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  • Julius Geiling

Energieverschwendung in der Blockchain – oder warum braucht Bitcoin eigentlich so viel Energie?

Aktualisiert: 8. Jan 2019

„Das Bitcoin-Netzwerk verbraucht so viel Energie, wie drei Millionen amerikanische Haushalte gleichzeitig!“(1) – Aussagen wie diese fluten momentan das Internet. So stellt sich schnell die Frage, ob Bitcoin als vermeidliche Währung der Zukunft nicht schon in ihrem Grundkonzept einen essentiellen Fehler inne hat. Kurz und knapp: Nein, das ist durchaus beabsichtigt und trägt zur Sicherheit eines jeden Bitcoin Users bei!


Was macht das Bitcoin-Netzwerk so energiehungrig? Das sogenannte Konzept des Proof of Work. Hierbei handelt es sich um einen Schutzmechanismus, in welchem sich eine „Aufsichtsperson“ validiert, indem sie nachweist, dass sie einen großen Aufwand an Berechnungen getätigt hat. Die Berechnungen sind mathematisches Rätsel, welche nur mit großem Aufwand gelöst werden, die aber den Vorteil innehaben, mit geringem Aufwand auf Richtigkeit geprüft werden zu können.


Es drängt sich die Frage auf, warum überhaupt ein mathematisches Rätsel gelöst werden muss. Bitcoin basiert auf einem dezentralen Netzwerk, in welchem eine Transaktion erst dann als gültig bewertet wird, wenn die Mehrheit der „Aufsichtspersonen“ verifiziert, das die Transaktion korrekt ist. Was wäre aber, wenn viele virtuelle „Aufsichtspersonen“ generiert würden, um die Blockchain zu den eigenen Gunsten zu manipulieren? Ganz so einfach ist es nicht. Um diese „Aufsichtsperson“ zu werden, muss – wie bereits erwähnt - zunächst ein Rätsel gelöst werden. Dieses ist jedoch so aufwändig, dass es sich schlichtweg nicht lohnt die Energie in eine Manipulation des Netzwerkes zu investieren, anstatt von den Gebühren zu leben, die von anderen Nutzern des Netzwerkes bezahlt werden, um ihre Transaktionen bestätigen zu lassen. So schützt sich das Netzwerk selbst. Die Energie ist also keinesfalls verschwendet, sondern dient der Versicherung eines jeden am Netzwerk Beteiligten.


Wie wird denn ein Rätsel nun überhaupt gelöst? Durch simples Austesten, oder auch Brute-Forcing genannt. Hierzu werden mehrere Millionen Versuche pro Rätsel benötigt. Die Computer zur Lösung dieser Rätsel werden nach Versuchen pro Sekunde – Hash (H) / s – bemessen. Man spricht von der sogenannten Hash Rate. So entsteht Wärme an den Prozessoren und der entsprechend unterstützenden Elektronik wie Leistungselektronik im Netzteil oder an den Chipsätzen des Mainboards, während das Rätsel gelöst wird.


Wir haben schon festgestellt, dass die Energie zur Verifikation der Transaktionen keinesfalls verschwendete Energie ist, aber wie könnte man die dabei entstehende Wärme sinnvoll nutzen, anstatt sie einfach nur abzuführen, um das System auf Betriebstemperatur zu halten? Ich möchte kurz drei Möglichkeiten vorstellen: zwei zur direkten Nutzung der Wärme und eine zur Umwandlung der Wärmeenergie in Kälteenergie. Ein simpler, aber effektiver Ansatz ist die Abführung der Wärme über einen großen Kühlkörper an die Umgebungsluft. Sie ahnen es schon, ich will auf eine Heizung hinaus. Das französische Start-Up Qarnot stellt eine solche „Mining-Heizung“(2) her. Hierbei werden die benötigten Komponenten von hinten an den Heizkörper geschraubt und geben so ihre Wärme homogen an die Umwelt ab. Je nach Wärmebedarf im Raum kann die Heizung dann in verschiedenen Betriebsmodi mit entsprechend variierender Hash Rate betrieben werden.


Ein weiteres Produkt von Qarnot wandelt die entstehende Wärme direkt in Warmwasser um, indem sogenannte Module (3) in den Wasserkreislauf eines Gebäudes integriert werden und per Wärmeleitung Wasser in Tanks auf über 60 Grad erhitzen. Laut Herstellerangaben werden bis zu 85% der Gesamtwärme in Warmwasser umgesetzt. Der Clou: Das System ist frei skalierbar. Von einem Modul mit 2 kW Energieaufnahme bis hin zu 50 Modulen mit gesamt 100 kW Energieaufnahme ist alles denkbar. Eine Anwendung in größeren Gebäuden, wie Bürokomplexen oder Verwaltungen ist so durchaus denkbar.


Nun muss aber glücklicherweise in Zentraleuropa nicht durchgängig geheizt werden. Wohin also mit der Wärmeenergie? Es wäre denkbar, sie in Kälte umzuwandeln. Kälte aus Wärme erzeugen? Wie soll das gehen? Mit einer sogenannten Absorptionskälteanlage. Wie genau diese funktioniert erklärt Vattenfall an dieser Simulation (4) sehr anschaulich. So wird mithilfe einer Verdunstungsanlage zugeführtem Wasser so viel Wärme entzogen, dass es zum Kühlen verwendet werden kann.


Ist mit einer „Crypto-Heizung“ oder einer Absorptionskälteanlage nun das Energieproblem der Bitcoin-Blockchain gelöst? Sicherlich nicht, aber die Frage ist auch die falsche. Viel eher sollte gefragt werden, ob die zur Sicherung des Netzwerkes sinnvoll eingesetzte Energie mit einer Heizung oder einer Absorptionskälteanlage sinnvoll weiterverwendet werden kann. So würde die entstandene Wärme genutzt werden, um einem weiteren Zweck zu dienen, anstatt einfach nur abgeführt zu werden. Energie ist eine wertvolle Ressource und sollte gerade unter den Aspekten des Klimawandels nicht uneffektiv genutzt werden. Die vorgestellten Konzepte bringen uns diesem Ziel ein Stück näher.


Julius Geiling Blockchain Analyst zerna.io

1 https://www.zeit.de/digital/internet/2018-02/bitcoin-energieverbrauch-strom-nachhaltigkeit

2 https://www.qarnot.com/crypto-heater_qc1/

3 https://www.zeit.de/digital/internet/2018-02/bitcoin-energieverbrauch-strom-nachhaltigkeit

4 https://www.youtube.com/watch?v=Ptaf-eGzs-Y

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