Wie Bitcoin die Energie des Ozeans für 1 Milliarde Menschen nutzbar machen kann

Bitcoin kann der Umwandlung von thermischer Meeresenergie (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC), einer 150 Jahre alten erneuerbaren Technologie, die durch Skaleneffekte gehemmt ist, neues Leben einhauchen. Autor: Level39 | Bitcoin Magazine

Wie Bitcoin die Energie des Ozeans für 1 Milliarde Menschen nutzbar machen kann

Erschienen im Bitcoin Magazine | Veröffenlichung 23.05.2022 |
Autor: Level39
Übersetzt von: BitBoxer

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Bitcoin hat das Potenzial, durch die Nutzung der thermischen Energie der Ozeane zwischen 2 und 8 Terawatt sauberen, kontinuierlichen und ganzjährigen Grundlaststrom für eine Milliarde Menschen bereitzustellen. Bei der Technologie handelt es sich um die Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), eine 150 Jahre alte Idee, die an mangelnden Skaleneffekten scheitert und die Ozeane der Erde in eine riesige erneuerbare Solarbatterie verwandelt.  

Dies geschieht durch die Kombination von warmem tropischem Oberflächenwasser und kaltem Tiefseewasser zu einer konventionellen Wärmekraftmaschine. Diese einfache Idee eignet sich perfekt für eine Ausweitung auf den gesamten Planeten, da Bitcoin ein einzigartiges Interesse daran hat, gestrandete Energie aus den Prototypen und Pilotanlagen zu kaufen und zu nutzen, die erforderlich sind, um zu beweisen, dass es funktioniert. Darüber hinaus könnte OTEC durch die Nutzung praktisch unbegrenzter Mengen an kaltem Wasser zur Kühlung von ASIC-Minern die effizienteste und umweltfreundlichste Methode zum Minen von Bitcoin sein.

DIE KONZEPTION VON OTEC

„Es gibt eine mächtige, gehorsame, schnelle und mühelose Kraft, die zu jedem Zweck eingesetzt werden kann und die an Bord meines Schiffes herrscht. Sie tut alles. Sie erleuchtet mich, sie wärmt mich, sie ist die Seele meiner mechanischen Ausrüstung. Diese Kraft ist Elektrizität.“
-Jules Verne, „Zwanzigtausend Meilen unter dem Meer

Die Idee zu OTEC entstand 1881, als der französische Physiker Jacques Arsene d'Arsonval vorschlug, die im Meer gespeicherte Wärmeenergie zu nutzen. Inspiriert wurde er von Jules Vernes Roman „Zwanzigtausend Meilen unter dem Meer“, in dem Kapitän Nemo bemerkt, dass es an Energie, die sein Schiff, die Nautilus, nutzen könnte, nicht mangelt, zum Beispiel „die Gewinnung von Elektrizität durch die unterschiedlichen Temperaturen in den verschiedenen Tiefen“.

D'Arsonval schlug vor, solche Temperaturunterschiede zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine zu nutzen, die Wärme in mechanische Energie umwandelt. Er stellte sich eine Anlage mit einem Rankine-Zyklus vor, der auf den Arbeiten von William Rankine basiert, einem schottischen Maschinenbauingenieur aus der Mitte des 19. Jahrhunderts, der einen idealisierten thermodynamischen Zyklus beschrieb, bei dem einem Fluid mechanische Arbeit entzogen wird, während es sich zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke bewegt. OTEC kann von der Küste aus betrieben werden oder von einer weit entfernten ozeanographischen Plattform aus mit dem Festland verbunden werden, ohne dass man sie sieht.

Mehr als eine Milliarde Menschen leben in einem Umkreis von 100 Kilometern um eine tropische Küste, in der ein Temperaturunterschied von 25 ºC zwischen dem warmen Oberflächenwasser und dem kalten Tiefseewasser in einem Kilometer Tiefe herrscht. Dieser Unterschied, oder Delta T, ist ideal für OTEC. Bei Raumtemperatur kocht und verdampft eine Arbeitsflüssigkeit, wie beispielsweise Ammoniak. Verringert man die Temperatur in einem Kondensator, der in tief kaltes Meerwasser getaucht ist, kondensiert das Ammoniak wieder zu einer Flüssigkeit. Die unterschiedlichen Temperaturen ergeben zusammen den Rankine-Kreislauf, der eine Turbine antreibt und Strom erzeugt. Das Ergebnis ist ein sauberer, kontinuierlicher Grundlaststrom, der das ganze Jahr über läuft und kostenlose Kühlung für Gebäude, Infrastruktur oder Mining-Ausrüstung bieten kann. Alles, was Sie tun müssen, ist, Wasser an die Oberfläche zu pumpen und die Physik die Arbeit machen zu lassen.

Bild-Quelle: Makai Ocean Engineering

Andere Ingenieure setzten d'Arsonvals Erbe fort, zum Beispiel Ben J. Campbell, der 1913 vorhersagte, dass sich die tropischen Ozeane als unendlich großer und unerschöpflicher Vorrat an potenzieller Energie erweisen würden, der den gesamten Energiebedarf der zukünftigen Menschheit im Überfluss liefern könnte. Aber erst 1930 wurde die erste OTEC-Anlage fertiggestellt.

Georges Claude, ein Schüler von d'Arsonval, der wegen seiner Durchbrüche bei Neonröhren und Industriegasen als „Edison von Frankreich“ bekannt wurde, setzte sein Vermögen auf seine scheiternde OTEC-Anlage in der Bucht von Matanzas, Kuba, und auf einen selbst finanzierten OTEC-Frachter zur Herstellung und zum Verkauf von Eis an die Einwohner von Rio de Janeiro und verlor es wieder. Geplagt von logistischen Problemen, Stürmen, Fehlern und Kostenspiralen, scheiterten die Projekte.

Bild-Quelle: “Science and Invention,” January 1931

Claude hatte sogar erwogen, mikroskopisch kleine Goldkörner aus dem OTEC-Meerwasser zu gewinnen, um die Einnahmen seiner Anlage zu steigern. Er konnte sich nicht vorstellen, dass Ozeanographen fast ein Jahrhundert später Meerwasser nutzen würden, um eine neue Art von digitalem Gold aus Computern zu gewinnen.

Nikola Tesla hielt die thermische Meeresenergie für äußerst vielversprechend und schlug Optimierungen an der Wärmekraftmaschine von Claude vor, um die Logistik und Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Die beiden Ingenieure mussten feststellen, dass ihre individuellen Versuche, die reichlich vorhandene Energie der Erde nutzbar zu machen, an den Skaleneffekten scheiterten.

Bild-Quelle: The New York Times, June 26, 1930

Die Verluste von Claude ließen die Investoren vor OTEC zurückschrecken. Innerhalb weniger Jahre wurde die Kernspaltung entdeckt, und 1944 berichtete der bekannte Erdölgeologe Everette DeGolyer der US-Regierung, dass die Länder des Nahen Ostens über ungezählte Milliarden Barrel Öl verfügten. In seinem Bericht an das Außenministerium stellte DeGolyer fest: „Das Öl in dieser Region ist der größte Einzelgewinn der Geschichte.“ Nach dieser Entdeckung wurde OTEC jahrzehntelang kaum beachtet, und nur wenige Regierungen waren bereit, viel Zeit oder Geld in die Erforschung oder Verbreitung der noch jungen Technologie zu investieren.

EINE NEUE HOFFNUNG FÜR OTEC

„Würden nur zwei Prozent der in der ozeanischen Wärmedifferenz verfügbaren Energie genutzt, hätten wir ein Vielfaches der Energie, die die Welt jetzt braucht.“
-Bryn Beorse, Universität von Kalifornien in Berkeley, 1977

Es besteht weiterhin vereinzeltes Interesse an OTEC, insbesondere auf Hawaii. Im Jahr 1979 schlossen sich der Staat Hawaii, die Lockheed Corporation und zwei weitere Unternehmen zusammen, um „Mini-OTEC“ zu errichten, die erste erfolgreiche geschlossene, sich selbst versorgende thermische Meeresenergieanlage auf See. Die schwimmende 50-Kilowatt (kW)-Anlage wurde auf einem Lastkahn errichtet und nutzte ein 61 cm (ca. 2 Fuß) Durchmesser und 655 Meter (ca. 2.150 Fuß) langes Polyethylenrohr für den Kaltwassereinlass.

Hawaii hat 2015 ein Gesetz verabschiedet, das vorschreibt, dass bis 2045 100 % der Energie des Staates aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden muss. In den warmen Gewässern des Pazifischen Ozeans gelegen, verfügt Hawaii über ein einzigartiges Stromnetz, das ähnlich wie in Texas völlig isoliert und getrennt ist. Hinzu kommt, dass jede Insel ihr eigenes, isoliertes Netz hat. Die einzelnen Inseln sind nicht miteinander verbunden und es besteht auch kein politischer Wille, die Inseln miteinander zu verbinden. Ironischerweise ist Hawaii von einem enormen Energiepotenzial umgeben, ohne dass es einen Anreiz gäbe, es zu nutzen.

Hawaiis Big Island und die dünn besiedelten Außeninseln haben eine Leistung von etwa 200 Megawatt (MW) und sollten in der Lage sein, die Vorgaben des Staates mit konventionellen erneuerbaren Energien, einschließlich Geothermie, zu erfüllen. Oahu, die am dichtesten besiedelte Insel Hawaiis, hat eine schwierigere Situation.

Bild-Quelle: Only One

DAS OAHU-PROBLEM

Auf Oahu leben etwa 1 Million der 1,4 Millionen Einwohner des Bundesstaates Hawaii und haben eine Leistung von 2.000 MW, wobei es fast kein freies Land für die Ansiedlung neuer Versorgungsunternehmen gibt. Laut Nathanial Harmon – einem Ozeanographen und Gründer und CEO von Blockchain Solutions Hawaii und OceanBit Energy, einer Kombination aus Bitcoin-Mining und OTEC – werden konventionelle erneuerbare Energien auf Oahu entweder nicht ausreichen oder sind aus einer Reihe von Gründen unrealisierbar.

Harmon rechnet vor, dass man einen Offshore-Windpark von der Größe Oahus mit Kosten in Höhe von etwa 19 Milliarden Dollar bräuchte, wenn man das fossile 600-MW-Kraftwerk Kahe auf Oahu durch intermittierenden Wind ersetzen wollte. Außerdem bräuchte man ein Batteriesystem in Versorgungsgröße und Unmengen an Kabeln und Verankerungen. Ein Windpark dieser Größenordnung würde bei den Anwohnern auf großen Widerstand stoßen, da sich im Kaiwi-Kanal Brutstätten von Walen befinden.

Für eine Solaranlage bräuchte Oahu genügend Solarmodule und eine Landfläche, die viermal so groß ist wie der internationale Flughafen von Oahu, wenn kein Platz zwischen den Modulen vorhanden wäre. Auch hier wären Batterien erforderlich, um konstanten Strom zu erzeugen, und die Umweltzerstörung zur Errichtung der Infrastruktur wäre beträchtlich.

Was die Kernenergie betrifft, so gibt es auf Oahu keinen realistischen Platz für ein Kernkraftwerk. Obwohl die Kernkraft eine zuverlässige, saubere und sichere Form der Energieerzeugung ist, gibt es keine Möglichkeit, einen Evakuierungsplan für die Insel im Falle eines Tsunamis, eines Erdrutsches oder eines Unfalls durchzuführen.

Die Wellenkrafttechnologie, die sich noch nicht bewährt hat und keine verlässliche Erfolgsbilanz vorweisen kann, würde nur etwa 17 % des Energiebedarfs von Oahu decken, wenn die Insel in der Lage wäre, ihre gesamte Küstenlinie zu nutzen.

Selbst wenn es gelänge, das Land zu finden, die Landbesitzer zu verdrängen, die bestehende Umwelt zu beeinträchtigen und das Stromnetz von Oahu so umzubauen, dass es für konventionelle erneuerbare Energien geeignet ist, würde sich das finanziell nicht rechnen. Außerdem hat jede Insel ihr eigenes isoliertes Netz, und es besteht kein politischer Wille, sie miteinander zu verbinden.

Mit 30 Cent pro Kilowattstunde zahlt Hawaii bereits die höchsten Energiekosten des Landes. Im Jahr 2020 kaufte Hawaiian Electric von den Erzeugern Energie im Wert von etwa 6,75 Millionen Dollar, die verschwendet wurde. Die Rechnung für diese Verschwendung wird an die Einwohner von Hawaii weitergegeben. Hätte der Energieversorger das Bitcoin-Mining als Laststeuerung eingesetzt, hätte er nach Harmon’s Berechnungen über 8 Millionen Dollar an Einnahmen erzielt.

Harmon ist der Meinung, dass OTEC die einzige realistische Option für Oahu ist, um sein Mandat für erneuerbare Energien zu erfüllen. Sein Unternehmen, OceanBit, hofft, OTEC durch die Einbeziehung von Bitcoin-Mining realisierbar zu machen. OceanBit hat sich die technische Unterstützung von Makai Ocean Engineering geholt, einem Unternehmen, das die erste netzgekoppelte OTEC-Forschungsanlage in Kailua-Kona auf der Big Island gebaut hat. Es handelt sich um eine kleine Anlage mit geschlossenem Kreislauf und einer Leistung von 100 Kilowatt, die direkt an der Küste steht.

Bild-Quelle: Makai Ocean Engineering

Die Machbarkeit von OTEC in großem Maßstab ist jedoch noch nicht erwiesen. Seine Kritiker weisen zu Recht auf die lange Geschichte der physikalischen und wirtschaftlichen Herausforderungen hin. Eine 100-MW-Anlage bräuchte eine Kaltwasserleitung mit einem Durchmesser von etwa 30 Metern, die bis in eine Tiefe von einem Kilometer reichen müsste, und die Leitung müsste auch bei Stürmen und starken Strömungen jahrzehntelang zuverlässig intakt und angeschlossen bleiben. Die wirtschaftlichen Herausforderungen sind ebenso entmutigend, aber Harmon hat eine Geheimwaffe: Bitcoin.

DAS TAL DES TODES DER INNOVATION

Um zu verstehen, warum Bitcoin und OTEC so gut zusammenpassen, ist es wichtig, sowohl die wirtschaftlichen Probleme, die OTEC überwinden muss, als auch die symbiotische Beziehung zwischen ASIC-Minern und dem Ozean selbst zu erkennen. Der Fortschritt bei OTEC wird derzeit durch das sogenannte Tal des Todes der Innovation behindert. Vorkommerzielle OTEC-Anlagen sind kommerziell nicht attraktiv, aber solche Anlagen werden benötigt, um Finanziers davon zu überzeugen, dass das Risiko angesichts der Größe des potenziellen Marktes überschaubar ist.

Die kleinen Testanlagen, zum Beispiel die 100-Kilowatt-Anlage Makai in Kona, produzieren Strom für über 1 Dollar pro Kilowattstunde. Für Strom zu diesem Preis gibt es keine Abnehmer, aber es ist möglich, trotz des unverkäuflichen Stroms eine Finanzierung für kleine Anlagen zu erhalten.

Bild-Quelle: Makai Ocean Engineering

Es wird geschätzt, dass eine groß angelegte OTEC-Anlage mit 100 bis 400 MW Strom in einer Größenordnung von 6 bis 20 Cent pro Kilowattstunde erzeugen würde. Die Ingenieure müssen jedoch zunächst eine Testanlage mittlerer Größe (5 bis 10 MW) bauen, die beweisen muss, dass sie ihre Kaltwassereinlassrohre zuverlässig warten kann, um etwa zweieinhalb Jahre lang kontinuierlich Grundlaststrom zu erzeugen, bevor eine Großanlage simuliert und gebaut werden kann. Das Problem ist, dass eine zusammengeschaltete Anlage mittlerer Größe etwa 200 bis 300 Millionen Dollar kosten und Strom im Bereich von 50 Cent bis 1 Dollar pro Kilowattstunde produzieren würde. Niemand im Netz wird Energie zu diesem Preis kaufen. Jeder, der eine mittelgroße OTEC-Anlage finanziert, würde mit seiner beträchtlichen Investition einen Totalverlust erleiden. Der Staat Hawaii kann sich diese Art von Verlust nicht leisten.

Dieses Dilemma brachte Harmon auf eine Idee. Was wäre, wenn das Team eine mittelgroße OTEC-Anlage für das Mining von Bitcoin optimieren würde?

Ein typischer Bitcoin-Mining-Betrieb wendet erhebliche Mengen an Zeit, Energie und Geld für die Kühlung seiner ASIC-Miner mit Klimaanlagen oder Flüssigtauchkühlung auf, und diese Kosten schmälern die Rentabilität. Das Hauptabfallprodukt von OTEC ist jedoch eine nahezu unbegrenzte und kontinuierliche Versorgung mit 5 ºC kaltem Wasser. OTEC produziert nicht nur kostenlose Kühlung, sondern bietet auch ein Kühlungsniveau, zu dem fast niemand sonst in der Mining-Industrie Zugang hat – genug, um Mining-Geräte um 30 bis 40 % zu übertakten, so Harmon. Dadurch kann OTEC im Wesentlichen einen PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) von 1 erreichen, was einer nahezu perfekten Mining-Effizienz entspricht. Es könnte sehr wohl die effizienteste Art sein, Bitcoin zu minen.

Wenn es keinen Abnehmer für die Energie einer mittelgroßen Testanlage zu 50 Cent bis 1 Dollar pro Kilowattstunde gibt, braucht man sie nicht an Land anzuschließen – das sind Einsparungen von 40 bis 100 Millionen Dollar durch den Verzicht auf ein Offshore-Kabel. Wenn kein Landanschluss erforderlich ist, braucht man auch keine Genehmigungen einzuholen oder die Anlage zu verankern – das sind zusätzliche Einsparungen in Höhe von mehreren zehn Millionen Dollar. Und wenn die Anlage nicht verankert werden muss, kann sie dynamisch manövriert werden, indem sie ihren eigenen Abfluss nutzt, und es müssen keine exorbitanten Kosten für ihre Hurrikan-Festigkeit aufgewendet werden. Und wenn die Anlage manövriert werden kann, kann sie „grasen“ und den besten geeigneten Standort für OTEC finden, mit dem wärmsten Oberflächenwasser und dem größten Temperaturunterschied, um die Effizienz zu maximieren und das Tal des Todes der Innovation zu vermeiden. Dieses liegt zufällig in den Doldrums, einer heißen und windstillen Region entlang des Äquators, die dafür bekannt ist, dass im Zeitalter der Segelschiffe Schiffe gestrandet sind.

Modifiziertes Bild von Ocean Energy Systems

In einem Interview für diesen Artikel sagte Harmon, dass die Effizienz der OTEC-Energieerzeugung mit dem Quadrat des Delta T skaliert. Theoretisch kann man die Effizienz von OTEC mit einem zusätzlichen Delta T von 8 ºC verdoppeln. Mit anderen Worten, wenn man von Hawaii (mit einem Delta T von 20 ºC im Jahresmittel) zum Äquator (mit einem Delta T von 28 ºC im Jahresmittel) zieht, kann man eine 5-MW-Anlage in eine 10-MW-Anlage verwandeln.

Bild-Quelle: Ocean Energy Systems

Mit all diesen Optimierungen und der Senkung der Investitionskosten kann sein Team die Kosten für gestrandete, mittelgroße OTEC-Anlagen auf 11 Cent pro Kilowattstunde senken, so Harmon. In Kombination mit kostenloser Kühlung und übertakteten Mining-Anlagen wäre die Testanlage in der Lage, ihre gestrandete Energie an einen symbiotischen und hochoptimierten Abnehmer am selben Standort zu verkaufen: Bitcoin-Mining.

Bild-Quelle: Level39

Harmon stellt sich vor, dass eine mittelgroße Testanlage, die auf einem Lastkahn in internationalen Gewässern betrieben wird und für das Mining von Bitcoin optimiert ist, es OTEC ermöglichen wird, das Tal des Todes zum ersten Mal in der Geschichte zu überwinden.

Bild-Quelle: “OTEC Technology- A World Of Clean Energy And Water

ENERGIEÜBERFLUSS UND FLEXIBLE LAST FÜR BITCOIN

Tropische Gebiete, die sich gut für OTEC im großen Maßstab eignen, könnten auch viel intermittierende Sonnen- und Windenergie und eine Menge Drosselungen in der Erzeugung haben. Harmon stellt sich vor, dass diese Regionen die Energie, die sonst gedrosselt würde, zu ihren OTEC-Kraftwerken leiten, wo diese von gekühlten und übertakteten Bitcoin-Miner optimal genutzt werden könnten, um die überschüssige Energie zu nutzen und die Kosten für OTEC im großen Maßstab zu senken.

Eine Region, die diese Architektur einsetzt, käme in den Genuss von günstigem, sauberem und kontinuierlichem Grundlaststrom, wobei die flexible Last durch die Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining subventioniert würde. Durch die Förderung des Energieüberflusses kann OTEC zum Betrieb von Entsalzungsanlagen genutzt werden, um diese Regionen mit frischem Trinkwasser zu versorgen und gleichzeitig nachhaltig Mineralien aus dem Meerwasser zu gewinnen. Noch umstrittener ist, dass damit auch der Abbau von Manganknollen auf dem Meeresgrund – Geoden mit wirtschaftlichen Mineralien-Konzentrationen im Wert von Billionen Dollar – erstmals rentabel werden könnte.

In tropischen Umgebungen besteht häufig ein erhöhter Bedarf an Klimaanlagen während des ganzen Jahres. Dadurch steigen in der Regel die Energiekosten, und der hohe Energiebedarf erfordert häufig Strom aus nicht erneuerbaren Quellen. OTEC kann den Bedarf an energieintensiven Klimaanlagen durch die Bereitstellung von Meerwasser-Klimaanlagen (SWAC) für nahe gelegene Gebäude verringern. Das 5 ºC kalte Wasser aus OTEC wird durch einen Wärmetauscher in einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf gepumpt. Der Kreislauf passiert verschiedene Gebläseeinheiten, die Luft über die gekühlten Rohre blasen, um kühle Luft in die Wohnräume zu bringen.

Modifiziertes Bild von The Brando

HAWAIIS TRADITION DER NACHHALTIGEN NATÜRLICHEN RESSOURCEN

Vor dem Kontakt mit dem Westen hatte das Königreich Hawaii eine lange Tradition der nachhaltigen Nutzung der natürlichen Ressourcen, die ihnen zur Verfügung standen. Die Ureinwohner hatten eine kulturelle Tradition, die als ahupua'a bekannt ist – eine Wasserscheide und eine gemeinsame Landaufteilung innerhalb von Flüssen und Tälern. Das ahupua'a umfasste das Land von den Bergen bis zur Küste und den Küstenozean, der sich bis zum Korallenriff erstreckte und dieses einschloss. Die Eingeborenen pflanzten im Hochland Taro an und leiteten Bäche zu ihren Feldern um, die die Nährstoffe zu den von Felswänden umgebenen Fischteich-Mündungen an der Meeresküste hinunterführten. In diesen Mündungen züchteten sie ihre Lieblingsfische in einer Mischung aus frischem, nährstoffreichem Wasser und Salzwasser aus dem Ozean.

Bild-Quelle: Water for Life, Hawaii Board of Water Supply

Vor der Ankunft von Kapitän James Cook auf Hawaii im Jahr 1778 lebten dort Hunderttausende von Menschen, die über Hunderte von Jahren von der Außenwelt völlig isoliert waren. Heute importiert Hawaii etwa 85 % seiner Lebensmittel und 95 % seiner Energieressourcen.

VON DER TRADITION ZUR MODERNEN NACHHALTIGKEIT

Das kalte Wasser, das OTEC aus der Tiefsee entnimmt, ist reich an Mineralien und Nährstoffen. Meereslebewesen an der Meeresoberfläche werden schließlich zu Detritus und fallen ständig in die Tiefen des Ozeans hinab. Die ozeanische thermohaline Zirkulation trägt beträchtliche Mengen an Detritus in den Pazifischen Ozean, wo die Nährstoffdichte noch größer ist. Das OTEC-Nebenprodukt kann nicht nur für den Betrieb und die Kühlung von Bitcoin-Minern verwendet werden, sondern seine Nährstoffe können auch für die Landwirtschaft und die Aquakultur gewonnen werden.

Das durch OTEC gewonnene Wasser kann zur Entsalzung oder zur Herstellung von grünem Wasserstoff durch energieintensive Elektrolyse verwendet werden, die alle durch OTEC betrieben werden. Nicht genutztes Wasser wird wieder in den Ozean eingeleitet. Nährstoffe, die in die Meere zurückgeführt werden, erhöhen die Effizienz des flachen Phytoplanktons, das Kohlendioxid in den Tiefen des Ozeans binden kann, da dieses Meeresleben zu fallendem Detritus wird. Die Auswirkungen dieses Abflusses müssen jedoch noch in größerem Maßstab untersucht werden. Wird der künstliche Auftrieb nicht unbegrenzt aufrechterhalten, würden sich die Auswirkungen schließlich umkehren und die Temperaturen möglicherweise noch weiter in die Höhe treiben. Aus diesem Grund würde Harmon es vorziehen, wenn diese Nährstoffe als Kohlenstoffsenken an Land genutzt würden, um die Ernteerträge der Menschheit zu verbessern, wo sie eine nachhaltigere Wirkung hätten.

Durch die Anwendung von Elektrizität auf Meerwasser können künstliche Riffe durch einen als Meerwasser-Elektrolyse bekannten Prozess geschaffen werden, bei dem sich Kalziumkarbonat um eine Kathode herum bildet und die Elektrode schließlich mit einem Material überzieht, das dreimal so stark wie Beton ist. Dieser Ablagerungsprozess wurde von Wolf Hilbertz perfektioniert, der sich dabei von dem britischen Wissenschaftler Michael Faraday aus der Mitte des 19. Jahrhunders. Faraday bemerkte einen flockigen weißen Niederschlag, wenn er Strom durch Wasser laufen ließ. Wenn dieser Niederschlag richtig kultiviert wird, entsteht Kalziumkarbonat, die Substanz, aus der Korallen und Muscheln bestehen.

Die mit OTEC betriebene Meerwasser-Elektrolyse könnte dazu genutzt werden, selbstreparierende poröse Riffe zu erzeugen, die die Wellenenergie wirksam ableiten, um erodierte Strände, Küstenlinien und Meeresumgebungen schneller zu schützen und wiederzubeleben, als der Meeresspiegel steigen kann. Diese unglaublich starken Strukturen könnten eines Tages sogar neue nachhaltige menschliche Lebensräume unterstützen und künstliche Inselgruppen schaffen, die mit reichlich OTEC-Strom, Frischwasser, Nahrungsmitteln und Treibstoff versorgt werden.

Modifiziertes Bild von Water for Life, Hawaii Board of Water Supply

BAUEN, TESTEN UND STUDIEREN

„Wenn man unbegrenzte Energie hat, kann man jedes Problem lösen … OTEC verwandelt die Meeresoberfläche in ein riesiges Solarpanel. Es gibt nicht genug Lithium auf der Welt, um Batterien und Solarzellen aufzustellen, um die Welt mit Energieressourcen zu versorgen. Also nutzt man stattdessen den Ozean, der dies bereits tut.“ -Nathaniel Harmon, „Bitcoin, Energy, And The Environment

OTEC hat potenzielle Nachteile für die Umwelt, und die Untersuchung dieser negativen externen Effekte ist eines der Hauptziele der mittelgroßen Testanlage, die Harmon und sein Team zu bauen planen. Die Anlagen können laut sein und das Leben im Meer beeinträchtigen, weshalb die Lärmdämpfung untersucht werden muss. Ein weiteres mögliches Problem ist die Verwendung von Antifouling-Mitteln, die die Rohre vor Korrosion schützen sollen. Und wenn zu viel nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche gepumpt wird, ohne es sinnvoll zu nutzen, kann dies die Fäulnis fördern. Die Lösung besteht darin, Mischwasser in eine mittlere Tiefe abzugeben, wo es den Detritus-Kreislauf fortsetzt. Dadurch ändert sich jedoch die trophische Struktur in der Umgebung der Anlage, was ebenfalls untersucht werden muss.

Während das nährstoffreiche Wasser aus OTEC für die Landwirtschaft und die produktive Kohlenstoffbindung an Land genutzt werden kann, ist eine weitere potenzielle Anwendung für das nährstoffreiche Wasser die Aquakultur. Mit dem „künstlichen Auftrieb“ werden die in der Natur vorkommenden Auftriebskräfte nachgebildet, die für die größten marinen Ökosysteme der Welt und die größte Dichte an Lebewesen auf dem Planeten verantwortlich sind. Nicht einheimische Arten wie Abalone, Forelle, Austern, Muscheln und Kaltwasser-Meerestiere wie Hummer und Lachs gedeihen in diesem nährstoffreichen Meerwasser und könnten an tropischen Standorten aufgezogen werden. Dies würde den Bedarf an Ferntransporten und energieintensiver Kühlung in tropischen Gebieten verringern, wo geerntete Meeresfrüchte oft schnell verderben. Ironischerweise könnte die Technologie, die von Vernes fiktiver Geschichte des Seasteadings inspiriert wurde, sehr wohl permanente Wohnhäuser, Forschungslabors und Bitcoin-Zitadellen in internationalen Gewässern unterstützen.

Die ersten Schritte für Harmon und sein Team werden darin bestehen, die 100-kW-Anlage von Makai in Kailua-Kona auf Big Island mit S9 Bitcoin-Minern nachzurüsten. Die Anlage ist zu klein, um Geld zu verdienen, aber sie wird die integrierte Kühltechnologie von OTEC demonstrieren. Als Nächstes will das Team an einer mittelgroßen Demonstrationsanlage arbeiten, bei der eine „grasende“ Container-Plattform zum Einsatz kommt.

OTEC und Terraforming

Es ist unglaublich, dass OTEC zur Verstärkung der Niederschläge und zur Abmilderung der hohen Sommertemperaturen in den Tropen eingesetzt werden kann. Ein 100-MW-Kraftwerk wäre in der Lage, jede Minute etwa 44.400 Tonnen (12 Millionen Gallonen) Wasser mit einer Temperatur von 5 ºC an die Oberfläche zu pumpen – etwas mehr als die Masse eines Schlachtschiffs der Bismarck-Klasse. Zwar sind noch weitere Forschungsarbeiten erforderlich, aber theoretisch könnte eine Reihe großer OTEC-Anlagen, die dieses aufsteigende Wasser in einer Region an die Oberfläche leiten, das Wetter auf potenziell positive Weise beeinflussen.

Wenn die Meeresoberfläche warm ist, entsteht ein Tiefdruckgebiet, das trockene und warme ozeanwärts gerichtete Winde erzeugt. Es ist besser, feuchte Landwinde aus dem Ozean zu haben, die die Niederschlagsmenge erhöhen, Dürreperioden abschwächen und für angenehmere Sommertemperaturen (unter 35 °C) an Land sorgen. Der Auftrieb von zig Milliarden Gallonen kalten Wassers in Richtung Meeresoberfläche würde theoretisch diesen Effekt haben und tropische Gebiete gemäßigter und besser bewässert machen. Zum Beispiel könnten der Nahe Osten, Nordostafrika, der indische Subkontinent und Australien davon profitieren, wenn sie ihre heißen und trockenen Sommer und die unregelmäßigen Niederschläge in den Griff bekämen. Diese Auswirkungen sind selbst-begrenzend, da OTEC nicht funktioniert, wenn die Oberflächentemperaturen zu stark abkühlen. Gestrandete OTEC-Schiffe, die Bitcoin minen, können jedoch leicht an optimalere Standorte verlegt werden.

Als Harmon ein Doktorand an der Universität von Hawaii in Manoa war – er studierte Meeresgeologie und Geochemie – schlug er Forschungen darüber vor, wie Bitcoin die Transportschicht in Jeremey Rifkins Buch „Die dritte industrielle Revolution“ werden könnte. Harmons Vorschlag wurde nicht gut aufgenommen. Professor Camilo Mora war nicht interessiert. Dr. Michael J. Roberts, ein Wirtschaftsprofessor, schrieb ihm eine E-Mail, in der er seine Forschung als „ernsthaft falsch“ bezeichnete und ihn ermutigte, sein Studium abzubrechen, um für die Winklevoss-Zwillinge zu arbeiten, und Paul Krugman zu lesen, um eine angemessene Kritik an der Bitcoin-Ökonomie zu erhalten.

Harmon glaubt, dass er versehentlich die dreimal widerlegte Stellungnahme von Mora et al. 2018 in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature inspiriert haben könnte, in der fälschlicherweise behauptet wurde, dass Bitcoin im Alleingang die globalen Temperaturen um 2ºC in die Höhe treiben könnte. Laut Harmon wurde die Stellungnahme von Studenten im Rahmen eines Kursprojekts an der Universität verfasst, die möglicherweise Wind von seiner Forschung bekommen haben. Weder Camilo Mora noch Katie Taladay haben die Stellungnahme verfasst – sie haben sie auf Grammatik und nicht auf den Inhalt geprüft. Bis zum heutigen Tag wird die fehlerhafte Arbeit von Bitcoin-Kritikern zitiert.

Aber was wäre, wenn Bitcoin und OTEC mehr als nur Anreize für erneuerbare Energien schaffen könnten? Was wäre, wenn sie zusammen das Klima mäßigen und Wetterextreme reduzieren könnten? Warme tropische Gewässer entlang des Äquators erzeugen bekanntermaßen tropische Wirbelstürme, Taifune und Hurrikane, die jedes Jahr weltweit Schäden in Höhe von mehreren Milliarden Dollar anrichten. Theoretisch könnte die Schwere dieser Stürme durch den künstlichen Auftrieb enormer Mengen kühlen Wassers, das durch Bitcoin-Mining finanziert wird, gemildert werden. Wie bereits erwähnt, besteht ein Vorbehalt darin, dass ozeanbasiertes Klima-Engineering auf globaler Ebene wahrscheinlich auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten werden müsste, da sich die positiven Auswirkungen sonst bald umkehren würden.

Bild-Quelle: NASA

In einem Beitrag im Bitcointalk-Forum im Jahr 2010 sagte Satoshi Nakamoto voraus, dass sich das Bitcoin-Mining auf die Pole der Erde verlagern könnte, indem er schrieb: „Die Bitcoin-Erzeugung sollte dort enden, wo sie am günstigsten ist. Vielleicht wird das in kalten Klimazonen sein, wo es elektrische Wärme gibt, wo es im Wesentlichen kostenlos wäre.“

Obwohl Nakamoto vielleicht nicht bedacht hat, dass Bitcoin das Potenzial hat, enorme Mengen an kostenloser Energie aus tropischen Ozeanen zu beziehen, ist OTEC technisch nicht auf äquatoriale Gewässer beschränkt.

Energie als gestrandetes Nebenprodukt

„Leistung ist ein Synonym für Fortschritt und Zivilisation.“
-Dr. H. Barjot

Jeder Temperaturunterschied kann zur Energieerzeugung genutzt werden. In der März-Ausgabe 1930 des Scientific American schlug Dr. H. Barjot vor, den Wärmeunterschied zwischen arktischem Wasser und Luft zu nutzen, um in den Wintermonaten, wenn die Wasserkraftwerke weniger Wasser führen, Energie zu erzeugen. Barjot stellte sich vor, Butan als Arbeitsmittel zu verwenden, das einen Siedepunkt von -0,5 °C hat. Die Flüssigkeit wird mit Eissalzblöcken kondensiert, die aus gefrorenem Kryohydrat bestehen, einem gesättigten Salzwasser-Eis, das aus Sole hergestellt wird und zwischen einem Kondensator zurück in ein angrenzendes Eisbett geleitet wird, wo es wieder gefriert.

Unter der Annahme eines realistischen Wirkungsgrads von 4 % hat Barjot berechnet, dass die Energie, die beim Gefrieren eines Kubikmeters Wasser in einer Barjot-OTEC-Anlage gewonnen wird, der Energie entspricht, die durch zwei Gallonen Erdöl erzeugt wird. Das Abfallprodukt aus einer Barjot-Anlage ist Eis.

Bild-Quelle: Scientific American, März 1930

Obwohl moderne Ingenieure Barjots Ideen für weitgehend undurchführbar halten, sind sie nicht unmöglich. Eine Barjot-Anlage könnte sich auf Inseln in der Polarregion oder auf Plattformen befinden, die an Eiskappen befestigt sind. Solche gestrandeten Anlagen könnten sich mit optimal gekühltem Bitcoin-Mining finanzieren, um künstliche Eisschilde oder Gletscher in Grönland oder in küstennahen Tälern der Antarktis zu schaffen. Die Technologie könnte in sehr ferner Zukunft sogar zur Terraforming von Planeten oder Monden eingesetzt werden.

Der Prozess der Gletscherveredelung ist nicht besonders schwierig. Als im 12. Jahrhundert die Nachricht von Dschingis Khan und den vorrückenden Mongolen das heutige Nordpakistan erreichte, sollen die Dorfbewohner die Bergpässe blockiert haben, indem sie Gletscher darüber wachsen ließen. Die Kunst des Gletscherpfropfens wird mindestens seit dem frühen 19. Jahrhundert in den Bergen des Hindukusch und des Karakorum zur Bewässerung und zur Erhaltung des Zugangs zu Süßwasser definitiv praktiziert.

Barjots Vorschlag veranschaulicht außerdem, wie durch gestrandete Temperaturunterschiede beträchtliche Mengen an Energie und erwünschten Nebenprodukten zum Beispiel in Form von Nährstoffen, künstlichen Riffen, Aquakulturen, entsalztem Wasser, Mineralien oder sogar Eisschilden gewonnen werden können. In gewissem Sinne könnte man die gestrandete Energie als das Nebenprodukt betrachten, das leicht gegen Bitcoin getauscht werden kann, um das Projekt zu verwirklichen.

Die Menschheit voranbringen

1964 schlug der sowjetische Astronom Nikolai Kardashev die Kardashev-Skala vor, eine Methode zur Messung des technologischen Fortschritts einer Zivilisation anhand der Energiemenge, die sie aus ihrer Umwelt gewinnen kann. Die Nutzung der freien Energie der Ozeane eines Planeten ist für den Aufstieg einer Zivilisation auf dieser Skala unabdingbar.

Die Möglichkeiten, die thermische Energie der Ozeane zu nutzen, sind nahezu grenzenlos. Während die Innovatoren einer vergangenen Ära – darunter d'Arsonval, Claude, Campbell, Tesla und Barjot – nicht in der Lage waren, ihre Ideen zu verwirklichen, kann Bitcoin dazu beitragen, ihre Träume von praktisch kostenloser erneuerbarer Energie und Überfluss wahr werden zu lassen. Während Regierungen auf der ganzen Welt versuchen, einen Sinn in einer offenen, inklusiven und neutralen globalen Währung zu sehen, die Energie monetarisiert, werden Innovationen in der Energieerzeugung ohne die Nutzung von Bitcoin als Käufer gestrandeter Energie der letzten Instanz gehemmt bleiben.

Und doch scheint Bitcoin dazu bestimmt zu sein, die thermische Energie der Ozeane anzuzapfen. Gestrandetes OTEC-Bitcoin-Mining in internationalen Gewässern würde eine schützende regulatorische Barriere vor Regierungen schaffen, die versuchen würden, nicht-staatliches Geld zu unterdrücken. Mit der Fähigkeit, Seasteading-Zitadellen zu gründen, könnte OTEC es den Menschen ermöglichen, nachhaltig und unabhängig in isolierten Gewässern zu gedeihen – außerhalb der Reichweite von Regierungen. Je mehr Regierungen Bitcoin bekämpfen, desto mehr wird Bitcoin von den energiereichen internationalen Gewässern angezogen werden.

Bild-Quelle: 20th Century Fox

Die Fähigkeit von Bitcoin, Energie im Überfluss freizusetzen, verkörpert das, was Brandon Quittem in seinem Essay „Bitcoin ist eine Pionier-Spezies“ (Bitcoin Is A Pioneer Species) beschreibt: Bitcoin ahmt biologische Systeme nach, die unwirtliche Umgebungen kolonisieren und die potenzielle Energie in Rohelementen freisetzen, damit fortschrittlichere Spezies sie nutzen und gedeihen können.

Beweisen, dass es funktioniert

Bei aller Phantasie und Hoffnung auf eine energiereiche Zukunft, die OTEC freisetzen könnte, muss man realistisch sein. Es gibt immer noch technische Herausforderungen, die gelöst werden müssen. Verglichen mit dem, was die Offshore-Öl- und Gasindustrie erreicht hat, sind die Hindernisse jedoch nicht unüberwindbar. Das Problem ist derzeit, dass die Herausforderungen die Menschheit davon abhalten, die Technologie von 10 MW auf 100 MW zu skalieren.

Vor Bitcoin war eine 10-MW-OTEC-Anlage zu teuer und das Tal des Todes der Innovation zu groß. Es gibt auch Umweltprobleme, aber keine in der Größenordnung der Probleme bei der Gewinnung oder Verbrennung fossiler Brennstoffe. Im Rahmen des Skalierungsprozesses sind umfassende Studien erforderlich.

Dennoch hat OTEC in seiner langen Geschichte der futuristischen Träume von einer besseren Zukunft mehr Misserfolge als Erfolge aufzuweisen. Es bleibt die Frage: Wird es funktionieren? Die gute Nachricht ist, dass wir uns nicht auf Ozeanographen und Ingenieure verlassen müssen, die außergewöhnliche Behauptungen über OTEC oder andere Energietechnologien aufstellen. Stattdessen ist Bitcoin ein Testlabor für die Skalierung neuer Formen der Energieerzeugung. Bitcoin-Mining-Anlagen und ihre öffentlich einsehbaren Wallet-Adressen werden den Investoren und der allgemeinen Öffentlichkeit beweisen, ob die Testeinrichtungen in der Lage sind, die von ihnen behauptete Arbeit zu leisten. So gesehen ist „Proof-of-Work“ nur ein anderer Begriff für „beweisen, dass es funktioniert“.

Bitcoin kümmert es nicht, ob OTEC funktioniert oder nicht. Wenn eine OTEC-Pilotanlage die versprochene Energie erzeugt, wird das Team, das sie gebaut hat, belohnt. Wenn die Anlage in einem öffentlichen Kassenbuch nachgewiesen wird, hat sie einen symbiotischen Abnehmer für gestrandete Energie und kann sich die Finanzierung sichern, die für die Ausweitung des Betriebs erforderlich ist. Wenn nicht, scheitert das Experiment und wird nicht belohnt. Bitcoin-Mining-Anlagen können an jeder beliebigen Stromquelle an jedem beliebigen Ort angeschlossen werden und sind bereit, für ihre Energie mit digitalem Gold zu bezahlen. Bitcoin wird die letzte Instanz sein, die darüber entscheidet, ob OTEC Erfolg hat oder scheitert.

Darin liegt die Schönheit des Bitcoin-Minings und des Arbeitsnachweises, ein energiehungriger digitaler Vermögenswert, der paradoxerweise menschliches Gedeihen und Energie im Überfluss freisetzt. Claude war nie in der Lage, genügend mikroskopisch kleine Goldflecken aus dem Meerwasser zu gewinnen oder genügend Eis zu verkaufen, um seine gestrandeten OTEC-Projekte zu finanzieren. Aber er hätte vielleicht Erfolg gehabt, wenn er einen zuverlässigen Abnehmer für Energie an einem Ort gehabt hätte. Durch die Ablagerung von Energie an unzugänglichen Küsten und auf weit entfernten Plattformen kann die Menschheit mit der Nutzung von Energie auf eine Weise beginnen, die nie zuvor möglich war.

Zum ersten Mal ist die Möglichkeit, die Energie des Planeten wirtschaftlich nutzbar zu machen, in greifbarer Nähe. Dank Bitcoin bleibt der menschliche Innovationsgeist stark. Die Reise wird nicht einfach sein, und es gibt noch viel zu tun. Und bei all dem wird Bitcoin bereit, willens und in der Lage sein, die Menschheit auf diesem Weg in eine Zukunft des Energieüberflusses, des Wohlstands und der Freiheit zu begleiten.


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Wenn meine Übersetzung wertvoll für Dich war, würde ich mich über ein paar Satoshis an bitboxer75@getalby.com freuen. Vielen Dank!