Blockchain und Stromverbrauch

Blockchain und Stromverbrauch

Wer sich für Innovationen oder technologischen Fortschritt interessiert, kam sicherlich nicht umhin, bereits vor Jahren das System hinter der Blockchain, damit verbundene Verfahrensweisen, technologische Zusammenhänge und weitere Schlüsselelemente zu analysieren. Vielen war schnell klar, dass dies einer Revolution gleichkommen sollte. Und es ging Schlag auf Schlag: Während „Technik-Nerds“, Visionäre oder Start-ups innerhalb Ihres Wirkungskreises teilweise noch belächelt wurden, war nur den wenigsten Menschen bewusst, welcher Erfolgskurs hier eingeschlagen wurde. Sobald sich dann auch in industriellen Unternehmenskreisen herumsprach, dass dieser neue Systemprozess ungeahnte Chancen berge – und damit meine ich nicht nur Prozesse im Hinblick auf Transaktionsaufzeichnungen oder Assetverfolgung – war klar: Grundlegende Veränderungen würden folgen. Wie so oft erreichen jedoch Informationen, die im ersten Moment nicht als Sensation wahrgenommen werden, das Bewusstsein der breiten Öffentlichkeit erst dann, wenn Chancen für Individuen zutage kommen. Viele haben von Personen gehört, die eine aufregende Story erzählen konnten, in der jemand mit Kryptowährungen (in den meisten Fällen Bitcoin) entweder Millionen verdient hat oder die heißbegehrten Coins verloren und eben deswegen heute keine Millionen sein eigen nennt. Der Vergleich mit einer Goldgräberstimmung war durchaus angebracht!

Seitdem ist nun einige Zeit vergangen, die Branche hatte Höhen und Tiefen, die Blockchain ist weltweit etabliert und befindet sich auf einem stetigen Erfolgskurs – selbst wenn es sich dabei um ein Thema handelt, das äußerst kontrovers diskutiert wird: Manche sehen die riesigen Chancen, andere sprechen der Blockchain nicht einmal eine Zukunft zu. Viele können überhaupt nicht einschätzen, was es damit auf sich hat. Das Einzige, was den meisten jedoch – insbesondere durch den dramatischen Klimawandel – gewahr ist: Die Blockchain scheint ein extremes Energieaufkommen zu erfordern. Lassen Sie uns dies im Folgenden näher betrachten.

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Kryptomining: Das energiefressende Monster der Blockchain?

Ein kurzer Rückblick: Eine Blockchain ist eine verteilte öffentliche Datenbank. Im Kontext von beispielsweise Kryptowährungen (wie Bitcoin) wird diese Datenbank genutzt, um Zahlungstransaktionen zu verwalten. Der Begriff „Chain“ kommt von der Kette, zu der die Transaktionen in chronologischer Reihenfolge hinzugefügt werden. Anhand dessen lässt sich das Energieaufkommen der Blockchaintechnologie beispielhaft beleuchten. Ein Schlüsselprozess ist dabei das sogenannte Kryptomining, bei dem die Transaktionen der Nutzenden verifiziert und dem öffentlichen Blockchain Ledger, also dem Blockchainkassenbuch hinzugefügt werden. Dieser Mining-Prozess ist im gleichen Zuge für die Implementierung neuer Coins in das bestehende Angebot, das sich im Umlauf befindet, verantwortlich. So weit, so gut. Betrachten wir uns nun hierbei die Werte es Energieaufkommens: Der Bitcoin Electricity Consumption Index der britischen Cambridge University ergab im Juni 2021 einen jährlichen Energieverbrauch von knapp 115 Terrawattstunden (TWh). Das bedeutet, dass beispielsweise eine einzige Bitcoin-Transaktion einen ähnlichen Energieverbrauch hat wie 80.000 Kreditkartentransaktionen oder ein amerikanischer Durchschnittshaushalt in 23 Tagen. Ja, dies ist in der Tat extrem viel. Wie kommt dies zustande?

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Stromverbrauch durch Kryptomining

Um eine Kryptowährung zu schürfen, müssen Computer eine komplexe und somit hohe Rechenleistung vollbringen. Signifikant ist dabei der oftmals genutzte Konsensmechanismus Proof of Work, dessen Technologie darauf basiert, dass unzählige Computer überall auf der Welt am Leistungslimit arbeiten: Einfach ausgedrückt wird dabei Teilnehmenden eine gewisse Menge Rechenleistung abverlangt, damit sie das Privileg erhalten, einen neuen Block validieren und an die Blockchain anhängen zu dürfen. Für diesen Einsatz von Ressourcen werden sie belohnt. Das bedeutet im Umkehrschluss logischerweise einen enormen Energieverbrauch. Denn mit herkömmlichen Privatcomputern kann man schon lange nicht mehr wettbewerbsfähig mithalten: Mittlerweile existieren weltweit große Computerfarmen mit tausenden von Spezialcomputern, von denen jeder äußerst energieintensiv betrieben wird. Grundsätzlich könnte die Energie, die hierfür benötigt wird, regenerativ gewonnen werden, falls entsprechende Regulierungen bestünden – doch eine globale, internationale Energie-Regulierungsbehörde? Sie wissen, das wird schwierig, müssten sich doch sämtliche Würdenträger im Hinblick auf Klimaziele nicht nur verständigen, sondern auch gemeinsam daran arbeiten, diese zu erreichen. Kurzum: Der jeweilige Miningstandort ist entscheidend – zwei Drittel aller Miner befinden sich in asiatischen Ländern, in denen Energie vorwiegend auf Basis von Kohlekraftwerken gewonnen wird. Welchen äußerst negativen ökologischen Fußabdruck dies hinterlässt, können Sie sich sicherlich vorstellen.

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Wie lässt sich dieses Problem lösen?

Die Chancen und positiven Aspekte der Blockchain müsste man natürlich gesondert herausstellen, doch nur so viel: Blockchain-Anwendungen bieten sowohl Potenzial im Bereich der Prozessanwendungen, in denen Effizienzverbesserungen erreicht werden können, als auch im Bereich der disruptiven Anwendungsfälle, durch die neue Märkte entstehen und vieles mehr. Somit ist nicht die Frage, ob die Blockchain überhaupt eine Daseinsberechtigung hat, sondern, wie wir Sie verbessern und weiterentwickeln können, um ihr Energieaufkommen zu senken. Denn auch im Energiesektor bietet Sie Chancen wie transparentes Verbrauchsverhalten, Effizienzanreize, bessere Ressourcenauslastung oder allgemein sinkende Kosten durch regionale Stromversorgung etc.

Abgesehen von der Nutzung regenerativer Energie oder der Einführung entsprechender Regularien spielt natürlich auch die eigentliche Systemoptimierung der Blockchain eine Rolle: Wird diese energieeffizienter gestaltet, sinkt das Energieaufkommen automatisch. Ein Konzept, das den Ansatz neu denkt, ist beispielsweise das Verfahren Proof of Stake.

Beim Proof-of-Stake-Verfahren wird vom System vorab eine Kaution (in Token der entsprechenden Kryptowährung) verlangt, die zum Verifizieren von Blöcken berechtigt. Wer dagegen verstößt, verliert seine Kaution. Die eigentliche Sicherheit der Blöcke oder deren Verschlüsselung beeinflusst das nicht. Allerdings wird vorher festgelegt, wer den jeweiligen Block verifizieren darf, anstatt dies die Rechenleistung entscheiden zu lassen. Das bedeutet eine immense Stromersparnis! Aus diesem Grund ist der Energieverbrauch des Proof of Stake im Vergleich zum Proof of Work wesentlich geringer. Es besteht die derzeitige Einschätzung, dass eine Umstellung auf das System Proof of Stake in etwa 99,95 % des Energievolumens einsparen könnte, das aktuell für den Betrieb eines Proof-of-Work-basierten Systems erforderlich ist.

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Fazit

Die Blockchaintechnologie ist extrem jung und wir sollten nicht erwarten, dass alles bereits perfekt durchdacht und funktional ist. Es gibt überall auf der Welt interessante Initiativen und Ansätze, die Blockchain fundamental zu verändern und dadurch nachhaltig zu optimieren. Wir können uns dabei sicher sein, dass die Blockchain der Zukunft kein Energiefresser mehr sein wird. Die gesamte Thematik, alle relevanten Zusammenhänge und Einflussfaktoren könnten in nahezu unendlicher Tiefe analysiert werden. Für mich ist es allerdings eine Tatsache, dass die Blockchain eine der innovativsten Errungenschaften der IT-Welt darstellt. Die Chancen und Potenziale, doch auch Risiken und Negativfaktoren – wie der oben erläuterte Stromverbrauch –, die sie birgt, sind natürlich zum aktuellen Zeitpunkt alle zu diskutieren. Ich allerdings entscheide mich, die Blockchain und ihre Möglichkeiten (gerade was Themen wie beispielsweise die Finanzindustrie anbelangt) nicht anhand aktuell vorherrschender Faktoren zu beurteilen, sondern diese eher dafür zu nutzen, Herausforderungen anzugehen, Probleme zu lösen und damit für die Zukunft Konzepte zu entwickeln. So kann der Nutzen der Blockchain voll und ganz herausgearbeitet werden. Dazu zählt selbstverständlich die Senkung des damit verbundenen Energieaufkommens als erster Schritt, denn eine positive Zukunft hängt zu einem Großteil davon ab, ob Klimaschutzziele erreicht werden. Daher bin ich mir sicher, es wird in Zukunft unzählige neue Lösungen für Blockchaintechnologie geben – Bestand haben werden die, die auch nachhaltig funktionieren, denn dies ist einer der ultimativen Erfolgsfaktoren neuer Generationen.