Warum die Bitcoin-Apokalypse ausbleibt

Es gibt keinen permanent steigenden Stromverbrauch, der zum Crash der Kryptowährung führen wird. Replik zum Artikel "Der Bitcoin-Crash ist programmiert" von Christian Kreiß

"Der Bitcoin-Crash ist programmiert", schrieb der Professor für Volkswirtschaftslehre an der Hochschule Aalen, Christian Kreiß, am Donnerstag vergangener Woche auf Telepolis. Obgleich der Titel zunächst brisantes erwarten ließ, ist der Artikel von Herrn Kreiß an vielen Stellen inhaltlich fehlerhaft.

Diese fachlichen Fehler verleiteten den Autor wohl zu der Überschrift, die leider ebenso falsch ist. Ich werde im Folgenden daher einige der aufgestellten Behauptungen korrigieren.

Hierbei beziehe ich mich ausdrücklich nur auf die fachlichen Fehler in Kreiß' Argumentation, seine Zahlenangaben habe ich nicht überprüft. Zudem bin ich auch der Meinung bin, dass das Bitcoin-Netzwerk wesentlich zu viel Strom verbraucht. Ich versuche daher, die wirklichen Gründe dafür darzulegen und Alternativen aufzuzeigen.

Bitcoin-Crash? Die falsche Grundannahme von Christian Kreiß

Die Grundannahme im Artikel von Herrn Kreiß lautet, dass der Stromverbrauch des Bitcoin-Netzwerks aufgrund seiner Programmierung stetig ansteige. "Der permanent wachsende Stromverbrauch ist ein Konstruktionsfehler von Bitcoin", schreibt er.

Das ist aber nicht der Fall. Der Stromverbrauch des Bitcoin-Netzwerks variiert mit dem Wert des Gesamtnetzwerks. Steigt der Wert aller Bitcoins an, nimmt mittelbar auch der Stromverbrauch zu. Sinkt aber der Wert des Netzwerks, dann reduziert sich auch der Stromverbrauch.

Warum Ponzi- und Schneeballsysteme mit Bitcoin nichts zu tun haben

Aus dieser falschen Grundannahme folgert der Autor, dass es sich bei Bitcoin um ein "Schneeballsystem" beziehungsweise ein "Ponzisystem" handelt. Der Autor verwendet diese Begriffe synonym, weshalb hier zwei Richtigstellungen notwendig sind.

Erstens bezeichnet ein Ponzisystem ein wertloses Unternehmen, bei dem frühe Anleger versprochene Renditen aus Einlagen späterer Anleger enthalten. Die späteren Anleger gehen leer aus. Der betrügerische Unternehmer verschwindet in der Regel mit den Einlagen der frühen Anleger.

Das trifft auf das Bitcoin-Netzwerk aus mehreren Gründen nicht zu.

Der Wert des Bitcoins berechnet sich streng nach Angebot und Nachfrage. Da der Kurs in den letzten Jahren tendenziell gestiegen ist, haben frühe Anleger einen Gewinn gemacht.

Es werden keine Renditen ausgezahlt. Die Gewinne der frühen Anleger sind keine Renditen, sondern sind ein Resultat von Wertsteigerungen. Diese wurden in den meisten Fällen nicht realisiert. Das lange Halten der frühen Anleger führt zur Verknappung der Bitcoins und damit zum steigenden Preis. Sollte es zu einem Bitcoin-Crash kommen, verlieren die meisten frühen Anleger ebenfalls.

Das Asset selbst, der Bitcoin, ist frei handelbar und kann jederzeit verkauft werden. Der Autor suggeriert, dass Anleger immer nur neu erschaffene Bitcoins kaufen. Das stimmt nicht. In den 24 Stunden bevor dieser Artikel verfasst wurde, sind 900 Bitcoins erschaffen und 663.000 Bitcoins gehandelt worden.

Als Schneeballsystem werden Geschäftsmodelle bezeichnet, die eine ständig wachsende Anzahl von Teilnehmern benötigen. Das wird in der Regel über Provisionen für das Werben neuer Teilnehmer erreicht, die dann ihrerseits Provisionen von neu geworbenen Teilnehmern erhalten.

Die Provisionen addieren sich auf, sodass derjenige, der das System gestartet hat, bei jedem neuen Teilnehmer eine Zahlung erhält. Das System bricht zusammen, wenn der Preis aufgrund der vielen Provisionen zu hoch wird und keine neuen Teilnehmer zu finden sind.

Das Bitcoin-Netzwerk ist aber auch kein Schneeballsystem. Niemand erhält Provisionen für das Werben neuer Teilnehmer.

Da es eine endliche Anzahl Bitcoins gibt und der Bitcoin frei gehandelt wird, berechnet sich der Wert eines Bitcoins jederzeit nach Angebot und Nachfrage. Sollte die Nachfrage sinken, beispielsweise dadurch, dass keine neuen Anleger am Markt sind, sinkt der Bitcoin-Preis sofort auf ein Niveau, auf dem wieder Anleger angesprochen werden.

An dieser Stelle wird das Grundmissverständnis des Autors Kreiß deutlich: Er geht grundlos davon aus, dass der Betrieb des Bitcoin-Netzwerks stetig mehr Strom verbraucht und daher immer teurer wird.

Wenn in einem solchen Szenario die Anleger ausblieben und der Preis sinken würde, könnte der Strom nicht mehr bezahlt werden und das Netzwerk würde zusammenbrechen. Dies ist aber nicht der Fall, da sich der Stromverbrauch dem Wert des Bitcoins anpasst.

Der Preis einer Bitcoin-Transaktion

Zudem führt der Autor einige Beispiele an, die zeigen sollen, wie viel Strom eine einzige Bitcoin-Transaktion verbraucht. Diese Beispiele sind nicht haltbar, da hier der Energieverbrauch für die Transaktion und der Energieverbrauch für die Sicherheit des Netzwerks verwechselt werden.

Die Energie wird für die Sicherheit des Netzes verwendet, nicht für die Transaktionen. Das möchte ich folgendermaßen veranschaulichen.

Stellen wir uns ein virtuelles Fort Knox vor, in dem alle Bitcoins der Welt in individuellen Schließfächern liegen.

Ein virtueller Angestellter lebt im virtuellen Fort Knox und transferiert auf Wunsch der Besitzer Bitcoins aus dem eigenen Schließfach in das Schließfach eines anderen Besitzers. Das sind die Transaktionen. Sie sind sehr preiswert und verbrauchen kaum Energie.

Um die Einlagen aller Beteiligter zu schützen, also auch derer, die seit zehn Jahren gar keine Transaktion vollzogen haben, wird um das Fort herum nun aber eine ganze Armee stationiert. Diese Armee verhindert, dass in das Fort eingebrochen wird und die Bitcoins gestohlen werden.

Die Armee verbraucht dabei jede Menge Energie. Je höher der Wert der gesamten Einlagen im Fort ist, desto attraktiver ist ein Angriff, desto mehr muss die Armee aufgerüstet werden, desto mehr Energie verbraucht sie.

Die Energie fließt also nicht in die Transaktionen, sondern in die Sicherheit. Auch steigt der Energieverbrauch des Netzwerks nicht, wenn die Anzahl der Transaktionen steigt. Das führt lediglich dazu, dass die einzelne Transaktion entweder teurer wird oder ihre Ausführung länger dauert.

Gründe für den hohen Energieverbrauch

Als Gründe für den hohen Stromverbrauch führt der Autor einerseits das Proof-of-Work System der Bitcoin-Blockchain und andererseits ihre enorme Größe "gemessen in Gigabyte" sowie das Wachstum der Bitcoin-Blockchain an.

Auch diese These ist sachlich falsch. Der Stromverbrauch des Bitcoin-Netzwerks steht in keinem Zusammenhang mit der Größe der Blockchain. Eine große Festplatte im Dauerbetrieb verbraucht etwa elf Watt, mithin rund 100 kWh pro Jahr.

Wenn man sehr optimistisch annimmt, dass es eine Million Betreiber des Netzwerks gibt, würde das einen Stromverbrauch von 100 GWh pro Jahr und damit etwa 0,1 Prozent des vom Autor angegebenen Stromverbrauchs des Bitcoin-Netzwerks ausmachen.

Die Größe der Bitcoin-Blockchain liegt derzeit bei ca. 350 GB. Das ist wesentlich weniger als auf eine Festplatte mit einem Terabyte passt, die im Fachhandel für rund 40 Euro zu haben ist.

Diese Festplatte würde die Bitcoin-Blockchain trotz ihres Wachstums auch noch in 20 Jahren aufnehmen können. Es ist also nicht damit zu rechnen, dass das Wachstum der Bitcoin-Blockchain in den nächsten 20 Jahren irgendeine Auswirkung auf den Energieverbrauch haben wird.

Tatsächlich wird die Energie fast komplett durch den Proof-of-Work Mechanismus verbraucht. Allerdings stimmt weder die Behauptung, dass der Proof-of-Work Mechanismus "Verschlüsselungsaufgaben" übernimmt, noch dass er die "Anonymität" des Bitcoins sicherstellt.

Falsch ist auch Kreiß' Behauptung: "Die Rechenoperationen werden im Laufe der Zeit allerdings immer komplizierter, sodass trotz steigender Rechnerleistungen und effizienter werdender Rechner die Rechenoperationen immer aufwändiger, länger und damit stromintensiver werden".

Der Proof-of-Work-Mechanismus von Bitcoin

Das Bitcoin-Netzwerk wird von sogenannten Minern betrieben. Jedermann kann ohne Anmeldung, Formalitäten ober Gebühren jederzeit Miner werden.

Dazu benötigt es einen Computer, eine Festplatte, einen Internetanschluss und eine kostenlos im Internet zugängliche Software, den Bitcoin-Client. Wird der Bitcoin-Client gestartet, kopiert er sich als erstes die komplette Bitcoin-Blockchain aus dem Internet.

Jeder Miner sammelt über den Bitcoin-Client die Transaktionswünsche der Bitcoin-Besitzer ein und fertigt daraus einen Block. Einer der frisch gefertigten Blöcke wird dann der offizielle nächste Block und wird an die bestehende Blockchain angehängt.

Alle Miner bekommen eine Kopie des offiziellen Blocks und hängen sie an ihre Kopie der Blockchain an.

Für diese Arbeit werden die Miner durch ein lukratives Versprechen motiviert: Wer den nächsten offiziellen Block erschaffen darf, erhält auch eine gewisse Menge an neu erschaffenen Bitcoins. Derzeit sind das 6,25 BTC, was einem Gegenwert von aktuell 162.000 Euro entspricht.

Alle streben also danach, als Miner den jeweils nächsten Block schreiben zu dürfen. Die Auswahl des Glücklichen erfolgt bei Bitcoin über den Proof-of-Work Mechanismus.

Hat ein Miner seinen Block fertiggestellt, bekommt er eine Zusatzaufgabe: Er muss mit seinem Block eine sogenannte Hash-Operation ausführen. Dabei wird aus dem Block eine Prüfsumme errechnet.

Das Bitcoin-Netzwerk erwartet nun, dass diese Prüfsumme eine bestimmte Anzahl von führenden Nullen aufweist. Das wird beim Block des Miners mit höchster Wahrscheinlichkeit nicht der Fall sein.

Es ist mathematisch unmöglich, den Block so zu vorauszuplanen, dass die Anforderung erfüllt wird. Der Miner muss nun also zufällige Zahlen, sogenannte Nonces, an seinen Block anhängen, mit dem Block dann immer wieder die Hash-Operation durchführen und schauen, ob irgendwann die Anforderung erfüllt ist.

Die Anforderung, hier ist von "Difficulty" die Rede, liegt derzeit so hoch, dass durchschnittlich etwa 14 Billionen Hash-Operationen durchgeführt werden müssen, um auf ein akzeptiertes Ergebnis zu kommen.

Jeder Miner kann seine persönlichen Chancen steigern, indem er mehr Mining-Hardware anschafft und damit mehr Hash-Operationen pro Sekunde durchführen kann.

Hat ein Miner als erster eine Nonce gefunden, die eine akzeptable Prüfsumme errechnet, verkündet er dies den anderen Minern. Diese prüfen mit lediglich einer Hash-Operation nach, ob das Ergebnis stimmt. Zugleich verifizieren sie die Konsistenz des vorgeschlagenen Blocks.

Wenn beides ordnungsgemäß ist und über 50 Prozent der Miner dies bestätigen, wird der neue Block von allen an ihre Kopie der Blockchain angehängt, der Gewinner erhält seine Belohnung und das Spiel startet erneut.

Dieser zunächst eher sinnlos anmutende Mechanismus hat zwei entscheidende Wirkungen:

Ein Angreifer kann nie voraussagen, welcher Miner den nächsten Block scheiben wird. Daher ist ein Angriff von außen auf das Netzwerk erstens aussichtslos.

Zudem hat der Gewinner für die Schaffung des Blocks ernsthaft investiert: Rechner, Strom, Billionen von Fehlversuchen. Die Belohnung erhält er aber nur, wenn sein Block korrekt ist. Ein fehlerhafter oder betrügerische Block bringt keine Belohnung und die Investition darin, überhaupt einen vorschlagen zu dürfen, wäre vergebens gewesen. Angriffe von innen lohnen sich also zweitens nicht.

Proof-of-Work trägt auf diese Weise entscheidend zur Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks bei. Das Problem ist, dass die ungeheure Anzahl von Hash-Operationen, die parallel von tausenden Minern durchgeführt werden, enorm viel Strom verbrauchen.

Die Difficulty von Bitcoin ist variabel

An dieser Stelle wird auch klar, worin das Missverständnis von Christian Kreiß gründet. Die Difficulty, also die Schwere der Anforderung, nimmt nicht permanent zu, sondern wird vom Netzwerk automatisch angepasst.

Das Bitcoin-Netzwerk geht davon aus, dass die Miner durchschnittlich zehn Minuten brauchen sollten, um einen neuen Block zu erschaffen. Man spricht dabei von der "Blocktime".

Wenn der Bitcoin-Preis gegenüber Euro und Dollar stark ansteigt, wird die Belohnung (6,25 Bitcoins) in Euro oder Dollar gemessen größer. Dann wird es für mehr Personen oder Firmen attraktiver, Miner zu werden und für existierende Miner wird es attraktiver, mehr Hardware zu kaufen und mehr Strom zu verbrauchen.

Dadurch schafft das Gesamtnetzwerk mehr Hash-Operationen pro Zeiteinheit und die Blöcke werden in kürzerer Zeit erstellt.

Das Bitcoin-Netzwerk prüft nun automatisch alle 14 Tage, wie viele Blöcke in diesem Zeitraum tatsächlich erstellt worden sind. Bei einer Blocktime von zehn Minuten müssten das 2.016 sein.

Ist die Anzahl der tatsächlich geschaffenen Blöcke höher, ist offenbar neue Rechenkapazität hinzugekommen. In diesem Fall erhöht das Netzwerk automatisch die Difficulty, sodass es in den nächsten 14 Tagen wieder 2.016 Blöcke werden.

Sollte aber, wie im letzten Monat, etwa durch die Schließung ganzer Miningfarmen durch die chinesische Regierung, die Rechenleistung im Netz abnehmen und damit die durchschnittliche Blocktime auf über zehn Minuten anstiegen, wird die Difficulty auch nach unten angepasst, sodass wieder 2.016 Blocke in 14 Tagen entstehen. Die Difficulty und damit der Stromverbrauch ist im letzten Monat um 15 Prozent gesunken.

Wege, den Stromverbrauch zu senken

Sollte der Bitcoin-Preis sich weiter so entwickeln wie in den letzten zehn Jahren, würde der Proof-of-Work Mechanismus tatsächlich immer mehr Strom verbrauchen.

Dieses Problem ist seit vielen Jahren bekannt. Für neuere und modernere Blockchains wurden in den letzten Jahren sehr gute Alternativmechanismen entwickelt, die fast gänzlich ohne Stromverbrauch auskommen.

Die Denkweise hier ist die: Gute und ehrliche Miner sollen für ihre Arbeit belohnt werden. Schlechte oder betrügerische Miner sollen mit dem Verlust ihrer Investition bestraft werden.

Es ist aber egal, ob sie die Investition in Form von Hardwarekauf und Stromverbrauch oder durch die Einlage von Werten erbringen. Neuere Blockchains wie Polkadot und vermutlich ab 2022 auch Ethereum 2.0 verwenden einen solchen Mechanismus, der Proof-of-Stake genannt wird.

Anstatt Hardware und Strom zu kaufen, hinterlegt hier der Miner eine gewisse Menge der entsprechenden Currency im Netzwerk. Die Wahrscheinlichkeit, dass er den nächsten Block schreiben darf, hängt von der Höhe seiner Einlage ab.

Sollte sein Block fehlerhaft sein, behält das Netzwerk einen Teil Einlage des Miners ein. Sollte er einen korrekten Block liefern, erhält der Miner seine Belohnung.

Es steht außer Frage, dass solch ein Mechanismus umweltfreundlicher ist. Zudem eröffnen die zahlreichen Varianten des Proof-of-Stake Mechanismus viele neue Möglichkeiten, das Netzwerk besser zu steuern.

In Zeiten steigenden Umweltbewusstseins, nicht nur bei Privatpersonen, sondern auch bei Firmen und Investoren, wird die Bitcoin-Community mittelfristig nicht um eine Diskussion über den Austausch des Proof-of-Work Mechanismus durch neuere Technologien herumkommen.