-Raten. Dieser Trend wird sich fortsetzen, da der Preis von BTC steigt.

Wie bei jedem Computer ist die Kühlung unerlässlich, damit Mining-Geräte optimal funktionieren.

Bitcoin-Mining-Rigs verfügen über Hunderte von Maschinen, die sehr hohe Temperaturen erreichen, während sie versuchen, die komplexen mathematischen Herausforderungen zu lösen, die PoW mit sich bringt.

Wasser wird häufig für Kühlsysteme und Luftbefeuchtungssysteme verwendet. Darüber hinaus kann Wasser indirekt zur Stromerzeugung genutzt werden.

In der Studie heißt es: „Der Wasser-Fußabdruck von Bitcoin ist im Jahr 2021 im Vergleich zu 2020 deutlich um 166 % gestiegen.“

De Vries räumt ein, dass die Quantifizierung des direkten Wasser-Fußabdrucks aufgrund begrenzter öffentlicher Informationen schwierig ist. Anhand der abgerufenen Daten, die den direkten und indirekten Wasserverbrauch kombinieren, schätzt er jedoch, dass der gesamte jährliche Wasser-Fußabdruck für US-amerikanische Bitcoin-Miner zwischen 93 und 120 Gigaliter (GL) liegen könnte, was dem durchschnittlichen jährlichen Wasserverbrauch von rund 300.000 US-Haushalten entspricht.

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Darüber hinaus baut Riot Platforms, einer der größten Bitcoin-Miner der Welt, eine neue Mining-Anlage in Texas, die laut de Vries den gesamten Wasser-Fußabdruck auf 121,2–147,8 GL erhöhen wird.

Basierend auf allen gesammelten Daten sagte de Vries gegenüber der BBC, dass jede Bitcoin-Transaktion im Durchschnitt genug Wasser verbraucht, um ein Schwimmbad im Hinterhof zu füllen. Wie er in seiner Studie darlegt:

„Da das Netzwerk im Jahr 2020 113 Millionen Transaktionen und im Jahr 2021 96,7 Millionen Transaktionen abwickelte, belief sich der Wasser-Fußabdruck pro auf der Bitcoin-Blockchain verarbeiteter Transaktion in diesen Jahren auf 5.231 bzw. 16.279 L.“

Darüber hinaus sagte de Vries gegenüber der BBC, dass bei jeder Bitcoin-Transaktion schätzungsweise sechs Millionen Mal so viel Wasser verbraucht wird wie bei einem typischen Kreditkartendurchzug. Die Aussage basierte auf Daten aus einem anderen aktuellen Bericht mit dem Titel „Der Wasser- und CO2-Fußabdruck von Kryptowährungen und konventionellen Währungen“. Nach seinen Berechnungen verbrauchen herkömmliche bargeldlose Transaktionen etwa 2,6 Milliliter Wasser.

De Vries stellt außerdem eine umstrittene Lösung für den hohen Ressourcenverbrauch von Bitcoin vor: die Änderung seines Validierungsprotokolls von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake (PoS).

Ethereum hat kürzlich diese entscheidende Änderung vorgenommen und seinen Energiebedarf um 99 % reduziert. Damit verbunden war jedoch ein unvermeidbarer Aufwand: die Zentralisierung. Einer der zentralen existenziellen Werte von Bitcoin besteht darin, dezentral und unabhängig von jeder dominierenden Partei zu bleiben.

Sind die Kosten pro Transaktion wirklich korrekt?

Für den ClimateTech-Investor Daniel Batten ist diese Studie voreingenommen, da de Vries Mitarbeiter der DNB, der niederländischen Zentralbank, ist. Als Latte angegeben auf X (ehemals Twitter):

Warum zum @BBC News Artikel über Bitcoin und Wasser ist ein Denkmal journalistischer Faulheithttps://t.co/BRGRXzAeBW

Am Tag, nachdem der Independent die Ergebnisse einer hochwertigen unabhängigen Studie zu Bitcoin veröffentlicht hat, veröffentlicht die BBC die Junk-Wissenschaft eines bekannten Anti-Bitcoin-Lobbyisten mithilfe von…

— Daniel Batten (@DSBatten) 29. November 2023

Batten ist gegen de Vries‘ Lösung, Bitcoin auf PoS umzustellen, und sagt gegenüber Cointelegraph:

„Der Energieverbrauch von Bitcoin hat das Potenzial, für sich genommen eine positive Umweltexternalität zu sein, da dieser Energieverbrauch überwiegend nachhaltig und hochflexibel ist, Anreize für die Entwicklung erneuerbarer Energien schafft (untermauert durch Forschung und jetzt quantifiziert) und begrenzte und ungenutzte Energie nutzt, die andere nicht nutzen können.“ Dies stabilisiert die Schwankungen erneuerbarer Energien in den Netzen und ermöglicht uns, was am wichtigsten ist, die Reduzierung des Methanausstoßes. PoS-basierte Blockchains haben keinen dieser potenziellen Anwendungsfälle.“

Batten wies auch darauf hin, dass die Universität Cambridge zuvor argumentiert habe, dass die Kritik an Bitcoin auf der Grundlage der angeblichen Energiekosten pro Transaktion nicht ganz zutreffend sei, da „der Transaktionsdurchsatz (d. h. die Anzahl der Transaktionen, die das System verarbeiten kann) unabhängig vom Stromverbrauch des Netzwerks ist.“ . Das Hinzufügen weiterer Mining-Geräte und damit ein höherer Stromverbrauch wird keinen Einfluss auf die Anzahl der verarbeiteten Transaktionen haben.“

Darüber hinaus könnte eine Transaktion auf der Bitcoin-Blockchain Hunderte von Zahlungen umfassen oder „Milliarden zeitgestempelter Datenpunkte unter Verwendung offener Protokolle darstellen“.

Er argumentierte, dass die Messung des Wasserverbrauchs pro Transaktion daher ebenfalls irreführend sein könnte.

De Vries sagte gegenüber Cointelegraph, dass es sich bei dem Indikator lediglich um „eine Effizienzmetrik handelt, die den durchschnittlichen Wasserverbrauch pro auf der Bitcoin-Blockchain verarbeiteter Transaktion für die Jahre 2020 und 2021 erfasst.“

Batten behauptete auch, dass in den Berichten von de Vries keine aktuellen Studien über die Nutzung erneuerbarer Energien durch Bitcoin oder ähnliche positive Aspekte des Krypto-Minings berücksichtigt wurden.

Bitcoin-Mining kann Ländern mit Wasserknappheit helfen

Es ist unbestreitbar, dass das Bitcoin-Mining viel Energie erfordert. Jeder industrielle Prozess, der Energie verbraucht, hat einen Wasserverbrauch zur Folge. Im Gegensatz zu vielen anderen Branchen ist das Bitcoin-Mining jedoch ortsunabhängig. Daher können Bitcoin-Miner praktisch überall dort arbeiten, wo Strom und Internet verfügbar sind.

Batten zeigt in seinem Blog, wie Bitcoin-Mining theoretisch tatsächlich Ländern helfen könnte, die unter Wasserknappheit leiden, und weist darauf hin, dass Schätzungen zufolge bis 2040 fast 20 Länder unter hoher oder extrem hoher Wasserknappheit leiden werden.

Der Nahe Osten und Nordafrika gehören zu den trockensten Gebieten der Erde. In dieser Region ist die Situation extrem: In den letzten 30 Jahren ist die Niederschlagsmenge stetig zurückgegangen, was dazu geführt hat, dass die Länder mehr Wasser verbrauchen, als sie erhalten.

Wie David Hannah, Professor für Hydrologie an der Universität Birmingham, gegenüber CNBC sagte, verfügt der Nahe Osten „über sehr begrenzte konventionelle Wasserressourcen, und einige der Grundwasserressourcen sind salzhaltig.“

Diese Länder haben mit der Entsalzung begonnen, aber die Herstellung von Trinkwasser durch dieses Verfahren ist teuer und energieintensiv.

Natürlich ist der Nahe Osten die Region, die am stärksten auf Entsalzung angewiesen ist. Die Industrie ist für das Überleben der Bewohner von entscheidender Bedeutung, daher haben Länder wie die Vereinigten Arabischen Emirate ehrgeizige Pläne für den Betrieb dieser Entsalzungsanlagen. Die VAE sind dabei, eine der umfangreichsten Solarinfrastrukturen der Welt aufzubauen, mit dem Ziel, bis 2030 eine Kapazität von 5 Gigawatt zu erreichen.

Wie könnte Bitcoin-Mining angesichts dieser Informationen Ländern mit Wasserknappheit, die eine Entsalzung benötigen, zugute kommen? Batten baut seine Argumentation auf zwei Punkten auf.

Erstens könnten Bitcoin-Miner den Ausbau erneuerbarer Energien zur Entsalzung beschleunigen. Das Problem der Überkapazitäten wird bei jedem Stromanbieter auftreten. Die überproduzierte Energie kann nicht einfach gespeichert werden und wird daher verschwendet, wenn keine Verbraucher oder Käufer verfügbar sind.

Erneuerbare Energien wie Solarenergie erzeugen nahezu unbegrenzt Strom, allerdings unregelmäßig. Darüber hinaus kann der ideale Standort zur Energieerzeugung von seinen Verbrauchern isoliert sein.

Bitcoin-Miner sind die perfekte Lösung, da sie potenzielle Käufer überschüssigen Solarstroms sind. Diese Tatsache kann den Aufbau neuer Solarenergiekapazitäten beschleunigen, da Entwickler sicher sein können, dass sie potenzielle Käufer haben, auf die sie sich verlassen können, bevor sie das Projekt starten. Folglich kann Bitcoin-Mining den Übergang zur Entsalzung mit erneuerbaren Energien unterstützen, und die VAE könnten ihre Wassersicherheitsziele erreichen, ohne ihre Ziele zur Emissionsreduzierung zu gefährden.

Zweitens kann das Bitcoin-Mining die Effizienz der betrieblichen Entsalzungsproduktion steigern. Effizienzgewinne bei den Betriebskosten bedeuten, dass Wasser nahezu zu den Betriebskosten entsalzt werden kann.

Beide Technologien können sich gegenseitig ergänzen. Wärme wird direkt zur Entsalzung genutzt und fast 100 % der von Bitcoin-Mining-Rigs verbrauchten Energie wird in Wärme umgewandelt.

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Die abgegebene Wärmeenergie kann direkt zur Entsalzung genutzt werden, allerdings mit der Einschränkung, Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining zu erzielen. Zusammenfassend ergibt sich eine Verbesserung des Wasser-pro-Dollar-Verhältnisses, was dazu führt, dass bei gleichen Nettokosten mehr Wasser entsalzt wird.

Insgesamt übersehen Kritiker des Bitcoin-Minings häufig die mögliche Übernahme durch die Branche der erneuerbaren Energien.

Bitcoin: Sein oder Nichtsein

Bitcoin hat in der Öffentlichkeit seit langem ein negatives Image hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die Umwelt. Eine Möglichkeit, seine Vorteile und Benutzerfreundlichkeit hervorzuheben, besteht darin, empirische Fakten zu präsentieren, die belegen, dass Krypto-Mining die gesamte erzeugte Energie nutzen und zu günstigen wirtschaftlichen Ergebnissen führen kann.

Laut Batten beginnt sich die Bitcoin-Mining-Erzählung bereits zu verändern. Für ihn „die stärkere Nutzung nachhaltiger Energie, eine bessere Datentransparenz und hochwertige unabhängige Berichterstattung sowie Veröffentlichungen wie KPMG und IRM.“ [Institute of Risk Management] Berichte und das ACS Sustainability Journal – verfasst von einem renommierten Wissenschaftler, der auf seinem Gebiet hoch angesehen ist – zeigen, wie Bitcoin-Mining den Übergang zu erneuerbaren Energien „ankurbelt“, könnten ein Katalysator für diese neue Ära für das öffentliche Image von Bitcoin sein.

Das Dilemma besteht darin, ob Bitcoin oder eine dezentrale digitale Währung als wertvolles Instrument für die globale Gesellschaft angesehen wird. Wenn nicht, dann ist die Mining-Energie von Bitcoin völlige Verschwendung. Wenn ja, dann ist sein Energieverbrauch eine notwendige Investition für eine Zukunft mit einer Währung für die Menschen.