Miner sind die idealen Käufer: Die Daten hinter der Bitcoin-geführten Dekarbonisierung in Texas

Erschienen im Bitcoin Magazine | Veröffenlichung 28.10.2021 |
Autoren: Nic Carter und Shaun Connell
Übersetzt von: BitBoxer

Dieser Artikel wird auf der Website von European Bitcoiners nur zu Bildungs-, Informations- und Übersetzungszwecken zur Verfügung gestellt und stellt weder eine finanzielle Beratung noch einen Anspruch auf die im Bericht erwähnten Details dar.


Diese Übersetzung ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Kürzlich veröffentlichte Ars Technica einen Artikel von Tim de Chant, einem Redakteur und Doktor der Umweltwissenschaften, der die Kommentare des texanischen Senators Ted Cruz auf dem Texas Blockchain Summit Anfang des Monats widerlegen wollte.

De Chant wandte sich gegen die folgende Erklärung von Cruz:

„Aufgrund der Fähigkeit des Bitcoin-Minings, sich augenblicklich ein- und auszuschalten, kann man im Falle einer Stromknappheit oder einer Stromkrise, sei es durch einen Frost oder eine andere Naturkatastrophe, bei der die Stromerzeugungskapazität ausfällt, die Energie augenblicklich umleiten und wieder ins Netz einspeisen.“

De Chant gab eine Reihe von Antworten, scheint aber im Allgemeinen den Kern der Aussage von Senator Cruz missverstanden zu haben. Außerdem unterlief ihm ein erheblicher mathematischer Fehler (der später zurückgenommen wurde), der seine Kenntnisse über das Bitcoin-Mining infrage stellte.

Doch zunächst lohnt es sich, Cruz in vollem Umfang zu zitieren, da die Absicht seiner Behauptungen ohne den vollständigen Kontext verloren geht. Wir haben einen Auszug von Cruz’ Kommentaren zum Mining aus seinem Gespräch mit Jimmy Song auf dem Gipfel unten eingefügt, in dem er sich auf einen kürzlichen Wintersturm bezog, der viele in Texas tagelang ohne Strom ließ:

„Es gab viele Dinge, die [während des Wintersturms] schiefgelaufen sind, die es meiner Meinung nach wert sind, untersucht zu werden, aber ich denke, dass Bitcoin das Potenzial hat, viele Aspekte davon anzugehen. Erstens, aus der Perspektive von Bitcoin, hat Texas Energie im Überfluss. Wenn man sich die Windenergie ansieht, sind wir mit Abstand der größte Windproduzent des Landes. Zweitens denke ich, dass es enorme Möglichkeiten gibt, wenn es um [undeutlicher Ton] geht. Wenn man sich das Erdgas anschaut, dann sieht man, dass 50 % des Erdgases, das in diesem Land abgefackelt wird, im Permian-Gebiet in West-Texas abgefackelt wird. Ich denke, das ist eine enorme Chance für Bitcoin, denn das ist Energie, die derzeit einfach verschwendet wird. Sie wird verschwendet, weil es keine Transportanlagen gibt, um das Erdgas dorthin zu bringen, wo es auf die übliche Weise verwendet werden könnte; es wird einfach verbrannt.“

„Einige der wirklich aufregenden Bemühungen, mit denen man sich befasst, sind: ‚Können wir das Gas auffangen, anstatt es zu verbrennen?‘. Wir könnten es nutzen, um einen Generator direkt vor Ort zu installieren. Mit dieser Energie können wir Bitcoin schürfen. Das Schöne daran ist, dass man in dem Moment, in dem man das tut, der Umwelt enorm hilft, weil man das Erdgas nicht abfackelt, sondern es produktiv einsetzt. Zweitens kann Bitcoin-Mining sofort ein- und ausgeschaltet werden, wenn es zu einem Stromausfall oder einer Stromkrise kommt, sei es durch einen Frost oder eine andere Naturkatastrophe, bei der die Stromerzeugungskapazitäten ausfallen, sodass diese Energie sofort wieder ins Netz eingespeist werden kann. Wenn man an das Netz angeschlossen ist, werden sie zu überschüssigen Reserven, die die Widerstandsfähigkeit des Netzes stärken können, indem sie eine beträchtliche Kapazität an zusätzlicher Energie bereitstellen, die für kritische Dienste zur Verfügung steht, falls und wenn sie benötigt wird. Ich denke also, dass dies ein enormes Potenzial hat, und ich erwarte, dass sich das Terrain in fünf Jahren dramatisch verändern wird, wobei das Bitcoin-Mining eine wichtige Rolle bei der Stärkung und Härtung der Widerstandsfähigkeit des Netzes spielen wird.“

„Das ist ein seltsamer Punkt. In der Diskussion um Bitcoin wird Bitcoin häufig als Energienutzer betrachtet. Ein Großteil der Kritik, die daran geübt wird, bezieht sich auf der Nutzung von Energie. Die Perspektive, die ich vorschlage, ist genau das Gegenteil, nämlich eine Möglichkeit, unsere Energieinfrastruktur zu stärken. Und eines der aufregenden Dinge an Kryptowährungen ist auch die Möglichkeit, ungenutzte erneuerbare Energien freizusetzen. Es gibt also viele Orte auf der Erde, wo die Sonne viel scheint und der Wind viel weht, aber es gibt keine Stromleitungen. Es ist also wirtschaftlich nicht machbar, diese Energie zu nutzen. Das Schöne am Bitcoin-Mining ist, dass man, wenn man sich mit dem Internet verbinden kann, diese Energie nutzen und aus diesen erneuerbaren Energien einen Wert schöpfen kann, wie es sonst nicht möglich wäre. Und ich denke, dass wir in den nächsten fünf Jahren auch in dieser Hinsicht massive Innovationen erleben werden.“

De Chant reagierte mit einer Reihe von Punkten auf die Äußerungen von Cruz. Wir werden sie der Reihe nach angehen.

De Chant beginnt mit dem Eingeständnis, dass „es einleuchtend ist, dass das Bitcoin-Mining genügend Nachfrage erzeugen könnte, um Investoren zum Bau neuer Kraftwerke zu verleiten. Diese Kraftwerke könnten theoretisch die Aufgabe haben, das Stromnetz in Notfällen mit Strom zu versorgen“.

Aber das ist nicht wirklich der Punkt, den Cruz und die Bitcoin-Gemeinschaft ansprechen. Stattdessen weisen wir darauf hin, dass die Stromversorger durch die Existenz des Bitcoin-Minings als zusätzliche Einnahmequelle wirtschaftlich besser dastehen werden. Diese verbesserte Wirtschaftlichkeit könnte zu einem zusätzlichen Bau führen. Wir sind jedoch nicht auf die Behauptung gestoßen, dass das Mining den Bau von reinen Bitcoin-Kraftwerken finanzieren würde, die in Notsituationen in das Netz eingespeist würden.

Die andere Behauptung ist, dass Bitcoin-Miner eine einzigartige Art von unterbrechbarer Last darstellen, deren Fähigkeit, die Energienutzung zu drosseln, dazu beitragen kann, das Netz vor Instabilität zu schützen.

De Chant fuhr fort, indem er darauf hinwies, dass der Stromausfall im Februar in Texas durch heftige Winterstürme in Verbindung mit einem schlecht klimatisierten Netz verursacht wurde – obwohl Cruz dies in seinen Ausführungen vollständig einräumte. Das ist kein Argument gegen Cruz – er weiß sehr wohl, warum das Netz ausgefallen ist: erhebliche Winterstürme in Verbindung mit einem schlecht ausgelegten Netz, neben anderen Faktoren zum Beispiel der Erdgasversorgung. Neben den Ausfällen von Kraftwerken war auch die Erdgasinfrastruktur nicht in der Lage, die Kraftwerke mit Erdgas zu versorgen. Darüber hinaus unterschätzte der Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) sein Szenario für die Spitzenlast um etwa 10 Gigawatt (GW), was eine enorme Fehlleistung darstellte.

Cruz hat nicht behauptet, dass Bitcoin einen wetterbedingten Zusammenbruch des Stromnetzes durch einen schwarzen Schwan verhindern würde. Letztendlich kann dies nur durch eine bessere Planung erreicht werden.

De Chant fuhr fort, indem er darauf hinwies, dass Bitcoin-Miner kein zusätzliches Geld ausgeben würden, um ihren Betrieb winterfest zu machen. Dies ist jedoch ein verwirrender Punkt: De Chant scheint Miner und Energieerzeuger zu verwechseln. In der Praxis sind die beiden unterschiedlich. Allgemeine Netzausfälle haben nichts mit Bitcoin zu tun, und niemand behauptet, dass Bitcoin Kraftwerke dazu veranlassen wird, Ereignisse außerhalb der zwei Sigma Spanne (der Gaußschen Normalverteilung) vollständig zu vermeiden.

Die Wirtschaftlichkeit der Akzeptanz einer geringeren Verfügbarkeit

Das Hauptargument von De Chant ist einfach seine Behauptung, dass die Wirtschaftlichkeit des Minings eine Einschränkung nicht zulässt, selbst wenn die Preise hoch sind. In seinen Worten: „Es ist unwahrscheinlich, dass Bitcoin-Miner ihre Stromerzeugungskapazität dem Netz zur Verfügung stellen, wenn sie nicht ausreichend entschädigt werden.“ In der ersten Version seines Artikels behauptete er ursprünglich, dass Miner während des Wintersturms im Februar 2021 31.700 Dollar pro Megawattstunde (MWh) erhalten müssten, um ihre Maschinen abzuschalten, eine Schätzung, die er später auf 600 Dollar pro MWh korrigierte. Beide Schätzungen sind jedoch fehlerhaft.

Selbst für die hochwertigsten Geräte (Antminer S19) hätte der „Abschaltpunkt“ im Februar 2021 für Miner bei 480 $ pro MWh gelegen. Ältere Anlagen haben eine niedrigere Abschaltschwelle, da sie empfindlicher auf die Strompreise reagieren. Wenn die Strompreise einen bestimmten Schwellenwert erreichen, arbeiten die Miner nicht mehr kostendeckend und schalten ihre Maschinen ab – unabhängig davon, ob sie an einem formellen Netzprogramm teilnehmen, das sie für die Ausfallzeit entschädigt oder nicht.

Die Miner sind sich ihrer Wirtschaftlichkeit bewusst und können sich in Echtzeit an die Netzbedingungen anpassen. De Chant lag mit seiner ersten Schätzung um den Faktor 66 daneben. In seiner revidierten Schätzung behauptete er fälschlicherweise, dass Miner ihre Anlagen bei $600 pro MWh abschalten würden, was immer noch eine Überschätzung ist. Vereinfacht ausgedrückt sind Bitcoin-Miner sehr preis-empfindlich und betreiben „Economic Dispatch“ – das heißt, sie reagieren auf die Preise und lassen ihre Anlagen einfach nicht laufen, wenn die Strompreise zu hoch werden. Dies ist unabhängig davon, ob sie an einem Nachfrage-Reaktions-Programm (Demand Response) teilnehmen, das die Stromverbraucher formell dazu anhält, ihren Verbrauch in Zeiten der Stromknappheit zu drosseln.

In der nachstehenden Grafik sehen Sie, dass die Miner ihre Maschinen schon lange vor Erreichen der Preisobergrenze von 9.000 US-Dollar pro MWh für Strom in ERCOT abgeschaltet hätten.

Der genaue Schwellenwert, ab dem Miner ihre Nutzung einschränken, hängt von den eingesetzten Maschinentypen ab – höherwertige Maschinen haben höhere Opportunitätskosten und werden daher in teureren Strompreisperioden online gehalten.

Strom ist in ERCOT im Allgemeinen günstig, was bedeuten könnte, dass die Miner ihre Nutzung nur in relativ wenigen Fällen einschränken würden. Aber der Durchschnitt sagt natürlich nichts über die tatsächliche Situation aus. Es liegt in der Natur des Spot-gesteuerten Netzes, dass Energie die meiste Zeit günstig oder sogar kostenlos ist (je nachdem, wo sie genutzt wird), und nur einen kleinen Teil der Zeit ist sie sehr knapp und teuer (dies ist ein Merkmal – die hohen Preise sind ein Signal, um Anreize für den Bau neuer Kraftwerke zu schaffen).

In diesen Zeiten können Bitcoin-Miner das Stromnetz erheblich entlasten, indem sie ihre Last unterbrechen. In der übrigen Zeit ist Energie im Allgemeinen im Überfluss vorhanden, da die Anwesenheit von Minern einen wirtschaftlichen Druck ausübt, der die Netzökonomie verbessert und den Bau neuer Energieprojekte lohnender macht (die nun zum ersten Mal die Möglichkeit haben, ihre gesamte Erzeugungskapazität an das Netz oder an Bitcoin zu verkaufen).

Lancium beispielsweise ist ein in Houston ansässiges Technologieunternehmen, das Software und Lösungen für geistiges Eigentum entwickelt, die mehr erneuerbare Energie im Netz ermöglichen. Im Jahr 2020 war es das erste Unternehmen überhaupt, das eine Last als steuerbare Lastressource (Controllable Load Resource, CLR) qualifizierte (mehr dazu später).

Derzeit besitzt und/oder betreibt das Unternehmen alle alle steuerbare Last Ressourcen in ERCOT mit etwa 100 MW Bitcoin-Mining-Last unter Kontrolle für CLR. Diese Mining-Anlagen werden sowohl auf Tages- als auch auf Stundenbasis optimiert, um dann zu minen, wenn es wirtschaftlich ist, und um dann abzuschalten, wenn es nicht wirtschaftlich ist.

Es lohnt sich, einen Blick auf die Verteilung der Strompreise in einem Netz wie ERCOT zu werfen, um zu verstehen, wie Miner mit dem Netz interagieren. Die meiste Zeit über ist Energie reichlich vorhanden und günstig. In Westtexas sind die Preise regelmäßig negativ, da das Angebot an Wind- und Solarenergie die Nachfrage regelmäßig bei weitem übersteigt und es nur begrenzte Möglichkeiten gibt, das Angebot in Lastzentren in anderen Teilen von Texas zu exportieren.

Die Miner stellen eine Last Ressource dar, die eifrig negativen oder günstigen Strom verschlingt (alles auf der linken Seite des Diagramms), während sie sich bei Ereignissen im rechten Bereich selbst unterbricht (Sie können den Wintersturm auf der rechten Seite sehen).

Einerseits verbessert dies die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeuger, die zum ersten Mal einen neuen Abnehmer für ihren Strom haben, der über das unflexible Netz hinausgeht. Dies fördert den Bau von mehr Infrastruktur für erneuerbare Energien und verbessert die Aussichten für bestehende Anlagen. Andererseits bedeutet eine hochgradig unterbrechbare Last, die Ausfälle tolerieren kann, dass mehr Strom für Haushalte und Krankenhäuser in Zeiten der Knappheit zur Verfügung steht, wenn die Versorgung durch Wetter oder andere Unterbrechungen ausfällt.

Aus der Sicht der Miner ist die Inkaufnahme von Versorgungsunterbrechungen eine wirtschaftlich vernünftige Entscheidung, und zwar aus zwei Gründen:

• Sie vermeiden es, während eines Engpasses extrem hohe Preise für Strom zu zahlen.
• In einigen Fällen werden sie sogar für die „Versicherung“ des Netzes bezahlt.

Die nachstehende Tabelle zeigt den durchschnittlichen jährlichen Strompreis für Verbraucher, die bereit sind, verschiedene Ausfallzeiten in Kauf zu nehmen. Sie sehen, dass Sie, wenn Sie strategisch hochpreisige Zeiten vermeiden (wozu Miner motiviert sind), insgesamt drastisch Stromkosten sparen.

Im Jahr 2021, in dem die Preise aufgrund des Wintersturms in die Höhe schossen, konnten Sie Ihre Gesamtstromkosten für das Jahr von 178 $ pro MWh auf nur 25 $ pro MWh senken, wenn Sie Ihre Erwartungen an die Betriebszeit von 100 % auf 95 % reduzierten. Das Netz braucht sich also nicht auf die Wohltätigkeit der Miner zu verlassen, um von ihnen zu erwarten, dass sie ihre Maschinen in Zeiten der Netzbelastung abschalten: Als gewinnmaximierende Unternehmen haben sie ein klares wirtschaftliches Motiv, dies zu tun.

Um einen ganzheitlichen Blick auf die Entwicklung der Preise in ERCOT in den letzten fünf Jahren zu werfen, haben wir ein Diagramm mit der kumulativen Verteilung nach Jahren beigefügt. Da in diesem Jahr der Wintersturm stattfand, hat das Jahr 2021 mit 5 % der Stunden, in denen der Preis über 100 US-Dollar pro MWh lag, den „dicksten“ rechte Ende der Verteilung.

Sie sehen, dass die Spotpreise auf dem Großhandelsmarkt die meiste Zeit über niedrig sind, dass sie aber in den letzten 15 % der Verteilung extrem stark schwanken. Keines der beiden Enden ist wünschenswert: Negative oder niedrige Preise deuten auf ein Überangebot hin, das zu einem Ungleichgewicht führt und für die Energieerzeuger unwirtschaftlich ist; extrem hohe Preise deuten auf Stromausfälle und Haushalte hin, die nicht die benötigte Energie erhalten. Das Vorhandensein von flexibler Last im Netz schneidet beide Enden der Verteilung ab. Sie ist kein Allheilmittel und kann nicht verhindern, dass schlecht winterfest gemachte Anlagen bei den einmal im Jahrhundert auftretenden Stürmen ausfallen, aber der Nettoeffekt ist trotzdem positiv.

Nachfrage-Reaktion und steuerbare Last

Außerdem ist das Vorhandensein flexibler Last für die Netzbetreiber so nützlich, dass sie spezielle Programme entwickelt haben, um diese Lastzentren als eine Art Netzversicherung zu bezahlen. Im Großen und Ganzen werden diese Programme als „Nachfrage-Reaktion“ (Demand Response, DR) bezeichnet. Dieser Begriff umfasst eine Reihe von Lastreaktionen, die im Allgemeinen die Last auf Anweisung des Netzbetreibers reduzieren. Praktisch alle unabhängigen Netzbetreiber unterhalten Nachfrage-Reaktionsprogramme, aber die meisten von ihnen haben Programme, die 10 bis 30 Minuten Reaktionszeit auf die Last erfordern.

Gemessen am prozentualen Anteil der Spitzennachfrage liegt ERCOT bei der Teilnahme von Versorgungsunternehmen an Nachfrage-Reaktionsprogrammen sogar hinter anderen Netzbetreibern wie MISO (Midcontinent Independent System Operator) zurück.

Da ERCOT ein einzelner Ausgleichsverbund ist, der mit keinem anderen Verbund synchron verbunden ist, handelt es sich im Wesentlichen um ein isoliertes Stromnetz. Das bedeutet, dass ERCOT bei einem erwarteten Energiedefizit nicht auf die Hilfe seiner Nachbarn zurückgreifen kann und stattdessen auf sich allein gestellt ist.

Texas ist der Staat mit der höchsten installierten Windenergiekapazität des Landes und wird seine Kapazität an erneuerbaren Energien in den nächsten drei bis fünf Jahren voraussichtlich verdoppeln. Da es sich um ein Inselnetz handelt, bei dem ein erheblicher Teil der Energieversorgung aus erneuerbaren Energien stammt, muss ERCOT reaktionsschnellere DR-Produkte beschaffen und einsetzen, die zusätzlich zu den herkömmlichen Reaktionszeiten von 10 bis 30 Minuten innerhalb von Sekunden oder sogar im Subsekundenbereich reagieren müssen.

Was De Chant nicht erwähnte – Ted Cruz aber andeutete – ist die bemerkenswerte Fähigkeit der Miner, als diese steuerbaren Lastressourcen zu fungieren.

Im ERCOT-Jargon ist dies eine Art von Stromnutzer, der seine Nutzung auf Anweisung des Netzbetreibers im Sekundentakt herunter- und wieder hochfahren kann. Die meisten Rechenzentren können das nicht – das Verkaufsargument für viele Rechenzentren ist ja gerade ihre hohe Betriebszeit und Unterbrechungsfreiheit.

Das Bitcoin-Netzwerk ist ein sehr viel nachsichtigerer Kunde: Es kümmert sich nicht wirklich darum, ob man die Mining-Aktion unterbricht, weil jeder aufeinanderfolgende Hash statistisch unabhängig vom letzten ist (dies ist als „Speicherlosigkeit“ bekannt). Abgesehen von den geringfügig geringeren Einnahmen passiert nichts Nachteiliges, wenn ein Bitcoin-Mining-Rechenzentrum für ein paar Minuten oder Stunden nur mit 60 % oder sogar 0 % Kapazität läuft. Vergleichen Sie das mit einem Krankenhaus, einer Schmelze, einer Fabrik oder einer Gewerbeimmobilie. Diese Lastquellen benötigen eine konstante Betriebszeit und können keine Unterbrechungen vertragen.

Aufgrund der statistischen Eigenschaften des Minings und der physischen Toleranz der Mining-Hardware gegenüber Unterbrechungen können Bitcoin-Rechenzentren ihren Verbrauch daher sehr regelmäßig und kurzfristig hoch- und runterfahren.

Für einen Netzbetreiber ist eine solche Lastart ein Traum, denn sie gibt ihm die Möglichkeit, Angebot und Nachfrage von der Nachfrageseite her auszugleichen, anstatt das Angebot anpassen zu müssen (in der Regel durch das Hoch- und Herunterdrehen von Erdgasturbinen). In der Vergangenheit gab es einige halb-unterbrechbare Lasten, auf die sich Netzbetreiber für ähnliche Programme verlassen haben, wie zum Beispiel Lichtbogenöfen, Zellstoffproduktion, Zementmühlen oder Aluminiumelektrolyse, aber keine konnte die Flexibilität oder die Reaktionszeiten der Bitcoin-Miner bieten.

Bei den genannten Branchen handelt es sich um industrielle Lasten, die sich nicht ohne Weiteres ein- und ausschalten lassen, und schon gar nicht in extrem kurzer Zeit, wie es für einen modernen steuerbare Last Ressourcen (controllable load resource, CLR) erforderlich ist. Zum Vergleich: CLRs müssen in der Lage sein, ihre angestrebte Lastreduzierung innerhalb von 16 Sekunden um 70 % zu drosseln. Vor dem Bitcoin-Mining gab es in ERCOT keine qualifizierte Lastart.

Man kann sich eine CLR wie einen umgekehrten Stromgenerator vorstellen. Anstatt in einer Zeit der Knappheit teuren Strom ins Netz einzuspeisen, erhält der CLR ein Echtzeit-Preissignal vom Netzbetreiber, und wenn der Preis über seinem wirtschaftlichen Abschaltpunkt liegt, wird er automatisch heruntergefahren (Verbrauchsreduzierung), um Platz für andere, kritischere Lasten zu schaffen. Anstatt dem Netzbetreiber in Spitzenzeiten nur flexible (und CO₂-emittierende) Wärmeenergie aus Kohle- oder Erdgaskraftwerken zur Verfügung zu stellen, wird die CLR-Kapazität, die nicht als Netzversicherung reserviert ist, in die sicherheitsbeschränkte wirtschaftliche Abrechnung (SCED) von ERCOT aufgenommen und automatisch heruntergefahren, wenn der Echtzeitpreis über dem Abschaltpunkt für die Bitcoin-Mining-Last liegt.

Ein zusätzlicher Vorteil für ERCOT, der darin besteht, dass die Bitcoin-Mining-Last als „Lastressource“ gilt, ist, dass ERCOT bei lokalen Engpässen oder Systemnotfällen die Last direkt abschalten kann. Das ist eine sehr große Sache. Für das Rechenzentrum ist es ein großartiges Geschäft, denn es kann „Hilfsdienste“ verkaufen (im Grunde ein Bündel von Produkten, die dem Netzbetreiber das Recht geben, die Produktion des Rechenzentrums bei Bedarf zu drosseln), dafür eine Prämie kassieren und in der restlichen Zeit schürfen. Sie kassieren also laufend eine Prämie (auch wenn sie ihren Verbrauch nicht drosseln müssen), was ihre Gesamtstromkosten effektiv senkt, während sie gleichzeitig eine wertvolle Dienstleistung für das Netz erbringen.

Im Gegensatz dazu hat eine Erzeugungsressource, die Hilfsdienste verkauft, echte Opportunitätskosten: Sie muss unter ihrem Maximum laufen, um einen gewissen Spielraum zu behalten, falls sie aufgefordert wird, ihre Leistung zu erhöhen.

Wenn Cruz also die Möglichkeit erwähnt, dass Bitcoin-Mining „eine bedeutende Rolle bei der Stärkung und Härtung der Widerstandsfähigkeit des Netzes spielt“, bezieht er sich wahrscheinlich auf die großen Vorteile, die unterbrechbare Last für einen Netzbetreiber bietet. Das Vorhandensein von qualifizierten CLRs bedeutet, dass politische Entscheidungsträger eine strukturell höhere Durchdringung mit erneuerbaren Energien anstreben können und dass der Netzbetreiber in der Lage ist, sich besser gegen widrige Ereignisse abzusichern. Da die Netze zunehmend auf erneuerbare Energien umgestellt werden und sich von der mit fossilen Brennstoffen betriebenen Grundlast auf unbeständigere Wind- und Solarenergie verlagern, werden diese Arten von steuerbaren Lasten immer wichtiger werden.

Darüber hinaus bietet die Fähigkeit der Bitcoin-Miner, sich mit erneuerbaren Anlagen zusammenzuschließen und als unabhängiger Käufer aufzutreten, wenn das Netz keine Nachfrage hat, ein Basisniveau der Monetarisierung, das vorher nicht verfügbar war. Dieser Anreiz bedeutet, dass intermittierende Energiequellen wie Wind- und Solarenergie (die oft gedrosselt werden, da sie häufig weit von den Lastzentren entfernt sind) eine bessere Wirtschaftlichkeit aufweisen.

Tatsächlich hat eine Analyse von Dr. Joshua Rhodes und Dr. Thomas Deetjen von IdeaSmiths LLC gezeigt, dass flexible Rechenzentren die Stabilität eines zunehmend erneuerbaren Netzes fördern und eine stärkere Durchdringung mit erneuerbaren Energien ermöglichen würden, als das Netz andernfalls verkraften könnte.

Die Analyse von Rodes und Deetjen ergab, dass der „flexible Betrieb von Rechenzentren zu einer Nettoreduzierung der Kohlenstoffemissionen führen kann“ und die „Widerstandsfähigkeit des Netzes erhöhen kann, indem die Nachfrage in Zeiten hoher Belastung (geringer Reserven) des Netzes reduziert wird“.

In dem Szenario, in dem 5 GW flexibles Rechenzentrumswachstum zum Basisfall hinzugefügt wurde, mit einer Bandbreite von Betriebszeiten zwischen 85 % und 87 %, „nutzt das flexible Rechenzentrum etwa 35,5 Millionen MWh, unterstützt aber den Einsatz von zusätzlichen 39,5 Millionen MWh Wind- und Solarenergie“.

Vereinfacht ausgedrückt ist die zusätzliche MWh-Leistung aus Sonnen- und Windenergie größer als der zusätzliche MWh-Verbrauch der flexiblen Rechenzentren – und damit Kohlenstoff negativ.

Zur Veranschaulichung, wie sich die Unterbrechung der Wind- und Solarenergie auf die Strompreise auswirkt, haben wir in der nachstehenden Grafik reale Daten von Anfang Oktober in Westtexas zusammengestellt:

Zwischen dem 8. und 10. Oktober lag die durchschnittliche Wind- und Solarstromerzeugung bei über 20 GW, und die Stromleitungen, die Westtexas mit den großen Lastzentren im Osten verbinden, waren mit maximaler Kapazität ausgelastet. Da so viel Wind- und Sonnenenergie am Netz war, lagen die Strompreise in Westtexas an diesen drei Tagen im Durchschnitt bei 3 $, wobei sie mehrere Stunden im Minus lagen. Am 11. Oktober lag die Winderzeugung um Mitternacht bei 20 GW, um die Mittagszeit bei 2 GW und stieg bis zum Ende des Tages wieder auf 20 GW an. Mit dem Rückgang der Windenergie ging auch der Stromfluss über die westtexanischen Stromleitungen zurück, was dazu führte, dass die Preise in Westtexas auf dem gleichen Niveau lagen wie im übrigen ERCOT-Gebiet.

Dieser Rückgang des Windaufkommens bedeutet, dass das Erdgas wieder einmal den Rückstand aufholen muss. In einem Netz mit einer noch höheren Wind- und Solardurchdringung würden diese Probleme in Hülle und Fülle auftreten. Eine beträchtliche Anzahl flexibler Lasten im Netz, die den Verbrauch bei einem raschen Rückgang der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen drosseln könnten, würde dazu beitragen, Strompreisspitzen abzufedern, ohne dass die weniger effizienten Gasturbinen-Spitzenlastkraftwerke so viel Unterstützung leisten müssten.

Zusammenfassung

Unserer Ansicht nach weist das heutige industrielle Bitcoin-Mining vier Schlüsseleigenschaften auf, die die Branche zu einem äußerst geeigneten Abnehmer von Energie für zunehmend erneuerbare Netze machen. Diese sind Unterbrechbarkeit, uneingeschränkte Standortunabhängigkeit, Skalenunabhängigkeit und Leistungsdämpfung:

1. Unterbrechbarkeit: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit der Miner, Ausfallzeiten mit einer lediglich linearen Verschlechterung ihrer Wirtschaftlichkeit zu tolerieren. Andere Lastzentren können Unterbrechungen nicht tolerieren, und schon gar nicht auf einer Sekunde-zu-Sekunde-Basis. Dies ermöglicht es Bitcoin-Mining-Rechenzentren, sich für fortschrittliche Netzversicherungsprodukte wie Hilfsdienste als steuerbare Lastressourcen in ERCOT zu qualifizieren.
2. Leistungsdämpfung: Bitcoin-Mining-Rechenzentren können ihre Energienutzung auf einer fraktionierten Basis reduzieren, indem sie von einer Volllast auf einen kleinen Prozentsatz von ASICs herunterfahren, die zu einem beliebigen Zeitpunkt online sind. Abgesehen von den Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit hat dies keine negativen Folgen für sie. Dadurch eignen sie sich für die Teilnahme an hochgradig konfigurierbaren Nachfrage-Reaktion-Programmen.
3. Uneingeschränkte Standortunabhängigkeit: Bitcoin-Miner können überall am Netzwerk teilnehmen und mit begrenztem Datenaufwand über Mobilfunk oder Satelliteninternet schürfen. Dies steht im Gegensatz zu den meisten anderen Lastzentren wie Haushalten, die teure Übertragungen von Erzeugungsressourcen zu Lastzentren benötigen. Diese Eigenschaft bedeutet, dass Bitcoin-Miner bereits vor dem Netzanschluss mit erneuerbaren Energien zusammenarbeiten können; sie können völlig netzunabhängige Ressourcen wie Erdgasabfälle nutzen; und sie können an Orten mit reichlich vorhandenen Ressourcen wie West-Texas Energie verbrauchen, die sonst nicht zur Verfügung steht.
4. Skalenunabhängigkeit: Das Bitcoin-Mining ist stark fraktionierbar und weist keine extremen Größenvorteile auf. Das bedeutet, dass ein Schiffscontainer mit Minern durchaus lebensfähig sein kann, wenn er eine Energiequelle unter 1 MWh nutzt. Diese Eigenschaft bedeutet, dass Miner in hohem Maße mobil sind und gestrandete Energieressourcen erschließen können, die sonst keinen Käufer finden würden. Andere industrielle Lastzentren wie Aluminiumschmelzwerke können nicht fraktioniert werden.

Unter den industriellen Lastzentren sind diese Eigenschaften einzigartig. Vor Bitcoin gab es einfach keine Lastressource, die diese vier Qualitäten erfüllte. Einige industrielle Lastverbraucher haben einige dieser Eigenschaften, aber keine mit einer solchen Beständigkeit. Die Aluminiumverhüttung zum Beispiel ist in gewissem Maße ortsunabhängig, wie gut dokumentiert wurde, da die Alcoa-Schmelzwerke mit reichlich vorhandenen Energieressourcen verbunden sind und die Energie über das veredelte Metall exportieren.

Bestimmte Arten von Fabriken wie Aluminium-Lichtbogenöfen und Papierfabriken sind bis zu einem gewissen Grad unterbrechbar, allerdings nur für kurze Zeiträume und mit einer erheblichen Latenzzeit. Bestimmte Energieversorgungsunternehmen bieten Haushalten und industriellen Verbrauchern die Möglichkeit, an Nachfrage-Reaktions-Programmen teilzunehmen, allerdings nur mit reduzierter Kapazität und niemals als steuerbare Lastressource. Auch Nicht-Bitcoin-Rechenzentren sind bis zu einem gewissen Grad ortsunabhängig, benötigen aber einen hohen Internetdurchsatz und können keine Unterbrechungen tolerieren.

Durch die Erfüllung dieser Eigenschaften stellt Bitcoin ein wirklich neuartiges industrielles Lastzentrum dar und bietet Netzbetreibern und politischen Entscheidungsträgern, die eine Dekarbonisierung des Netzes anstreben, überragende Vorteile. Dies ermöglicht es Bitcoin-Minern, durch die Teilnahme am Markt für Hilfsdienste im ERCOT effektiv hochwertige Versicherungen in das Netz zu verkaufen, was zuvor meist auf die Angebotsseite beschränkt war (durch thermische Erzeugungsressourcen).

Auch ohne diese fortschrittlicheren CLR-Produkte ist es klar, dass Miner ein starkes wirtschaftliches Motiv haben, ihren Verbrauch in Zeiten hoher Preise zu drosseln, damit die Haushalte in Zeiten der Knappheit mehr Strom beziehen können.

Eine gemeinsame Realisierung ist derzeit im Gange. Erstens lernen die Bitcoin-Miner, dass es erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringt, eine geringere Betriebszeit zu akzeptieren und von einer „dummen“ Last zu einer „intelligenten“ Last zu wechseln. Abgesehen von den Vorteilen einer wirtschaftlichen Disposition ist die Teilnahme an formalen Nachfrage-Reaktions-Programmen eine zusätzliche Einnahmequelle – und stärkt auch das Netz. Darüber hinaus entdecken unabhängige Netzbetreiber allmählich die mögliche Bedeutung von Bitcoin-Minern als flexible Lastressource, die sich von denjenigen unterscheidet, die sie in der Vergangenheit für Nachfrage-Reaktions-Programme in Betracht gezogen haben.

Wir hoffen und erwarten, dass viele weitere Netzbetreiber die bedeutenden Vorteile flexibler Rechenzentren erkennen und beginnen, Bitcoin-Mining bei der Planung zu berücksichtigen. Ihre Ambitionen für zunehmend erneuerbare Netze könnten durchaus davon abhängen.

Follow @EuropeanBTC21