Der Energieverbrauch von Bitcoin ist umstritten, aber das ist nicht die ganze Geschichte
Die Rechenzentrums- und IT-Branche trägt relativ geringfügig – aber dennoch erheblich – zu den Treibhausgasemissionen bei. Das Thema verschwenderischer Energieverbrauch digitaler Infrastrukturen steht mittlerweile ganz oben auf der Agenda vieler Unternehmen und veranlasst Unternehmen und Aufsichtsbehörden zum Handeln.
Aber einer der größten und problematischsten IT-basierten Energieverbraucher wird von diesen bestehenden und geplanten Nachhaltigkeitsinitiativen im Allgemeinen nicht abgedeckt: Kryptowährungsnetzwerke – insbesondere die Mining-Plattformen Bitcoin und Ethereum. Während der enorme Energieverbrauch von Bitcoin weithin bekannt ist und starke Reaktionen hervorruft, wird die Rolle und der Einsatz des energieintensiven Blockchain-Proof-of-Work-Sicherheitsmechanismus (PoW) selten im Unternehmenskontext oder als Teil der allgemeinen Nachhaltigkeitsherausforderung diskutiert. Dies beginnt, wie ein bedeutendes Versehen auszusehen.
Das Lösen des PoW-Puzzles – bei dem es um einen Wettlauf zwischen Minern um die Verarbeitung eines Transaktionsblocks geht – ist eine rechenintensive Aktivität, die leistungshungrige Prozessoren mehr oder weniger kontinuierlich arbeiten lässt. Im Maßstab summiert sich dies zu einer Menge Energie.
Wie groß ist das Problem?
Das Ausmaß des Energieverbrauchs des Kryptowährungs-Mining kann im Vergleich zum Energieverbrauch des gesamten Rechenzentrumssektors gesehen werden.
Verschiedenen Schätzungen zufolge verbrauchten alle Rechenzentren der Welt zusammengenommen im Jahr 2020 zwischen 210 TWh (Terawattstunden) und 400 TWh – oder sogar mehr – verschiedene Studien.* Autoren und durch einen Mangel an ausreichenden Informationen darüber, wie viele verschiedene Technologien eingesetzt werden.
Es ist jedoch klar, dass in diesen Rechenzentren eine Kombination aus Innovation (Mooresches Gesetz, Virtualisierung, Cloud usw.) und Energieeinsparung das potenziell durchschlagende Wachstum des Energieverbrauchs in den letzten Jahren auf wenige Prozentpunkte gebremst hat.
Bei Bitcoin ist das Gegenteil der Fall. Der Energieverbrauch ist nicht nur extrem hoch, sondern steigt stetig an. Eine Studie des britischen Cambridge Centre for Alternative Finance vom April 2021 bezifferte den weltweiten Strombedarf allein von Bitcoin – nur einer von vielen Kryptowährungen – auf 143 TWh pro Jahr. Andere Forscher kamen zu ähnlichen Schätzungen. Wenn Bitcoin ein Land wäre, würde es unter den 30 größten der Welt rangieren und einen Sitz beim nächsten COP-Gipfel (Conference of the Parties) verdienen. Dies liegt daran, dass die Energie, die das Bitcoin-Netzwerk aufwendet, um eine Transaktion vollständig abzuwickeln, um ein Vielfaches höher ist als die einer Kreditkartentransaktion.
Aber es kommt noch schlimmer. Wie der britische Akademiker Oli Sharpe im Video argumentiert Das tiefe Problem von Bitcoin erklären, muss der für die Lösung des PoW-Algorithmus erforderliche Schwierigkeitsgrad weiter ansteigen, um die Integrität der Währung zu gewährleisten. Um die Integrität zu wahren, müssen die Computing-Kosten außerdem einen beträchtlichen Bruchteil des über das Netzwerk übertragenen Wertes ausmachen – was wiederum den erforderlichen Geräte- und Energieverbrauch erhöht. Es ist, als ob die einst an die Zentralbanken gezahlten Transaktionsgebühren nun an Energie- und IT-Ausrüster umgeleitet würden. All dies führt zu einer längeren Bearbeitungszeit und damit zu einem höheren Energieverbrauch. Ein kürzlich veröffentlichtes Papier der Citigroup schätzte, dass der Energieverbrauch von Bitcoin von 2015 bis 2020 um das 66-fache gestiegen ist. Bei dieser Wachstumsrate wird der Energieverbrauch von Bitcoin bald den Energieverbrauch des Rests der Rechenzentrumsbranche zusammen überholen.
Viele in der Branche der digitalen Infrastruktur haben das Energieproblem der Kryptowährung abgetan und Blockchain-Technologien (Distributed Ledgers) als technischen Durchbruch und Chance für Geschäftsinnovationen angesehen. Aber das kann sich ändern. In der jüngsten ökologischen Nachhaltigkeitsumfrage des Uptime Institute haben wir fast 400 Betreiber und Anbieter zu ihrer Meinung zum Energieverbrauch von Kryptowährungen befragt (siehe Abbildung 1). Fast die Hälfte (44 Prozent) ist der Meinung, dass Gesetze erforderlich sind, um das Mining von Kryptowährungen zu begrenzen, und jeder Fünfte (20 Prozent) ist der Meinung, dass Betreiber jegliches Kryptowährungs-Mining einstellen sollten, bis das Energieverbrauchsproblem gelöst ist (einige sagen, dies sei bereits der Fall, indem alternative Methoden zur Sicherung von Transaktionen verwendet werden). ).
Abbildung 1 Die Einschätzung der Branche zur Kryptowährung ist nicht günstig
– Uptime-Institut
Einige mögen argumentieren, dass beim Bitcoin-Mining spezielle Maschinen verwendet werden und sehr wenig in „formalen“ Rechenzentren stattfindet und daher kein Mainstream-Problem der digitalen Infrastruktur ist. Aber das ist zu einfach – aus drei Gründen.
Erstens verwenden alle Blockchains IT, Prozessoren und Netzwerke, und viele verwenden große IT-Knoten, die in Gebäuden betrieben werden, die, wenn nicht Rechenzentren, mindestens Tier-1-Serverräume sind. Die Öffentlichkeit und die Regulierungsbehörden betrachten diese im Allgemeinen als kleine Rechenzentren, die alle Teil desselben schwerwiegenden Problems sind.
Zweitens gibt es mittlerweile Tausende von Kryptowährungen und anderen Blockchain-Diensten und -Anwendungen. Viele davon werden von großen Unternehmen entwickelt und unterstützt, laufen in großen Rechenzentren und basieren auf energiehungrigen PoW-Protokollen.
Ein Beispiel dafür sind Blockchain-Dienste der Cloud-Giganten. Amazon Web Services (AWS), Google und Microsoft bieten beispielsweise alle Blockchain-as-a-Service-Produkte an, die die Ethereum-Blockchain-Plattform oder eine Variation davon verwenden (Ethereum ist eine Blockchain-Plattform, Ether ist der Coin). Die Ethereum-Kernplattform verwendet derzeit das energieintensive PoW-Protokoll, obwohl einige weniger stromhungrige Versionen des Protokolls im Einsatz sind oder entwickelt werden. Ethereum 2, das ein Proof-of-Stake-Protokoll (PoS) verwendet, wird 2022 angeboten und verspricht eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 90 Prozent pro Transaktion.
Ethereum hinkt Bitcoin beim Energieverbrauch hinterher, aber sein Verbrauch ist immer noch sehr bedeutend. Laut Daten des Ethereum Energy Consortium, die auf Digiconomist.net veröffentlicht wurden, liegt der annualisierte Verbrauch zur Unterstützung von Ethereum im November 2021 bei 88,8 TWh, was einer Vervierfachung in weniger als einem Jahr entspricht.
Wo findet all diese Verarbeitung statt? Laut seiner Website laufen 25 Prozent aller Ethereum-Workloads weltweit auf AWS. Dies bedeutet entweder, dass derzeit energieintensive Blockchain-Workloads in AWS Hyperscale- und Colocation-Rechenzentren auf der ganzen Welt ausgeführt werden (es ist nicht klar, wie viel davon PoW berechnet); oder dass AWS-Kunden, die Ethereum-basierte Blockchains verwenden, darauf angewiesen sind, dass die PoW-Verarbeitung an anderer Stelle erfolgt.
Es gibt ein drittes Problem. Viele Unternehmen und große Cloud-Dienste wechseln zu PoS-Diensten, weil sie so viel weniger Energie verbrauchen. Angesichts der wachsenden Bedeutung von Nachhaltigkeits- und CO2-Berichterstattung müssen Unternehmen jedoch möglicherweise auch den Energieverbrauch von PoS-Technologien verstehen. Obwohl diese tausendmal effizienter als PoW sein können, können sie auch tausendmal effizienter oder weniger effizient als andere sein (siehe Energy Footprint of Blockchain Consensus Mechanisms Beyond Proof-of-Work, veröffentlicht vom Center for Blockchain Technologies des University College London ). Glücklicherweise sind diese Unterschiede im Vergleich zum riesigen Fußabdruck von PoW immer noch winzig.
*Es wurden mehrere Studien zum weltweiten Energieverbrauch von IT und Rechenzentren durchgeführt. Ein aktuelles und aufschlussreiches Papier der Autoren, die die niedrigere Zahl von 210 TWh erreichten, lautet Neukalibrierung der Schätzungen des globalen Energieverbrauchs von Rechenzentren (Masanet E, Shehabi A, Lei N, et al. Science 2020; 367: 984–986).