Studie hinterfragt den ökologischen Nutzen des Bitcoin-Minings

Der Mitteldeutsche Rundfunk (MDR) hat einen Beitrag veröffentlicht, der sich mit einer Studie beschäftigt, in der die positiven Auswirkungen von Bitcoin auf die Umwelt sowie die potenziellen Chancen für die Energiewende kritisch hinterfragt werden.

Die Studie mit dem Titel „Ökonomische Grenzen der ökologischen Versprechen von Bitcoin: Weg oder Hindernis für die grüne Transformation?“ haben die Autoren Maximilian Gill, Jona Stinner und Marcel Tyrell Ende Oktober 2024 veröffentlicht. Sie gehören zum Lehrstuhl für Banking and Finance an der Fakultät für Wirtschaft und Gesellschaft (Department für Philosophie, Politik und Ökonomik) der Universität Witten/Herdecke.

In der Studie stellen die Autoren den ökologischen Nutzen von Bitcoin infrage. Sie untersuchen, ob die Verwertung überschüssiger Energie aus erneuerbaren Quellen durch Bitcoin- Mining ausreicht, um die negativen Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft – insbesondere in Bezug auf Emissionen und Elektroschrott – auszugleichen. Darüber hinaus formulieren sie politische Handlungsvorschläge, die ihrer Meinung nach im Kontext von Bitcoin und der Energiewende notwendig und sinnvoll wären.

Die umweltschädlichen Auswirkungen von Bitcoin werden vor allem mit den CO₂-Emissionen in Verbindung gebracht, die bei der Stromproduktion für Mining-Anlagen entstehen. Außerdem sollen die ausrangierten ASIC - Miner große Mengen Elektroschrott verursachen, der zu weiteren Belastungen der Umwelt und Gesellschaft führt.

Um die negativen Aspekte von Bitcoin in Bezug auf Energieverbrauch, Emissionen und Elektroschrott zu vermitteln, beziehen sich die Autoren in der Studie jedoch auf fragwürdige Quellen und Daten. Dazu gehören etwa die fehlerhaften Cambridge-Daten , die umstrittenen Aussagen von den Forschern rund um Camilo Mora und die Arbeiten des Bitcoin-Kritikers und Zentralbankers Alex de Vries. De Vries hat mit seinen Veröffentlichungen nicht nur zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten, sondern auch die öffentliche Meinung über die Umweltauswirkungen von Bitcoin negativ beeinflusst – Blocktrainer.de berichtete .

In ihrer Studie verwenden die Autoren erneut die von Alex de Vries eingeführte, mittlerweile widerlegte Metrik „pro Transaktion“, um die vermeintlichen Nachteile von Bitcoin zu verdeutlichen.

Jede Bitcoin- Transaktion im Jahr 2024 wird voraussichtlich 950 kWh verbrauchen, was in etwa dem durchschnittlichen monatlichen Stromverbrauch eines US-Haushalts entspricht. Darüber hinaus werden 530 kg CO₂ erzeugt, was einer Fahrstrecke von 1.315 Meilen mit einem Benzinfahrzeug entspricht, sowie 220 g Elektroschrott, was etwa 130 % der Masse eines iPhone 15 entspricht.
Auszug auf der Studie

Die Verwendung der Metrik „pro Transaktion“ lässt die Studie unseriös wirken, da sie längst widerlegt wurde. Es ist methodisch unsinnig, die Emissionen, Energiekosten und den Elektroschrott pro Transaktion zu berechnen, da der Energiebedarf des Bitcoin-Netzwerks unabhängig vom Transaktionsvolumen ist. Eine einzelne On-Chain -Transaktion kann über Layer-2-Technologien wie das Lightning-Netzwerk Tausende Off-Chain -Transaktionen umfassen. Solche Berechnungen ignorieren zudem die einzigartigen Wertversprechen von Bitcoin, wie Sicherheit und Zensurresistenz, die durch den energieintensiven Proof-of-Work-Mechanismus gewährleistet werden.

Trotz der problematischen Quellen nutzt die Studie auch eigene Berechnungsmodelle, um unabhängige Zahlen zum Energieverbrauch, den Emissionen und dem Elektroschrott präsentieren zu können. Dabei legen die Autoren einen besonderen Fokus auf die Verwertung von Überschussenergie – ein Ansatz, der bereits in vielen wissenschaftlichen Arbeiten untersucht wurde und einen ökologischen Nutzen von Bitcoin suggeriert.

Erneuerbare Energiequellen, wie Solar-, Wind- und Wasserkraft, spielen eine zentrale Rolle für die nachhaltige Energiewende. Aufgrund ihres intermittierenden Charakters entstehen jedoch regelmäßig Phasen von Energieüberschuss sowie Perioden von Energiemangel – beispielsweise nachts oder während Flauten und Dürrezeiten. Solange keine ausreichenden Speichertechnologien integriert sind, wird überschüssige Energie ungenutzt verschwendet. Gleichzeitig müssen bei Energiemangel fossile Quellen einspringen, deren Anteil für eine erfolgreiche Energiewende jedoch kontinuierlich reduziert werden soll.

Mobile und modulare Bitcoin-Mining-Anlagen sind eine optimale Ergänzung für die intermittierenden erneuerbaren Energien. Sie sind in der Lage, überschüssige saubere Energie flexibel aufzunehmen, das Stromnetz zu stabilisieren und zusätzliche Einnahmen für Netzbetreiber zu generieren. Diese Einnahmen könnten theoretisch in den Ausbau von Speichertechnologien, die Infrastruktur oder weitere erneuerbare Energieprojekte fließen und damit die Energiewende nachhaltig vorantreiben.

Die Autoren der Studie hinterfragen diese Theorie jedoch kritisch. Sie argumentieren, dass die Nutzung von Überschussenergie durch Bitcoin-Mining in der Praxis nicht mit den theoretischen Erwartungen übereinstimmt. Die negativen Auswirkungen von Bitcoin auf Umwelt und Gesellschaft würden dadurch nicht ausgeglichen, heißt es in der Studie. In ihren Recherchen und Modellen ziehen die Autoren Vergleiche zu anderen Energiesektoren wie Schiefergas, übertragen diese auf das Mining und entwickeln spezifische Berechnungsmodelle für Emissionen, Elektroschrott und andere Variablen im Mining-Prozess. Diese Modelle sollen Aspekte beleuchten, die bisher in Publikationen zur Monetarisierung von Überschussenergie durch Bitcoin-Mining vernachlässigt wurden.

Konkrete Berechnungen wurden mit diesen Modellen bisher jedoch noch nicht durchgeführt. Sie sollen laut den Intentionen der Autoren aber in zukünftigen Studien Anwendung finden und empirische Daten liefern. Dennoch bilden die Modelle die Grundlage für die Annahme der Autoren: Die Nutzung der Überschussenergie wird die negativen Auswirkungen von Bitcoin wahrscheinlich nicht verringern und das Mining könnte den Übergang zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft eher untergraben, anstatt zu fördern.

Das Bitcoin-Mining mag zwar kurzfristige Anreize für den Ausbau erneuerbarer Energien bieten, könnte aber letztlich die langfristige Energiewende behindern.
Auszug aus der Studie

Die Nutzung erneuerbarer Überschussenergie für Bitcoin-Mining könnte laut den Berechnungsmodellen der Autoren zwar kurzfristig positive Effekte erzielen, wie die Reduzierung der CO₂-Emissionen des Bitcoin-Netzwerks, die Senkung der Energiekosten der Unternehmen sowie die Förderung des Ausbaus erneuerbarer Energien. Langfristig könnte sie jedoch weniger Anreize zur Nachhaltigkeit bieten, so die Studie. Die Autoren argumentieren, dass die zusätzlichen Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining kurzfristig profitabler und attraktiver seien als Investitionen in Infrastruktur und Speichertechnologien, die für eine nachhaltige Energiewende notwendig wären. Dies könnte den Ausbau einer langfristig nachhaltigen Infrastruktur behindern.

Laut den Autoren spiegelt sich die Präferenz für kurzfristige Gewinne auch im mobilen Charakter der Mining-Anlagen wider. Die Integration von Mining-Anlagen zur Netzstabilisierung sei riskant, da Mining-Unternehmen bei ausbleibender Rentabilität den Standort wechseln könnten. Dieser Fokus auf kurzfristige Gewinne würde somit die langfristige Stabilität und Nachhaltigkeit des Stromnetzes gefährden, heißt es in der Studie.

Aus diesen Gründen gehen die Autoren davon aus, dass fossile Energiequellen weiterhin notwendig seien, um eine Grundlast zu schaffen und Energiemangel auszugleichen. Dies stehe jedoch im Widerspruch zu den Zielen der Energiewende, da mit fossiler Energie unweigerlich Emissionen verbunden sind, die eigentlich reduziert oder eliminiert werden sollten. Aus diesem Grund stellen die Autoren den ökologischen Nutzen des Bitcoin-Minings insgesamt infrage.

Die Autoren schlagen vor, erneuerbare Überschussenergie effektiver zu nutzen – beispielsweise für die Produktion von grünem Wasserstoff, der für die Stahlproduktion eingesetzt werden könnte. Dieser Ansatz würde ihrer Meinung nach einen größeren Beitrag zur Nachhaltigkeit und zur Energiewende leisten als das Bitcoin-Mining.

Anhand Recherchen und der theoretischen Berechnungsmodelle stellen die Autoren außerdem fest, dass die Mining-Aktivitäten und somit der gesamte Energieverbrauch durch die Verwertung von Überschussenergie zunehmen, weil zusätzliche Hardware in Betrieb genommen wird. Das führt auch zu der Annahme, dass die fossilen Energiequellen nicht durch erneuerbare ersetzt und die entsprechenden Emissionen nicht eliminiert werden.

Zudem führt die steigende Anzahl von ASIC-Minern zu einer erhöhten Belastung durch Elektroschrott, vermuten die Autoren. Sie kommen daher zu dem Ergebnis, dass der langfristige ökologische Nutzen von Bitcoin durch die angeblich fehlenden Emissionsreduzierung und der zunehmenden Menge an Elektroschrott ausbleibt.

Die Studie beschreibt Elektroschrott als gravierendes Problem. Diese Annahmen kann jedoch hinterfragt werden, da die entsprechenden Berechnungen von Alex de Vries und Co. größtenteils fehlerhaft sind. Beispielsweise wurde in den ersten wissenschaftlichen Arbeiten zu Bitcoin die Lebensdauer von ASIC-Minern deutlich zu niedrig und die Schrottmenge zu hoch angesetzt. Die von der Industrie ausrangierten Miner landen zudem nicht zwangsläufig sofort auf Mülldeponien, sondern oft in Recycling-Höfen oder auf dem Sekundärmarkt, wo sie für Heizprozesse oder private Nutzung (z. B. Home-Mining) Verwendung finden.

Der Schrott von ASIC-Minern ist in Bezug auf die Umweltbilanz auch anders zu bewerten als viele andere Computerteile und Grafikkarten . Anders als diese enthalten ASIC-Miner laut Recherchen von Daniel Batten keine umweltschädlichen Stoffe wie Schwermetalle und sollen zu 100 Prozent recycelbar sein. Damit wäre das Problem weniger gravierend, als die Studie suggeriert.

Hinsichtlich der angeblich fehlenden allgemeinen Emissionsreduzierung liegt die Studie ebenfalls falsch, da die Autoren bestimmte Aspekte schlichtweg ignorieren.

Die Autoren scheinen wichtige Entwicklungen, Diskurse und wissenschaftliche Arbeiten der letzten Jahre bewusst zu ignorieren – vermutlich, um die Umweltfreundlichkeit von Bitcoin kleinzureden. Obwohl sie den Bericht des Beratungsunternehmens KPMG erwähnen, verschweigen sie wesentliche positive, vor allem langfristige ökologische Effekte des Bitcoin-Minings, wie die Reduzierung von Methanemissionen auf Mülldeponien und Ölfeldern. Ebenso wird die Nutzung der Abwärme von ASIC-Minern für verschiedene Heizprozesse, durch die Energie und Emissionen eingespart werden können, völlig ausgeklammert.

Auch das BEEST-Modell des Digital Asset Research Institute (DARI) findet keine Berücksichtigung. Dieses Modell bietet einen umfassenderen und aktuelleren Datensatz zu den Emissionen und dem Energiemix von Bitcoin als andere Ansätze und wird deshalb von führenden Medien zunehmend bevorzugt. Laut dem BEEST-Modell sind die Emissionen des Bitcoin-Netzwerks trotz des Wachstums der Branche ( Hashrate , Preis, Adaption, öffentliches Interesse) nicht weiter angestiegen. Die Emissionsintensität hat sich in den letzten Jahren mehr als halbiert und ist inzwischen die niedrigste unter allen großen globalen Branchen – Blocktrainer.de berichtete . Zudem steigt der Anteil der nachhaltigen Energiequellen im Energiemix von Bitcoin kontinuierlich an und beträgt mittlerweile mehr als 56 Prozent . 

Dies zeigt, dass erneuerbare Energien und Bitcoin-Mining einander hervorragend ergänzen. Obwohl die Emissionen des Bitcoin-Netzwerks nicht gesunken sind, trägt allein schon die Methanreduzierung durch das Mining zu einer enormen Verringerung der allgemeinen Treibhausgasemissionen bei. Nicht ohne Grund wurde das nachhaltige Mining-Unternehmen MARA Holdings vom World Energy Council als „Energietechnologie des Jahres“ ausgezeichnet. Damit wurde das Mining offiziell als eine Technologie anerkannt, die ein Gleichgewicht zwischen Energiegerechtigkeit, Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit fördert.

In Bezug auf den Anstieg des Energiebedarfs lässt sich festhalten, dass ein höherer Bedarf per se nicht schädlich ist – insbesondere wenn er durch erneuerbare Energien gedeckt ist. Um den Ausbau erneuerbarer Energien voranzutreiben, sind flexible Abnehmer unerlässlich – und kein großer Stromverbraucher reagiert so anpassungsfähig auf den intermittierenden Charakter erneuerbarer Energien wie Bitcoin-Mining-Anlagen.

Zudem erhöht sich der Energiebedarf ganz automatisch, wenn immer mehr Regionen, die bisher ohne Stromzugang auskommen mussten, elektrifiziert werden. Auch hier spielt Bitcoin-Mining eine entscheidende Rolle, wie das Beispiel von Gridless zeigt: Das Unternehmen installiert mobile Mining-Anlagen und zum Beispiel kleine Wasserkraftwerke in abgelegenen Gebieten, finanziert dadurch den Ausbau kleiner lokaler Stromnetze und verbessert damit die Lebensqualität zahlreicher Menschen – Blocktrainer.de berichtete .

Angesichts dieser Fakten, die in den Berechnungsmodellen der Studie keine Berücksichtigung finden, ist die Annahme, Bitcoin hätte keine langfristigen ökologischen und gesellschaftlichen Nutzen, nicht nachvollziehbar. Sie bleibt letztlich eine theoretische Behauptung, ohne faktische Grundlage.

Da die Verwertung erneuerbarer Überschussenergie die gesellschaftlichen Nachteile von Bitcoin nach Ansicht der Autoren nicht ausreichend mindern würde, rechtfertigen sie bestimmte politische Maßnahmen, um das Verhalten der Beteiligten in die vermeintlich richtige Richtung zu lenken. Zu ihren Vorschlägen gehören unter anderem eine zusätzliche Steuer auf kohlenstoffintensive Energiequellen sowie strengere Vorschriften für die Mining-Branche, zum Beispiel für das Recycling.

Die Autoren sprechen sich auch für direkte Eingriffe in den Bitcoin-Markt aus, um die energieintensiven Mining-Aktivitäten und deren negative Umweltauswirkungen zu reduzieren. Sie fordern Maßnahmen, die den Marktwert von Bitcoin senken sollen, um das Mining wirtschaftlich unattraktiver zu machen. Dazu empfehlen sie, dass nationale Regulierungsbehörden die weitere Adaption von Bitcoin nicht fördern – etwa durch die Zulassung neuer Investmentprodukte wie ETFs. Durch eine Reduzierung des Kapitalflusses in das Netzwerk soll der wirtschaftliche Anreiz für Mining-Unternehmen geschwächt werden.

Darüber hinaus plädieren die Autoren für eine klare regulatorische Unterscheidung zwischen Bitcoin und alternativen Konsensmechanismen wie Proof of Stake. Dieser sei aus ihrer Sicht umweltfreundlicher und hätte eine bessere ökologische Bilanz.

Da sich die Umweltauswirkungen erheblich reduzieren würden, plädieren die Autoren letztlich auch für den Umstieg von Bitcoin auf einen weniger energieintensiven Konsensmechanismus wie Proof of Stake (PoS). Als Beispiel führen sie die erfolgreiche Umstellung von Ethereum auf PoS an.

Ethereums Umstellung auf Proof of Stake zeigt die Machbarkeit dieses Übergangs, obwohl das profitable Mining-Modell von Bitcoin wenig Anreiz für einen Wechsel bietet. Diese Dynamik könnte sich nur ändern, wenn die öffentliche Wahrnehmung und der soziale Druck sich negativ auf die Marktkapitalisierung von Bitcoin auswirken. In diesem Zusammenhang ist das Narrativ, dass Bitcoin die Energiewende unterstützt, irreführend und kontraproduktiv.

Auszug aus der Studie

Die Forderung, Bitcoin auf Proof of Stake umzustellen, offenbart ein mangelndes Verständnis für die einzigartigen Wertversprechen und den grundlegend anderen Ansatz von Bitcoin. Der Proof-of-Work-Konsensmechanismus verankert das digitale Asset in der realen Welt und bietet durch physische Anforderungen und Grenzen einen effektiven Schutz gegen Angriffe. Diese Eigenschaften gewährleisten die Unveränderbarkeit des Netzwerks und stärken die Zensurresistenz.

Proof of Stake hingegen basiert auf rein virtuellen Mechanismen und erfordert technische Kompromisse, die Risiken wie eine potenzielle Zentralisierung erhöhen. Während Parameter in Proof-of-Stake-Netzwerken leichter verändert werden können, bleiben die Regeln im Bitcoin-Netzwerk durch Proof of Work unverrückbar. Dieser fundamentale Unterschied macht Bitcoin einzigartig und unterstreicht die Bedeutung seines energieintensiveren Konsensmechanismus.

Grundsätzlich ist es positiv, dass der ökologische Nutzen von Bitcoin hinterfragt und kritisch überprüft wird. Die vorliegende Studie reiht sich jedoch in die Tradition der ersten Generation akademischer Arbeiten über Bitcoin ein, die oft auf irreführenden und teils falschen Behauptungen des Zentralbankers Alex de Vries basieren und Bitcoin in ein schlechtes Licht rücken .

Im Gegensatz dazu unterstützt die zweite Generation wissenschaftlicher Publikationen über Bitcoin ein neues, umweltfreundlicheres Narrativ – ein Ansatz, der den Autoren dieser Studie offenbar ein Dorn im Auge ist. Dies könnte ihre Ignoranz gegenüber den langfristigen ökologischen Vorteilen von Bitcoin erklären, die im Großteil der aktuellen akademischen Arbeiten betont werden. Aspekte wie die erhebliche Emissionsminderung durch Abwärmenutzung und Methanverwertung, die nicht nur ökologische, sondern auch ökonomische Vorteile (z. B. Einnahmen aus Energieverkäufen, geschürften BTC oder CO₂-Gutschriften) bringen, sollten in Berechnungsmodellen nicht einfach ausgeklammert werden.

Bitcoin-Mining-Anlagen bieten eine ideale Ergänzung zu erneuerbaren Energien. Andere Studien zeigen, dass durch die Integration des Minings das wirtschaftliche Potenzial von Wind- und Solaranlagen sowohl vor als auch während der kommerziellen Betriebsphase gesteigert werden kann. Mining-Anlagen bieten eine flexible Nutzung überschüssiger Energie und schaffen eine wichtige Einkommensquelle für die Energieerzeuger – insbesondere in Regionen, in denen die Infrastruktur für erneuerbare Energien noch nicht vollständig ausgebaut ist. Sobald der Ausbau abgeschlossen ist, können die Erzeuger ihren Strom zu höheren Preisen an andere Abnehmer verkaufen, während die Bitcoin-Miner ihren Betrieb in Regionen mit günstigeren Energiepreisen verlagern. Dieses Modell schafft wirtschaftliche Anreize, die zusätzlichen Einnahmen in Speichertechnologien und die Weiterentwicklung der Infrastruktur zu investieren – ein wesentlicher Beitrag zur nachhaltigen Energiewende.

Die Autoren der Studie vermuten jedoch, dass die Nutzung erneuerbarer Überschussenergie durch Bitcoin-Miner weder die negativen Umweltauswirkungen verringere noch ökonomische Anreize für eine nachhaltige Energiestrategie schaffe. Sie argumentieren, dass der Energiebedarf ansteigt und die erneuerbaren Energien fossile Energiequellen und ihre Emissionen nicht verdrängen würden. Zudem prognostizieren sie eine steigende Belastung durch Elektroschrott, wodurch positive Effekte auf Umwelt und Gesellschaft ausbleiben sollen.

Es ist bedauerlich, dass die Autoren Bitcoin einen gesellschaftlichen Schaden zuschreiben und strenge Vorschriften, Eingriffe in den Markt sowie sogar einen Umstieg auf Proof of Stake fordern – ohne empirische Belege für ihre Annahmen zu liefern. Es bleibt zu hoffen, dass zukünftige Studien die vorgeschlagenen Berechnungsmodelle nutzen und belastbare empirische Daten bereitstellen werden.