Einleitung
Die Kryptowährungen Bitcoin und Ethereum sind die mit Abstand größten Digitalwährungen auf dem Markt. Doch in einem Punkt unterscheiden sie sich gravierend: ihrem Konsensmechanismus, also der Art und Weise, wie Transaktionen validiert und neue Coins generiert werden. Während Bitcoin seit jeher auf das energieintensive Proof of Work setzt, hat Ethereum im September 2022 mit dem “Merge” auf das weniger energiehungrige Proof of Stake umgestellt. Aber was genau verbirgt sich hinter diesen Konsensmechanismen und wie gravierend sind die Unterschiede beim Energieverbrauch wirklich?
Proof of Work – hoher Energiebedarf für maximale Sicherheit
Bei Proof of Work (PoW) müssen sogenannte Miner komplexe Rechenaufgaben lösen, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen und dafür eine Blockbelohnung in Form von Coins zu erhalten. Je mehr Miner am Netzwerk beteiligt sind und je höher die Hashrate, also die Gesamtrechenleistung des Netzwerks ist, desto sicherer und dezentraler ist das System.
Allerdings benötigt dieser Prozess extrem viel Rechenleistung und damit Energie. Kritiker sprechen deshalb oft von einem hohen Energieverbrauch. Befürworter argumentieren, es handle sich nicht um Verbrauch, sondern um den notwendigen Energiebedarf, um die angestrebte Sicherheit und Dezentralität zu gewährleisten.
Fakt ist: Bitcoin ist extrem energieintensiv. Laut Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index lag der globale Strombedarf für das Bitcoin-Mining zuletzt bei rund 140 Terawattstunden pro Jahr. Zum Vergleich: Das entspricht in etwa dem Energieverbrauch von Österreich.
Dennoch kommt der Bitcoin bereits jetzt zu fast 60% aus nachhaltigen Quellen wie Wasser- oder Solarenergie. Der Ausbau erneuerbarer Energien schreitet zudem global voran. Langfristig, so die Vision vieler Befürworter, könnte Bitcoin damit sogar zu einer erhöhten Netzresilienz und einem besseren Frequenzausgleich beitragen. Denn die Miner können überschüssige Energie nutzen, die sonst ungenutzt verpuffen würde.
Auch Handelsplattformen wie Bitcoineer engagieren sich zunehmend für mehr Nachhaltigkeit beim Bitcoin-Mining. So können Trader auf Bitcoineer in einen Bitcoin-ETF investieren, der explizit Mining-Unternehmen mit hohen Umweltstandards unterstützt. Damit leistet auch der Finanzsektor einen Beitrag zu einem nachhaltigeren Krypto-Ökosystem.
Proof of Stake – die Hoffnung auf einen energieeffizienteren Krypto-Betrieb
Bei Proof of Stake (PoS) gibt es keine Miner, sondern Validatoren. Diese hinterlegen eine bestimmte Menge an Coins, um für das Recht zu wetten, welcher neue Block als nächstes zur Blockchain hinzugefügt werden soll. Je mehr Coins ein Validator einsetzt, desto höher seine Gewinnchance.
Da die Validatoren nicht in einen “Wettlauf” um Rechenleistung treten müssen, ist der Energieaufwand beim Proof of Stake deutlich geringer. So soll sich durch den Umstieg auf PoS die Energieeffizienz von Ethereum um bis zu 99% verbessert haben.
Proof of Stake gilt deshalb als Hoffnungsträger für einen energieärmeren Krypto-Betrieb. Kritiker merken jedoch an, dass durch die Bindung an die eingesetzten Coins-Mengen die Dezentralität und Sicherheit des Netzwerks abnehmen könnten.
Dennoch setzen immer mehr Projekte auf PoS, allen voran Cardano, Polkadot und Solana. Und auch der Bitcoin könnte mittelfristig auf eine PoS-Variante umsteigen, um energieeffizienter zu werden.
Ethereum Merge – die Zäsur für den zweitgrößten Coin
Der Ethereum Merge im September 2022 markierte eine Zäsur für die zweitgrößte Kryptowährung nach Marktkapitalisierung. Nach jahrelanger Entwicklung vollzog Ethereum den Umstieg vom energieintensiven Proof of Work auf das weniger stromhungrige Proof of Stake.
Seitdem werden Transaktionen auf Ethereum durch Validatoren mittels Proof of Stake validiert. Für die Ethereum-Community ist der Merge ein historischer Meilenstein in Richtung eines nachhaltigeren Krypto-Ökosystems.
Die Energiebilanz von Ethereum dürfte sich durch den Umstieg drastisch verbessern. Die Entwickler versprechen eine Effizienzsteigerung um 99,95 Prozent. Damit kannte man den Coin bald als grüne Kryptowährung bezeichnen.
Bitcoin Mining – ein energieintensiver Prozess
Beim Bitcoin sorgt nach wie vor das Mining für die Validierung von Transaktionen. Dabei stehen unzählige spezialisierte Rechner auf der ganzen Welt in einem Wettbewerb um die Lösung kryptografischer Rätsel.
Diese Rechenleistung kostet enorm viel Strom. Nach Berechnungen des Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index hat allein das Bitcoin Mining 2021 weltweit einen Energieverbrauch von über 130 Terawattstunden verursacht. Das entspricht in etwa dem Jahresverbrauch der Vereinigten Arabischen Emirate.
Um wettbewerbsfähig zu bleiben, schließen sich viele Miner zu Pools zusammen. Auch werden immer leistungsfähigere Rechner eingesetzt. Dieser energieintensive Prozess ist notwendig, um die Sicherheit des Bitcoin Netzwerks zu gewährleisten.
Krypto-Mining in China – Verbot mit begrenzter Wirkung
Bis 2021 war China einer der Hotspots des Bitcoin-Minings. Dann erließ die Regierung ein Verbot für diese Form des Krypto-Schürfens. Offiziell wurde dies mit dem hohen Energieverbrauch und daraus resultierenden Umweltbelastungen begründet.
Tatsächlich führte das Krypto-Verbot in China aber nur zu einer Verlagerung der Aktivitäten. Viele Mining-Unternehmen siedelten in Länder mit niedrigen Strompreisen wie Kasachstan oder Russland um. Auch in den USA gibt es aufgrund günstiger Strompreise in Bundesstaaten wie Texas einen neuen Krypto-Standort.
Insgesamt hatte das Mining-Verbot in China also keinen großen Einfluss auf die globalen Energieströme im Krypto-Sektor. Es zeigt jedoch, dass Regierungen dem energieintensiven Krypto-Schürfen auch mit Verboten begegnen können.
Cardano setzt von Beginn an auf Proof of Stake
Die Kryptowährung Cardano ist seit ihrem Start im Jahr 2017 komplett auf das Proof of Stake-Verfahren ausgerichtet. Im Gegensatz zu Ethereum, das zunächst Proof of Work nutzte, war Cardano also von Beginn an eine energieeffiziente Blockchain.
Beim Cardano-Netzwerk werden Transaktionen durch Validatoren bestätigt, die ADA-Coins einsetzen. Die Menge der eingesetzten Coins bestimmt die Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden. Je mehr Coins im Spiel sind, desto höher die Gewinnchance.
Für diesen Validierungsprozess müssen keine energieintensiven Rechenleistungen erbracht werden. Cardano gilt deshalb als besonders nachhaltig. Zudem sind die Transaktionskosten niedriger als beim “großen Bruder” Ethereum.
Krypto-Börsen als Möglichkeit für kleine Validatoren
Bei Proof of Stake haben große Validatoren mit hohen Coin-Einsätzen einen Vorteil. Für kleinere Validatoren mit weniger Coins ist es schwieriger, zur Block-Validierung ausgewählt zu werden.
Eine Möglichkeit, seine Chancen zu erhöhen, sind Staking-Pools auf Krypto-Börsen wie Binance, Kraken oder Coinbase. In diesen Pools können auch User mit kleinen Einsätzen zur Validierung beitragen und sich die Block-Belohnungen teilen.
Allerdings sinkt so auch die Dezentralisierung der Netzwerke, da die Validierung auf wenige zentralisierte Börsen-Pools konzentriert wird. Für private Nutzer können Staking-Pools jedoch den einfachen Einstieg in das Validieren von Transaktionen ermöglichen.
Regulierung des Krypto-Sektors als Mittel für mehr Nachhaltigkeit?
Der hohe Energieverbrauch gerade von Proof of Work blockchains wie Bitcoin ist immer wieder Anlass für Rufe nach staatlicher Regulierung des Krypto-Sektors. Nur so ließe sich, laut Kritikern, die Nachhaltigkeit der Branche erhöhen.
Befürworter sehen das naturgemäß anders. Sie verweisen darauf, dass der Anteil erneuerbarer Energien beim Bitcoin-Mining schon jetzt höher sei als im weltweiten Durchschnitt. Zudem würde eine Regulierung die Dezentralisierung und Unabhängigkeit des Krypto-Sektors untergraben.
Wahrscheinlich ist, dass Regierungen künftig Mindeststandards für nachhaltige Energiequellen beim Schürfen von Kryptowährungen vorschreiben werden. Ein Krypto-Verbot aufgrund von Umweltaspekten ist dagegen nicht zu erwarten.
Fazit
Proof of Work und Proof of Stake sind grundlegend unterschiedliche Wege, um Transaktionen auf einem Blockchain-Netzwerk zu validieren. Proof of Work braucht viel Energie, garantiert aber einen hohen Grad an Sicherheit durch Dezentralisierung. Proof of Stake ist energieeffizienter, birgt aber auch Risiken wie die Gefahr der Machtkonzentration bei großen Validatoren.
Ob Bitcoin, Ethereum und Co. künftig nachhaltiger werden, hängt stark von politischen Rahmenbedingungen ab. Ein Krypto-Verbot scheint derzeit unwahrscheinlich. Wahrscheinlicher ist eine Regulierung mit Nachhaltigkeits-Standards beim Mining und Schürfen von Coins. Letztlich werden auch hier Angebot und Nachfrage den Ausschlag geben.