Wie Bitcoin-Mining die Energiebranche verändern kann

Der Artikel ist erschienen am 01.09.2022 auf Arcane Resaerch.
Autoren: Jaran Mellerud and Anders Helseth
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.

Vorwort von Nic Carter

Das Bitcoin-Mining ist vielleicht die am meisten zu Unrecht geschmähte Branche der Welt. Sie überspannt zwei kühne Ideen, die den Davoser Technokraten, die die westlichen Nationen regieren, zutiefst zuwider sind: erstens, dass ein globales solides Geldsystem möglich und wünschenswert ist; und zweitens, dass Energieerzeugung und -nutzung nicht moralisch verwerflich sind.

Es sollte daher nicht überraschen, dass die relativ kleine Industrie (Bitcoin Miner weltweit können mit etwa 15 Milliarden Dollar Umsatz in diesem Jahr erwarten) eine unverhältnismäßig viel Kritik von Zentralbankern, politischen Entscheidungsträgern und Staatsoberhäuptern weltweit erfährt. Die Miner haben darauf nur langsam reagiert und sich bisher weitgehend zurückgehalten. Mit der Entwicklung von Werkzeugen zum besseren Verständnis der Mining-Industrie, der Verbesserung der Transparenz und der Entwicklung von Geschäftsmodellen der Miner ist jedoch klar geworden, dass die Fakten vor Ort äußerst günstig sind. Bei der Verteidigung des Rechts der Bitcoin-Miner auf ihre Tätigkeit geht es nicht darum, phantasievolle Geschichten oder utopische Visionen einer möglichen Zukunft zu verbreiten, sondern einfach darum, eine Reihe von Wahrheiten über die heutige Branche aufzudecken. Das Arcane-Team deckt mit seiner Forschung diese Realitäten lobenswerterweise auf. Sie sind die Avantgarde in diesem aufstrebenden Bereich.

Eine gefährliche Kult hat die Hallen der Macht in Washington, Brüssel und London besetzt: eine Doktrin, die als Neo-Malthusianismus bekannt ist. Die Anhänger glauben, dass nur Degrowth – ein Euphemismus für menschliche Verelendung, gesellschaftliche Degradierung und Zusammenbruch – ausreicht, um den Wettbewerb um Ressourcen und den Klimawandel abzuwenden. Für diese Menschen kommen Energieerzeugung und -nutzung einer Sünde gleich. Ihr Weg aus der Knappheit ist Strenge und Sparsamkeit. Der Vorschlag, dass der Weg stattdessen Wachstum und Innovation sein sollte, ist ein Sakrileg.

Unsere Gegenspieler bestehen heute darauf, dass die Energienutzung böse ist. Sie versuchen, die Energienutzung zu politisieren, indem sie es den staatlichen Bürokraten überlassen, zu bestimmen, wer Strom wie nutzen darf. Vor diesem schwierigen Hintergrund kämpft die Bitcoin-Gemeinschaft. Bitcoiner müssen die Bedeutung des Proof-of-Work-Mining-Prozesses rechtfertigen - vor allem im Vergleich zu anderen "billigeren" Fiat-Systemen wie Proof of Stake - und haben die Aufgabe, die Ressourcenkosten von Bitcoin zu quantifizieren.

In diesem Bericht geht das Arcane-Team darüber hinaus, den Kritikern zu antworten und legt eine positive, ehrliche Vision des Bitcoin-Minings dar. Heute wissen wir, dass Bitcoin-Mining unverhältnismäßig kohlenstoffarm ist - weit mehr als praktisch jede andere Industrie. Bitcoin-Miner sind Vorreiter für flexible Lastmodelle, wie sie Netzbetreiber noch nie gesehen haben. Die Miner belasten die Stromnetze nicht, sondern bieten wertvolle Versicherungsprodukte für die zunehmend wackeligen erneuerbaren Netze. Der unerbittliche freie Markt des Minings zwingt die Betreiber dazu, einige der kreativsten Geschäftsmodelle der heutigen Energiebranche zu verfolgen, von der Kolokation hinter dem Zähler mit nicht ausreichend monetarisierten erneuerbaren Energien bis hin zur Fackelgasminderung.

Die von Arcane sorgfältig dargelegte Beweislast deutet darauf hin, dass die Miner den Übergang zu erneuerbaren Energien beschleunigen, die in Schwierigkeiten geratenen erneuerbaren Energien monetarisieren, eine wiederverwendbare Hochenergie-Infrastruktur aufbauen, gefährliche Schadstoffe wie Abgase in großem Umfang eindämmen und die durch den Zustrom von Wind- und Solarenergie belasteten Netze ausgleichen. Wir sind nach wie vor gespannt auf den Zusammenprall zwischen Bitcoin-Mining und dem Energiesektor.

Mitwirkende

Wir möchten uns bei allen Unternehmen und Personen bedanken, die uns geholfen haben, ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Bitcoin-Mining Energie nutzt, wie Miner mit den Energiemärkten interagieren und wie Bitcoin-Mining letztlich die Energiebranche verändern kann. Holly Gordon (Crusoe Energy), Rich Goodwin (Cormint), Shaun Connell (Lancium), Colin Sullivan (MintGreen), Spencer Marr (Sangha Systems), Naeem Walji und Akbar Shamji (Bitzero), Mario Andres Gutierrez (Unchained Capital), Daniel Frumkin (Braiins), Kristy Leigh-Minehan, Colin Harper (Luxor), Taras Kulyk (Core Scientific).

Autoren des Berichts

Zusammenfassung

Das Bitcoin-Mining ist wegen seiner enormen Energienutzung ein viel geschmähter Wirtschaftszweig. Die Kritik stützt sich vor allem auf die Annahme, dass Bitcoin-Miner keine positiven externen Effekte auf die Energiesysteme haben und nur als Energiefresser fungieren, die zusätzliche Produktion von nicht erneuerbare Energie erfordern.

Vielen der schärfsten Kritiker mangelt es an einem Verständnis sowohl von Bitcoin als auch von Energiesystemen. In diesem Bericht zeigen wir auf, wie das Bitcoin-Mining die Energiesysteme zum Besseren verändern kann.

Wir räumen ein, dass der Großteil der derzeitigen Mining-Aktivitäten nicht auf die Art und Weise funktioniert, die wir in diesem Bericht skizzieren. Wir glauben jedoch, dass sich der Mining-Betrieb aufgrund der Notwendigkeit zunehmend in diese Richtung bewegen wird. Professionelles Mining ist ein junges Geschäft. Der rasant steigende Bitcoin-Preis in Verbindung mit der begrenzten Maschinenproduktion hat das Mining in den Jahren 2020 und 2021 äußerst profitabel gemacht. Daher konzentrierten sich die meisten Miner in dieser Zeit darauf, so viele Maschinen wie möglich zu erwerben und anzuschließen, wobei sie die Stromkosten fast außer Acht ließen.

Die Vernachlässigung der Stromkosten ist für Miner keine nachhaltige Betriebsweise. Der zunehmende Wettbewerb wird im Laufe der Zeit selbst in Hausse-Märkten die Gewinnspannen verringern und die Miner zwingen, ihre Kosten zu senken. Außerdem ist das Mining eine zyklische Branche und nicht immer superprofitabel. In Abschwungphasen, wie im Sommer 2022, zwingt der Margen-Druck die Miner dazu, kreativ zu sein, um die Stromkosten zu senken. Für einen Miner ist es am einfachsten, die Stromkosten zu senken, indem er mit der Energiewirtschaft zusammenarbeitet, um einige unserer dringendsten Probleme zu lösen. Wir befassen uns mit vier Bereichen, in denen Bitcoin-Miner die Energiesysteme in gewünschter Weise beeinflussen und/oder die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung verbessern können.

1. Stärkung der Stromnetze durch Bitcoin-Mining
2. Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren Energien durch Bitcoin-Mining
3. Verringerung des Abfackelns von Erdgas durch Bitcoin-Mining
4. Wiederverwendung von Abwärme aus dem Bitcoin-Mining

Stärkung der Stromnetze durch Bitcoin-Mining

Angebot und Nachfrage in Elektrizitätssystemen müssen stets im Gleichgewicht sein, da schon ein geringes Missverhältnis die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigen kann. In der Vergangenheit wurde der Großteil der erforderlichen Flexibilität durch eine mit fossilen Brennstoffen betriebene Angebotsseite bereitgestellt, indem die Stromerzeugung an die erwartete Nachfrage angepasst wurde. Eine der größten Herausforderungen im Energiebereich besteht heute darin, die Flexibilität der Stromnetze zu ersetzen, die durch den zunehmenden Anteil nicht steuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne verloren gegangen ist. Nach dem IEA-Szenario für nachhaltige Entwicklung wird der Anteil von Wind- und Solarenergie an der weltweiten Stromerzeugung von 11 % im Jahr 2020 auf 42 % im Jahr 2040 steigen.

Das Wachstum von Wind- und Solarenergie erhöht den Bedarf an flexibler Stromnachfrage, da das Angebot unbeständig und nicht kontrollierbar ist. Diese flexible Stromnachfrage wird als Nachfragereaktion (Demand Response) bezeichnet, und der IEA zufolge müssen wir ihre globale Kapazität bis 2030 um den Faktor 10 erhöhen, um das Pariser Abkommen zu erreichen. Das Bitcoin-Mining ist die beste Alternative für die Nachfragereaktion, da die Reaktionskosten gering sind, die Möglichkeit besteht, sofort mit der erforderlichen Granularität zu reagieren, und die Nachfrage nach Strom konstant ist.

Bitcoin-Mining als Nachfragereaktion ist nicht nur eine Möglichkeit – es findet bereits statt. Im texanischen ERCOT-System sorgen Bitcoin-Miner für eine Nachfragereaktion, die das anfällige, mit Wind- und Solarenergie betriebene Stromnetz stärkt. Auch andere Branchen dienen in Texas der Nachfragereduzierung, aber bisher hat der Netzbetreiber nur Bitcoin-Minern die Teilnahme an den fortschrittlichsten Nachfragereduzierungsprogrammen gestattet.

Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren Energien durch Bitcoin-Mining

Der wachsende Anteil von Wind- und Solarenergie wird aufgrund der variablen Natur der erneuerbaren Energieerzeugung zu mehr Energieverschwendung führen. Energieverschwendung ist eine wirtschaftliche Herausforderung, die, wenn sie nicht gemildert wird, die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien bedrohen und damit ihr Wachstum begrenzen kann.

Die obige Karte zeigt, wie die Häufigkeit negativer Strompreise im zentralen Teil der Vereinigten Staaten von 2015 bis 2021 zugenommen hat, da in dieser windreichen Region ein massiver Ausbau der Windenergie stattgefunden hat. Dieser Effekt hat verheerende Auswirkungen auf die Einnahmen von Wind- und Solarprojekten.

Die Kombination aus Standortunabhängigkeit, Unterbrechbarkeit und Modularität macht das Bitcoin-Mining zum perfekten Abnehmer für gestrandete erneuerbare Energien. Bitcoin-Miner können Gebiete mit einem Überschuss an Wind- und Solarenergie ausfindig machen und ein Rechenzentrum genau in der Größe bauen, die für die Nutzung der überschüssigen Energie erforderlich ist. Eine Bitcoin-Mining-Last direkt neben abgelegenen Wind- und Solaranlagen zu haben, verhindert Energieverschwendung und verbessert die Wirtschaftlichkeit dieser Projekte.

Das Bitcoin-Mining kann einen größeren Beitrag zur Energiewende leisten, als den meisten Menschen bewusst ist, da die künftige Wirtschaftlichkeit von Wind- und Solarprojekten von flexiblen Nutzern wie Bitcoin-Minern abhängt, die überschüssige Energie kaufen können.

Verringerung des Abfackelns von Erdgas durch Bitcoin-Mining

Erdgas fällt als Nebenprodukt bei der Erdölförderung an. Für die Ölproduzenten ist es nihct immer wirtschaftlich dieses Gas zu Endnutzern zu transportieren. In diesen Fällen verbrennt der Ölproduzent das Gas vor Ort in einem Prozess, der als Abfackeln bezeichnet wird.

Das Abfackeln von Gas verursacht Emissionen, ohne einen Nutzen zu bringen. Außerdem werden beim Abfackeln größere Mengen des starken Treibhausgases Methan freigesetzt als bei der Verbrennung des Gases in der kontrollierten Umgebung eines Stromgenerators.

Bitcoin-Mining hat sich als überlegene Technologie zur Reduzierung des Abfackelns von Erdgas erwiesen. Die Standortunabhängigkeit, Modularität und Übertragbarkeit des Bitcoin-Mining-Prozesses machen es möglich, einen Bitcoin-Mining-Betrieb direkt an der Ölquelle zu platzieren, um das überschüssige Erdgas abzunehmen und das Abfackeln zu verringern.

In den letzten Jahren hat das Bitcoin-Mining auf Ölfeldern massiv zugenommen. Das Wachstum konzentrierte sich auf die Vereinigten Staaten und Kanada, aber wir haben auch Projekte in anderen Regionen gesehen, in denen das Abfackeln ein großes Problem ist, wie Russland und der Nahe Osten.

Sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Kräfte treiben das Wachstum des Bitcoin-Minings auf Ölfeldern voran. Durch das Abfackeln von Gas wird eine wirtschaftliche Ressource verschwendet, die der Ölproduzent zur Erzielung von Einnahmen hätte verkaufen können. Durch das Minen von Bitcoin, entweder selbst oder durch einen Dritten, kann der Ölproduzent mit dem Gas Geld verdienen, anstatt es zu verschwenden.

Wirtschaftliche Anreize sind zwar wichtig, aber die größte Triebkraft ist die Möglichkeit, Emissionen zu reduzieren. Die Zahlen zeigen, dass die Verringerung des Abfackelns von Gas durch das Mining von Bitcoin bei weitem die kosteneffizienteste Art der Emissionsreduzierung ist. Pro 1.000 Dollar Investition reduziert ein Bitcoin-Mining-System die Emissionen um 6,32 Tonnen CO₂-Äquivalente pro Jahr, verglichen mit 1,3 für Wind und 0,98 für Solar.

Wiederverwendung von Abwärme aus dem Bitcoin-Mining

Die Beheizung von Häusern, Industrien und anderen Anwendungen ist der weltweit größte Endnutzung von Energie, der im Jahr 2021 fast die Hälfte des weltweiten Ennutzung von Energie ausmachen wird.

Es überrascht nicht, dass Heizen auch die größte Einzelquelle für Treibhausgasemissionen ist, die etwa 40 % der weltweiten CO₂-Emissionen und 30 % der CO₂-Äquivalent-Emissionen ausmachen.

Wärme ist ein Nebenprodukt des Bitcoin-Minings, und die Miner beginnen, das Potenzial der Wärmerückgewinnung zu erkennen. Dieser wachsende Fokus wird in erster Linie durch die Möglichkeit der Kostensenkung angetrieben, da die Branche immer wettbewerbsfähiger wird, aber auch die Möglichkeit der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen ist eine treibende Kraft. Es überrascht nicht, dass die meisten Innovationen bei der Wärmerückgewinnung im Bitcoin-Mining in kälteren Gebieten wie Kanada und Skandinavien stattfinden, wo Wärme wertvoller ist als in heißeren Bitcoin-Mining-Zentren wie Texas.

Die Wiederverwendung von Wärme aus dem Bitcoin-Mining hat drei Hauptvorteile. Erstens subventionieren die Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining die Kosten für den Strom, der zur Erzeugung der Wärme verwendet wird. Die Nutzung des Bitcoin-Minings für die Fernwärmeerzeugung senkt nicht nur die Heizkosten, sondern kann auch die Kohlenstoffemissionen verringern, wenn die Maschinen mit erneuerbarem Strom betrieben werden. Drittens wird durch die Wiederverwendung der beim Bitcoin-Mining anfallenden Wärme dieselbe Energie im Grunde doppelt genutzt. Dies gleicht den Energienutzung der Bitcoin-Mining-Industrie aus, da sie andere Miner, die ihre Wärme nicht wiederverwenden, aussticht.

1. Warum und wie nutzt Bitcoin Energie?

Um Bitcoin-Mining zu verstehen, muss man Bitcoin oberflächlich verstehen. In diesem Kapitel erklären wir die Teile, die notwendig sind, um ein Gefühl dafür zu bekommen, was Bitcoin ist und warum Mining ein wesentlicher Bestandteil von Bitcoin ist.

1.1 Die Energienutzung ist eine grundlegende und wichtige Eigenschaft von Bitcoin

Bitcoin ist ein Netzwerk von Computern (oft als Nodes bezeichnet). Die Nodes kommunizieren über das Internet miteinander. Im Prinzip können die Nodes kommunizieren, was immer sie wollen. In der Praxis werden alle anderen Nodes Sie einfach ignorieren, wenn Sie von den Konsensregeln des Bitcoin-Netzwerks abweichen.

Die Konsensregeln des Bitcoin-Netzwerks sind nur eine Reihe von Regeln, die die Menschen freiwillig befolgen. Es gibt keine natürlichen Gesetze oder irgendetwas, das so sein muss. Anreize, in Kombination mit der Kraft der Dezentralisierung, lassen das Bitcoin-Netzwerk ticken und die Konsensregeln gelten.

Die Aufgaben des Bitcoin-Netzwerks können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden.

1. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt: Überprüfung, ob alle neuen und früheren Transaktionen rechtmäßig sind. Dies geschieht durch Kryptographie im Einklang mit den Konsensregeln.
2. Rechtzeitiges Ordnen der Transaktionen: Diese Aufgabe ist für das Bitcoin-Netzwerk lebenswichtig, um sicherzustellen, dass niemand mehr ausgibt, als er hat. Das Bitcoin-Netzwerk löst die monumentale Aufgabe der Ordnung von Transaktionen auf dezentralisierte Weise, indem es Proof of Work einsetzt.

Das Bitcoin-Netzwerk verwendet Hash-Funktionen auf eine clevere Art und Weise, damit die Teilnehmer ihre Arbeit nachweisen und somit Transaktionen in die richtige Reihenfolge bringen können.

Das Bitcoin-Netzwerk ordnet Transaktionen in Stapeln zu einer Zeit. Diese Stapel werden oft als Blöcke bezeichnet, um eine visuell verständliche Darstellung zu ermöglichen. Um einen neuen Block zu erzeugen, der vom Netzwerk akzeptiert wird, muss ein Teilnehmer einen gültigen Block-Header in Form einer Zeichenkette aus dem:

• Hash des vorherigen Blocks,
• einem Hash, der aus den neuen Transaktionen erzeugt wurde,
• einem Zeitstempel,
• einer Schwierigkeitseinstellung, der Blockversion und einer Nonce,

senden. (Ein Nonce klingt vielleicht mysteriös, ist es aber nicht. In diesem Zusammenhang ist die NONCE einfach eine Dezimalzahl zwischen 0 und 4.294.967.296). Die Eingabe dieser Zeichenfolge in die SHA256-Hash-Funktion muss eine Zahl ergeben, die unter einem bestimmten Schwellenwert liegt, der durch die Schwierigkeitseinstellung bestimmt wird.

Alle Eingaben im Header außer der Nonce können als gegeben betrachtet werden, das heißt, sie müssen nur einmal eingegeben oder berechnet werden. Um einen gültigen Block-Header zu erzeugen, muss jedoch eine Nonce erraten werden, die einen Hash-Wert unterhalb des Schwellenwerts ergibt. Dies ist keine leichte Aufgabe. Die Nonce ist eine Zahl zwischen 0 und 2³² (4.294.967.296), und eine „richtige“ Nonce kann nur durch Raten ermittelt werden. Eine korrekte Nonce zu finden, beweist also, dass man durch das Raten einer enormen Anzahl von Zahlen eine erhebliche Anstrengung unternommen hat, das heißt, es dient als Arbeitsnachweis (Proof-of-Work).

Beim Bitcoin-Mining werden Computer eingesetzt, um durch Versuch und Irrtum eine Nonce zu finden, die einen gültigen Block-Header ergibt. Je mehr Zahlen Sie erraten können, desto höher ist Ihre Chance, eine gültige Nonce zu erraten.

Miner sind nicht uneigennützig. Sie erhalten einen Anreiz zum Mining durch die Ausgabe neuer bitcoin und Transaktionsgebühren, wenn sie als erste eine gültige Nonce finden. Für jeden neuen Block erhält der Miner, der als erster eine korrekte Nonce erraten hat, derzeit 6,25 bitcoin. Diese Belohnung wird alle vier Jahre halbiert, wobei die nächste Halbierung im Jahr 2024 stattfindet.

Der Arbeitsaufwand für das Bitcoin-Mining wird in Hashes pro Sekunde gemessen. Einfach ausgedrückt: Es wird gemessen, wie viele Nonces die Miner pro Sekunde überprüfen können. Die Erzeugung von Hashes ist mit Kosten verbunden, die sich aus Kapitalaufwand und Stromkosten ergeben.

Die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks kann daran gemessen werden, wie kostspielig es ist, eine Mehrheit der Hashing-Leistung zu erhalten. Die Menge der Arbeit, das heißt die Mining-Aktivität, ist daher von großer Bedeutung für die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks.

Ein Block wird vom Bitcoin-Netzwerk akzeptiert, wenn er die folgenden Eigenschaften erfüllt:

1. Prüfung, ob der vorherige Block, auf den der Block verweist, existiert und gültig ist.
2. Prüfung, ob der Zeitstempel des Blocks größer als der des vorherigen Blocks und weniger als 2 Stunden in der Zukunft liegt.
3. Prüfung, ob der Proof of Work für den Block gültig ist (das heißt, ob er einen Hash unterhalb des Schwellenwerts erzeugt).
4. Prüfung, ob jede einzelne Transaktion legitim ist, das heißt, ob die gesendeten bitcoin von Konten gesendet werden, deren Guthaben hoch genug ist, um diese Transaktion zu rechtfertigen.

Wenn es konkurrierende, gültige Versionen der Bitcoin-Blockchain gibt, wählt das Netzwerk die längste Blockchain aus, also diejenige, die den meisten Proof of Work enthält. Um die längste Blockchain selbst erstellen zu können, muss eine Entität mehr als die Hälfte der Hashrate des Bitcoin-Netzwerks besitzen (oft als 51%-Angriff bezeichnet).

Unabhängig davon, wer die Mehrheit der Hash-Power besitzt, erfordert eine gültige Transaktion einen gültigen kryptografischen Beweis. Daher gibt es klare Grenzen für das, was ein Unternehmen, das die Hash-Power kontrolliert, tatsächlich tun kann.

Sie können:

• frühere Zahlungen rückgängig machen, wenn sie die privaten Schlüssel haben,
• die Mining-Belohnung nehmen (die sie auch bekommen hätten, wenn sie „gut“ gewesen wären).

Der Gewinn aus einem „Angriff“ auf das Bitcoin-Netzwerk beschränkt sich daher darauf, Ihre früheren Transaktionen rückgängig zu machen und eine sogenannte „Double Spend“-Möglichkeit zu schaffen, das heißt Sie können Ihre Bitcoin mehr als einmal ausgeben.

Wie bereits erwähnt, hängen die Kosten für einen 51%igen Angriff direkt davon ab, wie viel Mining es gibt. Je mehr Mining, desto teurer ist ein 51%-Angriff. Hinzu kommt, dass alle Blöcke ab dem manipulierten Block eine neue gültige Nonce finden müssen; der Angriff wird enorm teuer.

1.2 Bitcoin-Miner sind einzigartige Energienutzer

Das Bitcoin-Mining hat sich seit seinen bescheidenen Anfängen vor ein paar Jahren stark weiterentwickelt. Was als Hobbyunternehmung mit gewöhnlichen Computer-CPUs begann, hat sich inzwischen zu industriellen Anlagen mit spezialisierten Mining-Maschinen, den sogenannten ASICs, entwickelt.

Obwohl die Energienutzung des Bitcoin-Minings mit dem Wachstum der Branche beträchtlich gestiegen ist, handelt es sich weltweit immer noch um eine relativ unbedeutende Branche. Das Bitcoin-Mining-Netzwerk nutzt etwa 100 TWh² pro Jahr oder 0,06 % des weltweit genutzen Energie.³ Das bedeutet, dass die Bitcoin-Mining-Branche etwas weniger Energie nutzt als Videospiele. Wir können die Energienutzung des Bitcoin-Minings auch mit anderen, traditionelleren energieintensiven Branchen wie der Papierherstellung vergleichen, die 24 Mal so viel Energie nutzen.

Die meisten Menschen betrachten das Bitcoin-Mining als eine weitere energieintensive Branche, aber es gibt einen großen Unterschied: Bitcoin-Miner sind einzigartig flexibel, was den Zeitpunkt und den Ort ihrer Energienutzung angeht. Wir werden jetzt fünf Merkmale der Stromnutzung durchgehen, die Bitcoin-Miner zu besonders flexiblen Stromnutzern machen.

Preis-reagierend

Strom macht etwa 80 % der Betriebskosten eines Miners aus.⁸ Aufgrund der Bedeutung der Stromnutzung betrachten wir das Mining als einen Strom-Veredelungsprozess: Der Miner schickt Strom in seine Maschinen, die den Strom zu bitcoin veredeln.

Die Bitcoin-Mining-Branche ist global und hat niedrige Eintrittsbarrieren, was sie sehr wettbewerbsfähig macht. Die einzige Möglichkeit, langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, besteht darin, die Kosten zu minimieren. Da Strom einen so großen Anteil an der Kostenstruktur hat, besteht für Miner ein großer Anreiz, auf Änderungen des Strompreises zu reagieren, indem sie ihre Stromnutzung anpassen oder ihre Aktivitäten verlagern. Ein Beispiel für die Preisreagibilität des Bitcoin-Minings sind die norwegischen Miner, die auf die gestiegenen Strompreise im Süden des Landes reagieren, indem sie ihren Betrieb weiter nach Norden verlegen, wo der Strom günstiger ist.¹⁰

Unterbrechbar
Ein Bitcoin-Miner „verkauft“ Hashes an das Bitcoin-Netzwerk. Da jeder Hash unabhängig vom vorhergehenden ist, kann ein Bitcoin-Miner seine Produktion und seine Energienutzung in jedem Moment unterbrechen. Er kann nicht nur seine Nutzung unterbrechen, sondern ihn auch in Kilowatt-Schritten nach oben oder unten anpassen. Da es sich beim Bitcoin-Mining um eine unterbrechbare und preisabhängige Last handelt, eignet sich das Verfahren hervorragend als Instrument zur Nachfragereaktion, das zur Stärkung der Stromsysteme beitragen kann. Mehr dazu schreiben wir in Kapitel 2.

Standortunabhängig
Während die meisten anderen energieintensiven Branchen physische Produkte herstellen, die Zugang zu Lieferketten benötigen, produzieren Bitcoin-Miner Hashes, also Informationsgüter, die über das Internet verkauft werden. Daher kann eine Bitcoin-Mining-Anlage im Allgemeinen an jedem Ort mit günstiger Energie und Internetzugang errichtet werden. Die Ortsunabhängigkeit des Bitcoin-Minings macht es möglich, den Energienutzer direkt zur Energiequelle zu bringen. Bitcoin-Miner sind die ultimativen Abnehmer bisher ungenutzter Energieressourcen, weshalb Ölproduzenten begonnen haben, Erdgas, das sie sonst abfackeln würden, für das Bitcoin-Mining zu nutzen. Mehr dazu in Kapitel 4.

Modular
ASICs, die Maschinen, die zum Bitcoin-Mining verwendet werden, nutzen zwischen 1 kW (Kilo Watt) und 5 kW.¹¹ Es ist möglich, verschiedene Mengen dieser Maschinen zu unterschiedlichen Lastniveaus zu kombinieren. Ob ein Eigentümer einer Energieanlage eine Bitcoin-Mining-Last von 5 MW (Mega Watt), 20 MW oder 100 MW wünscht, spielt keine Rolle: alle Lastgrößen sind möglich, indem die Anzahl der Maschinen geändert wird. Die Modularität des Bitcoin-Minings macht es möglich, die Bitcoin-Mining-Last so zu gestalten, dass sie der verfügbaren Energieerzeugungskapazität entspricht. Dies ist besonders wichtig, wenn die Bitcoin-Mining-Last mit der überschüssigen Produktionskapazität eines gestrandeten erneuerbaren Energieerzeugers abgestimmt werden soll, um dessen Wirtschaftlichkeit zu verbessern, wie wir in Kapitel 3 erklären.

Transportabel
Wir können eine Last für das Bitcoin-Mining auf bestimmte Weise gestalten, um die Portabilität zu maximieren. Die Befüllung speziell entwickelter Transportcontainer mit Mining-Maschinen hat sich in letzter Zeit als eine Möglichkeit zur Optimierung der Portabilität herausgestellt. Diese Containerlösungen sind nach dem Plug-and-Play-Prinzip konzipiert und können bei Bedarf schnell an einen anderen Ort transportiert werden.

Ein Beispiel für die Portabilität des Minings war die jährliche chinesische Mining-Migration, bei der chinesische Miner ihre Maschinen aufgrund saisonaler Unterschiede in der Verfügbarkeit von Wasserkraftwerken aufgrund von Regen- und Trockenzeiten zwischen verschiedenen Regionen Chinas umziehen.¹²

Die Portabilität des Bitcoin-Minings macht es einfach, eine Mining-Anlage zu verschieben, um überschüssige Energie aufzusaugen und die Anlage schnell an einen anderen Ort zu verlegen, wenn die Energie am ersten Ort nicht mehr im Überfluss vorhanden ist.

Diese Merkmale der Stromnutzung machen es möglich, dass Bitcoin-Mining als Energiewerkzeug dienen kann, mit dem wir einige unserer größten Energieprobleme lösen können. Bitcoin-Mining kann die Stromnetze stärken, die Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien verbessern, das Abfackeln von Erdgas eindämmen und die Heizkosten durch Wiederverwendung der Wärme senken.

2. Stärkung der Stromnetze durch Bitcoin-Mining

In Elektrizitätssystemen muss die Nachfrage stets mit dem Angebot übereinstimmen, da schon ein geringes Ungleichgewicht die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigen kann. Neben der Änderung des Stromangebots oder der Nachfrage können Energiespeicher und Übertragungsleitungen die Flexibilität des Systems erhöhen. In der Vergangenheit haben wir uns hauptsächlich auf die Angebotsseite verlassen, um die Stromerzeugung an die erwartete Nachfrage anzupassen.

Die verschiedenen Energiequellen für Strom unterscheiden sich erheblich in ihrer Regelbarkeit. Erdgas und Wasserkraft sind die am besten steuerbaren Energiequellen, da der Energieerzeuger ihre Produktion leicht nach oben oder unten anpassen kann. Kohle und Kernkraft sind ebenfalls steuerbar, allerdings in geringerem Maße. Sie sind sehr zuverlässig, aber eine granulare Änderung ihrer Produktion ist ineffizient. Kohle- und Kernkraftwerke stellen traditionell die Grundlast bereit, während Erdgas- oder Wasserkraftwerke ihre Produktion fein abstimmen, um Nachfrageschwankungen auszugleichen.

Eine der größten Herausforderungen im Energiebereich besteht heute darin, dass die Fähigkeit der Versorgungsseite, die Flexibilität des Systems zu gewährleisten, abnimmt. Wir befinden uns mitten in einer Energiewende, bei der fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne ersetzt werden. Dabei handelt es sich um nicht steuerbare Energiequellen, da ihre Fähigkeit, Strom zu erzeugen, von den Wetterbedingungen abhängt. Bei nicht steuerbaren Energiequellen kann man sich nicht auf die Flexibilität des Systems verlassen.

Die Internationale Energieagentur (IEA) arbeitet mit mehreren Szenarien für die Energiewende. Das Szenario für eine nachhaltige Entwicklung stellt ein Tor zu den Ergebnissen des Pariser Abkommens dar, das einen massiven Anstieg des Anteils der nicht steuerbaren Energiequellen am Erzeugungsmix von 11 % auf 42 % im Jahr 2040 vorsieht.¹³

Dieses Szenario geht von einem massiven Ersatz von steuerbaren durch nicht steuerbare Energiequellen aus. Wie können wir diese verlorene Systemflexibilität ersetzen? Unsere Optionen sind die Erhöhung der Flexibilität auf der Nachfrageseite, der Energiespeicherkapazität oder der Kapazität der Übertragungsleitungen.

Wir werden eine Kombination dieser Optionen benötigen, aber die Nutzung der Flexibilität der Nachfrageseite sticht hervor, da sie günstiger und skalierbarer ist als die anderen Alternativen.

2.1 Flexible Stromnutzer können auf die Nachfrage reagieren

Die Reaktion auf die Nachfrage ist eine Änderung der Nutzung durch die Stromnutzer, um die Stromnachfrage an das Angebot anzupassen. Der Prozess beinhaltet in der Regel Zahlungen oder andere finanzielle Anreize für die Nutzer, die sich bereit erklären, ihre Stromnutzung zu reduzieren, wenn das Angebot gering ist.

Nachfragereaktion gibt es in den meisten entwickelten Elektrizitätssystemen auf der ganzen Welt. ERCOT, das Elektrizitätssystem in Texas, ist Vorreiter bei der Nachfragereaktion, und Bitcoin-Miner sind zu einer der zuverlässigsten Quellen für die Systemstabilität geworden.

Das texanische Elektrizitätssystem heißt ERCOT, was auch der Name des Systembetreibers ist. ERCOT sieht sich mit einer einzigartigen Kombination von Herausforderungen konfrontiert, die sie dazu veranlassen, nach innovativen Wegen zu suchen, um das Stromsystem zuverlässig zu halten. Das ERCOT-Elektrizitätssystem ist ein Inselsystem, das fast keine Verbindungen zu anderen Stromnetzen hat. Es ist daher nicht möglich, Strom über Übertragungsleitungen zu importieren oder zu exportieren, um das System flexibel zu gestalten.

ERCOT hat einen hohen Anteil an Windenergie und einen schnell wachsenden Anteil an Solarenergie, da Texas zu den besten Wind- und Solarverhältnissen der Welt gehört. Die starke Abhängigkeit von Wind- und Solarenergie bedeutet, dass die Angebotsseite volatil ist und man sich zunehmend auf die Flexibilität der Nachfrageseite verlassen muss.

Das texanische Stromnetz ist nicht nur inselartig und hat einen hohen und schnell wachsenden Anteil an Wind- und Solarenergie, sondern das texanische Wetter kann auch extrem und unberechenbar sein, was zu einer schwankenden Nachfrage führt. Ein Beispiel ist der Wintersturm im Februar 2021, der zu einem sprunghaften Anstieg der Nachfrage und zu Versorgungsausfällen führte.¹⁵

Diese Kombination von Herausforderungen für die Systemstabilität hat ERCOT dazu veranlasst, einen der fortschrittlichsten Nachfragereaktionsmärkte der Welt zu entwickeln. ERCOT unterscheidet zwei Hauptkategorien von Nachfragereaktion, je nachdem, wie schnell die Nachfragereaktion Ressource ihren Stromverbrauch anpassen muss. Die erste Kategorie wird als Lastressource bezeichnet, die andere als Notfallreaktionsdienst.

Die Bezeichnung Lastressource erlaubt es den infrage kommenden Lastreaktionsressourcen, zur Stabilisierung der Netzfrequenz beizutragen. Die Frequenz schwankt in Nordamerika um die 60 Hz, und es ist wichtig, sie so nahe wie möglich an diesem Wert zu halten. Eine hohe Last im Verhältnis zur Erzeugung senkt die Frequenz, während das Gegenteil sie erhöht. Der Netzbetreiber überwacht die Frequenz ständig und setzt verschiedene Instrumente ein, um sie zu stabilisieren.

Wir können die Bezeichnung der Lastressourcen in zwei Typen unterteilen: Steuerbare Lastressourcen (CLR) und nicht steuerbare Lastressourcen (NCLR). Um diese Bezeichnungen zu erhalten, müssen die Lasten mehrere Tests hinsichtlich ihrer Steuerbarkeit bestehen. Wie die Namen schon andeuten, hat die Bezeichnung steuerbare Lastressource höhere Zugangsvoraussetzungen als die nicht steuerbare Lastressource.

Steuerbare Lastressourcen sind Lasten, die ihre Last innerhalb von Sekunden granular anpassen können, sodass sie eine aktive Rolle beim Ausgleich der Netzfrequenz übernehmen können. Nicht steuerbare Lastressourcen tragen ebenfalls zur Stabilisierung der Frequenz bei, allerdings nur auf binäre Weise, indem sie die gesamte Last offline schalten, wenn die Frequenz unter ein bestimmtes Niveau fällt. Die höhere Steuerbarkeit von steuerbaren Lastressourcen bedeutet, dass diese Nachfragereaktion Ressourcen bei der Stabilisierung des Netzes viel effizienter sind als nicht steuerbare Lastressourcen. Bislang haben nur Krypto Miner die Bezeichnung steuerbare Lastressourcen verdient.

Während die Lastressourcen die erste Schutzschicht für das Netz bilden, indem sie ihre Last regulieren, um die Frequenz innerhalb von Sekunden zu stabilisieren, wird eine weitere Schutzschicht eingesetzt, wenn die Lastressourcen nicht ausreichen. Diese letzte Ebene der Netzversicherung wird Emergency Response Service (ERS) genannt und besteht aus Nutzern, die ihre Stromnutzung innerhalb von 10 oder 30 Minuten reduzieren können, je nach Vereinbarung.

Nachfragereaktion funktioniert im Allgemeinen so, dass die Stromnutzer ihre Fähigkeit zur Abschaltung auf verschiedenen Day-ahead-Märkten für Hilfsdienste verkaufen. Sie reduzieren dann ihre Stromnutzung gemäß dieser Vereinbarung, wenn der Netzbetreiber sie dazu auffordert. Wir können diese Vereinbarung als eine Art Versicherung für das Netz betrachten.

Die Nachfragesteuerung kann auch einfach dadurch erfolgen, dass auf Preissignale reagiert wird. Wenn der Strompreis zu bestimmten Zeiten hoch ist, können flexible Nutzer ihre Nutzung zu diesen Zeiten zurückhalten. Indem er die Nutzung während der teuren Stunden vermeidet, wirkt ein Nutzer effektiv als Nachfragereaktion und mildert den Druck auf das System.

2.2 Bitcoin-Mining ist die beste Alternative zur Nachfragereaktion

ERCOT hat die Bezeichnung „steuerbare Last“ im Jahr 2004 eingeführt. Bis 2020 erfüllte kein Stromnutzer die Anforderungen, bis das Technologieunternehmen für Nachfragereaktion Lancium und ein Bitcoin-Miner die erforderlichen Tests bestanden.¹⁶ Die patentierte Smart Response®-Software von Lancium ermöglicht es Bitcoin-Minern, als steuerbare Lastressourcen zu agieren.

Bitcoin-Miner, die als steuerbare Lastressourcen ausgewiesen sind, dürfen an allen ERCOT-Märkten für Hilfsdienste teilnehmen, wo sie ihre Fähigkeit verkaufen, ihren Stromverbrauch nach den Anweisungen von ERCOT zu regulieren. Sie können auch an den Echtzeitstrommärkten teilnehmen, was es ihnen ermöglicht, eine Klausel in ihre Strombezugsverträge aufzunehmen, die es ihnen erlaubt, Strom abzuschalten und zum Echtzeitstrompreis an das Netz „zurückzuverkaufen“.

Laut ERCOT sind derzeit acht Krypto-Miner mit einer Gesamtkapazität von 750 MW als steuerbare Lastressourcen ausgewiesen, weitere 2600 MW warten auf ihre Genehmigung.¹⁷ Rich Godwin, ein texanischer Bitcoin-Miner, verfolgt jedoch täglich die Echtzeit-Teilnahme von steuerbaren Lastressourcen und hat nur etwa 130 MW gesehen. Dieser Unterschied könnte darauf zurückzuführen sein, dass nicht alle steuerbaren Lastquellen gleichzeitig am Markt teilnehmen.

Warum haben nur Krypto-Miner die ERCOT-Anforderungen für kontrollierbare Lastressourcen erfüllt? Das liegt an der Einzigartigkeit des Bitcoin-Minings als unterbrechbare Last, die wir in Kapitel 1 erläutert haben. Wir werden nun auf dieser Analyse aufbauen, indem wir vier Faktoren analysieren, die eine Last unterbrechbar machen, und das Ergebnis des Bitcoin-Minings bei diesen Faktoren mit dem von zwei anderen energieintensiven Nutzern vergleichen: einem herkömmlichen Rechenzentrum und einem Stahlwerk.

Kosten der Reaktionsfähigkeit
Die Reaktionskosten beziehen sich auf die Kosten, die einer Nachfrage-Reaktionsressource entstehen, wenn sie ihren Betrieb herunterfährt. Diese Zahl ist für ein herkömmliches Rechenzentrum sehr hoch, da es Kunden bedient, die auf verfügbare Daten angewiesen sind, was es für die Bereitstellung von Nachfragereaktion ungeeignet macht.

Für Bitcoin-Miner sind die einzigen Kosten für eine Reaktion die alternativen Kosten für den Verzicht auf die Produktion von bitcoin, wodurch sie einen hohen wirtschaftlichen Anreiz haben, eine Laststeuerung anzubieten. Angenommen, der Preis pro MWh übersteigt das, was der Miner hätte verdienen können, wenn er diese MWh für das Mining von Bitcoin eingesetzt hätte. In diesem Fall sollte der Miner das Mining einstellen, da er durch das Abschalten seiner Maschinen mehr verdient als durch das Mining von bitcoin.

Das obige Diagramm zeigt, dass die alternativen Kosten, die entstehen, wenn eine Megawattstunde (MWh) nicht dem Bitcoin-Mining gewidmet wird, im Jahr 2022 zwischen 150 und 300 US-Dollar schwanken. In Zeiten von Netzstress, wenn eine Reaktion auf die Nachfrage erforderlich ist, kann der Echtzeit-Strompreis Tausende von Dollar pro MWh erreichen und damit deutlich über diesen alternativen Kosten liegen, was bedeutet, dass wirtschaftlich vernünftige Bitcoin-Miner ihre Maschinen abschalten werden.

Reaktionszeit
Der zweite Faktor, die Reaktionszeit, gibt an, wie schnell die Nachfragereaktionsressource ihren Betrieb herunterfahren kann. Ein Stahlwerk hat eine langsame Reaktionszeit, da die Abschaltung einer Fabrik mit vielen verschiedenen Prozessen und Mitarbeitern viel Koordination erfordert. Eine Bitcoin-Mining-Anlage hingegen führt nur eine einzige Funktion aus, nämlich das Lösen des SHA-256-Hashing-Algorithmus. Dieser einzige Prozess kann schnell unterbrochen werden, sodass Bitcoin-Miner an Programmen zur Nachfragereaktion teilnehmen können, die die schnellsten Reaktionszeiten erfordern.

Verfügbarkeit
Aufgrund der Stabilität der Last eines Bitcoin-Miners kann sich ein Systembetreiber immer darauf verlassen, dass die Bitcoin-Mining-Last verfügbar ist, um bei Bedarf auf die Nachfrage reagieren zu können. Ein Beispiel für eine industrielle Last mit geringer Verfügbarkeit ist ein Stahlwerk. Die Stahlproduktion besteht aus vielen Prozessen, von denen nur wenige energieintensiv genug sind, um eine Laststeuerung zu ermöglichen. Da diese Prozesse unterschiedlich viel Energie benötigen, schwankt die Last eines Stahlwerks täglich und wöchentlich. Man kann sich nicht immer darauf verlassen, dass das Werk auf die Nachfrage reagiert.

Granularität
Die Granularität bezieht sich darauf, in wie vielen Schritten die Nachfrage-Reaktionsressource ihre Last anpassen kann. Ein Bitcoin-Miner kann seine Last in nahezu unendlichen Schritten anpassen und ist daher sehr flexibel in Bezug auf die Strommengen, die er an das Netz verkaufen kann. Die hohe Granularität eines Bitcoin-Miners steht in krassem Gegensatz zu einem Stahlwerk, das entweder seinen Lichtbogenofen laufen lässt oder nicht. Die hohen Reaktionskosten, die Reaktionszeit, die Verfügbarkeit und die Granularität machen das Bitcoin-Mining zu einer hochgradig unterbrechbaren Last, weshalb es die einzige steuerbare Lastressource in ERCOT ist.

2.3 Beispiele von Bitcoin-Minern, die das Netz stabilisieren

Der Sinn der Nachfragereduzierung besteht darin, das Netz in Zeiten hoher Belastung zu schützen, wenn die Erzeugung im Vergleich zur Last nicht ausreicht. Dann macht es am meisten Sinn, sich anzuschauen, was Bitcoin-Miner während des stressigsten Ereignisses in der Geschichte des texanischen Stromnetzes getan haben: dem Wintersturm Uri im Jahr 2021.

Vom 13. bis 19. Februar zog ein schwerer Wintersturm über Texas. ERCOT war nicht auf einen solchen schwarzen Schwan vorbereitet, und der Wintersturm führte zu weitreichenden Ausfällen bei der Stromerzeugung und der Erdgasversorgung. Die Kombination aus Erzeugungsausfällen und einem sprunghaften Anstieg der Stromnachfrage durch Haushalte, die heizen mussten, führte zu einem starken Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage. Die Echtzeit-Strompreise stiegen auf mehr als 9.000 Dollar pro MWh.

Um die Stromnachfrage zu senken und die Auswirkungen der Katastrophe abzumildern, setzte ERCOT alle seine Nachfragereaktionsressourcen ein, darunter auch viele Bitcoin-Miner. Diese Bitcoin-Miner schalteten ihre Maschinen freiwillig ab und verkauften ihren ungenutzten Strom zurück an das Netz.¹⁸ Die konventionellen Rechenzentren des Bundesstaates schalteten sich dagegen nicht ab, um am Netz zu bleiben.¹⁹

Die obige Grafik vergleicht den durchschnittlichen Echtzeit-Strompreis in West Texas für jeden Tag im Februar 2021 mit den Abschaltpunkten für Bitcoin-Mining und Privatkunden. Privatkunden reagieren nicht auf den Preis, da sie die Energie für lebenswichtige Dinge wie das Heizen benötigen, was bedeutet, dass sie im Allgemeinen nicht aufhören werden, Energie zu nutzen, selbst wenn die Preise in die Höhe schnellen. Bitcoin-Miner hingegen reagieren sehr stark auf den Preis, da sie genau wissen, wie viel sie pro MWh verdienen.

Während des siebentägigen Wintersturms lag der durchschnittliche ERCOT-Strompreis bei 5.972 US-Dollar pro MWh und damit weit über den Bitcoin-Mining-Einnahmen pro MWh von 480 US-Dollar. Die wirtschaftlichen Anreize liegen auf der Hand: Ein Bitcoin-Miner, der seine Maschinen während des Wintersturms nicht abgeschaltet hat, hätte fast zehnmal mehr für Strom ausgegeben, als er mit diesem Strom eingenommen hätte.

Auch ERCOT wurde 2022 von einem Wintersturm heimgesucht, der zwar nicht annähernd so schlimm war wie im Jahr zuvor, aber der Systembetreiber musste dennoch einige seiner Nachfrage-Reaktionsressourcen einsetzen. Riot Blockchain gehörte zu den Minern, die ihren Betrieb heruntergefahren haben.²⁰ Bitcoin-Miner sind zu den vertrauenswürdigsten Nachfrage-Reaktionsressourcen von ERCOT geworden, was der Interims-CEO von ERCOT, Brad Jones, in einem Interview mit CNBC bestätigte: „Krypto-Miner helfen ERCOT, erneuerbare Energien in Betrieb zu halten.“²¹

2.4 Das Bitcoin-Mining bietet die notwendige Nachfrageflexibilität, um erneuerbare Energien sicher zu integrieren

Die Nachfragereaktion wird ein wesentliches Instrument sein, um die Zuverlässigkeit der Elektrizitätssysteme zu gewährleisten, wenn wir weiterhin variable erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne integrieren. Die IEA schätzt, dass wir bis 2030 insgesamt 500 GW Nachfrage-Reaktionskapazität auf den Markt bringen müssen, um das Pariser Abkommen zu erreichen, was einem 10-fachen Wachstum gegenüber 2020 entspricht.²²

Das Bitcoin-Mining ist eine energieintensive und stabile Last, die schnell und mit äußerster Präzision hoch- oder heruntergeregelt werden kann, und zwar ohne zusätzliche Kosten, abgesehen von den alternativen Kosten für das Nicht-Mining von bitcoin. Die Kombination dieser Eigenschaften macht das Bitcoin-Mining zu einer einzigartigen unterbrechbaren Last und zu unserer besten Alternative für die Nachfragereaktion, die die erforderliche Nachfrageflexibilität bietet, um variable erneuerbare Energien sicher zu integrieren.

3 Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren Energien durch Bitcoin-Mining

Der wachsende Anteil von Wind- und Solarenergie wird aufgrund der variablen Natur der erneuerbaren Energieerzeugung zu mehr Energieverschwendung führen. Energieverschwendung ist ein wirtschaftliches Problem, das, wenn es nicht gelöst wird, die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien bedrohen und damit ihr Wachstum einschränken kann.

Die weltweiten Erzeugungskapazitäten von Wind- und Solarenergie sind in den letzten Jahren massiv gewachsen. In ihrem Szenario für nachhaltige Entwicklung schätzt die IEA, dass die Erzeugungskapazitäten für Wind- und Solarenergie weiter wachsen und bis 2040 2.800 Gigawatt (GW) beziehungsweise 4.200 GW erreichen müssen, um die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen.²³

Wie im vorangegangenen Kapitel werden wir Texas als Fallstudie verwenden. Der Bundesstaat verfügt über einige der besten Wind- und Solarressourcen der Welt, aber die meisten davon befinden sich in Westtexas, weit entfernt von den Bevölkerungszentren im Südosten. Westtexas verfügt über eine Windkraftkapazität von 24 GW und eine Solarkapazität von 7 GW, hat aber eine durchschnittliche Last von nur 6 GW, was bedeutet, dass der größte Teil dieser Energie nicht vor Ort genutzt werden kann, sondern nach Südosten transportiert werden muss, wo der Bedarf besteht.

Die Kapazität der Übertragungsleitungen, die West-Texas mit dem Rest des Bundesstaates verbinden, beträgt nur 12 GW, was bei weitem nicht ausreicht, um die gesamte Energie zu Spitzenzeiten der Wind- und Solarerzeugung zu transportieren. Dies wird als Exportbeschränkung von West Texas bezeichnet. Die geringe lokale Nachfrage in Verbindung mit der westtexanischen Exportbeschränkung bedeutet, dass eine große Menge an erneuerbarer Energie in West-Texas gestrandet ist, was zu Energieverschwendung und geringeren Einnahmen für Wind- und Solarprojekte führt.

Das Problem der gestrandeten erneuerbaren Energien wird sich in West-Texas noch verschärfen, da ERCOT davon ausgeht, dass die Wind- und Solarstromerzeugungskapazitäten bis 2023 auf insgesamt 71 GW ansteigen werden, ohne dass die Übertragungskapazitäten entsprechend erhöht werden.²⁴

Die treibende Kraft hinter dem rasanten Ausbau der Wind- und Solarenergie ist die Tatsache, dass diese Energiequellen inzwischen sehr wettbewerbsfähig sind. Die Stromgestehungskosten (LCOE) für Solar- und Windenergie in den Vereinigten Staaten liegen derzeit bei 36 bzw. 40 US-Dollar und damit niedriger als bei allen anderen Energiequellen.²⁵ Die Wirtschaftlichkeit von Wind- und Solarenergie besteht außerdem fast ausschließlich aus Kapitalausgaben. Sie haben keine Brennstoffkosten, das heißt ihre Grenzproduktionskosten betragen null US-Dollar.

3.1 Energieverschwendung bedroht die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien

Da Wind- und Solarenergie Grenzproduktionskosten von null US-Dollar haben, werden sie ihre Energie immer für null US-Dollar pro MWh auf dem Markt anbieten. Daher ist auf Strommärkten mit einem hohen Anteil an Wind- und Solarenergie häufig eine hohe Preisvolatilität zu beobachten. Der Strompreis ist sehr niedrig oder sogar negativ, wenn die Wind- und Solarstromproduktion hoch ist, und sehr hoch, wenn Wind- und Solarstrom nicht produziert werden.

Dieses Problem wird durch Steuergutschriften für die Stromerzeugung noch verschärft, die es bestimmten Erzeugern erneuerbarer Energien ermöglichen, Strom zu einem negativen Preis zu verkaufen und dennoch Gewinne zu erzielen. In den Vereinigten Staaten erhalten Windkraftanlagen Steuergutschriften von bis zu 25 US-Dollar pro erzeugter Megawattstunde. Ein Windenergieerzeuger, der solche Steuergutschriften erhält, hat einen Anreiz, die Energie zu einem Preis von -24 $ pro MWh ins Netz einzuspeisen. Diese Steuergutschriften haben dazu geführt, dass in den Vereinigten Staaten, insbesondere in Texas, negative Strompreise weit verbreitet sind. Diese Bundessubvention hat eine wichtige Rolle dabei gespielt, Anreize für den Ausbau der gestrandeten erneuerbaren Energien in Westtexas zu schaffen.

In den letzten Jahren hat die Häufigkeit negativer Strompreise in vielen Regionen, in denen Wind- und Solarenergie einen bedeutenden Anteil an der Stromerzeugungskapazität ausmachen, drastisch zugenommen. Dies gilt insbesondere für West-Texas, wo im Jahr 2021 etwa 10 % der Echtzeit-Strompreise negativ waren.²⁶

Die obige Karte zeigt, wie die Häufigkeit negativer Preise im zentralen Teil der Vereinigten Staaten von 2015 bis 2021 zugenommen hat, da in dieser windreichen Region ein massiver Ausbau der Windenergie stattgefunden hat. Die zunehmende Häufigkeit negativer Strompreise hat verheerende Auswirkungen auf die Einnahmen von Wind- und Solarprojekten.

In einem deregulierten Strommarkt wie dem ERCOT ist der negative Preis ein Preissignal, das den Erzeugern signalisiert, die Produktion herunterzufahren, weil das Energieangebot im Verhältnis zur Nachfrage zu groß ist. Dieses Phänomen wird als wirtschaftliche Drosselung bezeichnet und bedeutet, dass Wind- und Solarparks ihre Leistung regelmäßig unter das Niveau senken müssen, das sie hätten erzeugen können. Je nach Ursache gibt es zwei Arten von wirtschaftlichen Drosselungen: systemweite Drosselungen und lokale Drosselungen.

Eine systemweite Drosselung liegt vor, wenn die Witterungsbedingungen es einer Anlage für erneuerbare Energien erlauben, eine bestimmte Menge Strom zu produzieren, die Anlage diesen Strom aber nicht in das Netz einspeisen darf, da die Nachfrage nicht ausreicht. Lokale Kürzungen werden dadurch verursacht, dass die Übertragungskapazität nicht ausreicht, um den Strom dorthin zu transportieren, wo die Nachfrage besteht.

Das Problem in West-Texas ist die lokale Einschränkung. Die Bevölkerungszentren im Südosten würden gerne die gesamte im Westen erzeugte erneuerbare Energie nutzen, können dies aber aufgrund der begrenzten Übertragungskapazität nicht.

Bei beiden Arten von wirtschaftlichen Einschränkungen wird Energie verschwendet, was sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien auswirkt, da die Anlagen für die unterbrochene Energie nicht bezahlt werden. Da die Wirtschaftlichkeit von Wind- und Solarkraftwerken stark von den Investitionskosten (CAPEX) abhängt und nur geringe oder gar keine Betriebskosten (OPEX) anfallen, hängt die Rentabilität dieser Projekte von der Maximierung der Strommenge ab, die das Kraftwerk während seiner Lebensdauer verkaufen kann. Daher ist es für die Wirtschaftlichkeit von Wind- und Solaranlagen verheerend, wenn sie gezwungen sind, einen erheblichen Teil ihrer Produktion zu drosseln.

Strodrosselungen sind weltweit ein wachsendes Problem, insbesondere in Texas. Im Jahr 2021 wurden in ERCOT²⁷ 6 % der Wind- und 8 % der Solarproduktion gedrosselt, was einer Gesamtdrosselung von 7,4 TWh entspricht. Branchenkenner gehen davon aus, dass in Texas 8 % der weltweiten Bitcoin-Mining-Kapazität von 10 GW beheimatet sind, was einer annualisierten Stromnutzung von 7 TWh entspricht. Das bedeutet, dass in Texas im Jahr 2021 mehr erneuerbare Energie verschwendet wurde als die Stromnutzung aller Bitcoin-Miner des Bundesstaates.

Es gibt im Wesentlichen drei Möglichkeiten, um lokale Stromausfälle abzumildern: Übertragungsleitungen, Batterien und die Verlagerung der Nachfrage näher an das Angebot. Übertragungsleitungen sind langfristig wohl die wirkungsvollste Lösung, aber ihr Bau ist in der Regel kostspielig und zeitaufwändig. ERCOT untersucht das Potenzial für eine Erhöhung der Übertragungskapazität. Die geschätzten Kosten für diese Leitungen liegen bei 13,8 Mrd. US-Dollar, und sie werden frühestens 2030 und 2035 in Betrieb gehen.²⁸

Batterien könnten ein Teil der Lösung sein, aber die Technologie ist noch nicht so kostengünstig, dass ihr Einsatz in der erforderlichen Größenordnung wirtschaftlich wäre. Außerdem haben Batterien eine begrenzte Speicherkapazität, sodass sie idealerweise mit flexiblen Stromnutzern gekoppelt werden sollten, die überschüssige Energie nutzen können, wenn die Batterie voll ist.

3.2 Bitcoin-Miner können ihren Grad der Nutzung an die Erzeugung erneuerbarer Energie anpassen

Bitcoin-Miner können dazu beitragen, die Drosselung zu verringern und die Häufigkeit negativer Strompreise abzumildern, indem sie sich strategisch in der Nähe von Wind- und Solaranlagen ansiedeln, um deren überschüssige Energie abzunehmen. Dies wird erreicht, indem die Unterbrechbarkeit des Bitcoin-Minings ausgenutzt wird, sodass Wind- und Solarproduzenten je nach Strompreis abwechselnd Strom an das Netz und an Bitcoin-Miner liefern können. Der Nachteil für die Bitcoin-Miner besteht darin, dass sie ihre Maschinen nicht 100 % der Zeit laufen lassen können, aber das ist ein akzeptabler Kompromiss, wenn der durchschnittliche Strompreis niedrig genug ist.

Um zu verstehen, wie Bitcoin-Miner, die in Netzen mit einem hohen Anteil an Wind- und Solarenergie arbeiten, eine geringere Betriebszeit für niedrigere Stromkosten in Kauf nehmen, können wir uns die kumulative Verteilung der Strompreise in West Texas im Jahr 2021 ansehen. Im Februar dieses Jahres wurde Texas von einem verheerenden Wintersturm heimgesucht, der zu noch stärker schwankenden Strompreisen als sonst führte.

Wir sehen, dass die Strompreise meist niedrig waren, wobei 85 % der Preise unter 40 US-Dollar pro MWh lagen und 10 % der Zeit negative Preise auftraten. Auf der rechten Seite der Verteilung befinden sich einige wenige extrem hohe Preise, die auftraten, wenn die Nachfragespitzen mit geringer Wind- und Solarproduktion zusammenfielen.

Wenn ein Bitcoin-Miner seine Maschinen im Jahr 2021 in West-Texas zu 100 % laufen ließe, läge der durchschnittliche Strompreis des Miners bei 148 US-Dollar pro MWh, was nahe an der Gewinnschwelle einer energieeffizienten Maschine liegt. Hätte der Miner seine Maschinen in den 5 % der Zeiträume mit den höchsten Strompreisen abgeschaltet, hätte er seinen durchschnittlichen Strompreis von 148 US-Dollar pro MWh auf 24 US-Dollar pro MWh senken können, was seine Rentabilität massiv verbessert hätte. Diese Möglichkeiten zur Senkung der Strompreise durch Vermeidung von Preisspitzen zeigen, dass Bitcoin-Miner einen Anreiz haben, ihre Stromnutzung an die Strompreise anzupassen, was sie zu perfekten Nutzern in volatilen Strommärkten mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien macht.

Viele gehen fälschlicherweise davon aus, dass eine Verringerung ihrer Betriebszeit nicht im Interesse der Bitcoin-Miner liegt. Diese Annahme ist falsch, insbesondere in Märkten mit einem hohen Anteil an Wind- und Solarenergie, was oft mit volatilen Strompreisen einhergeht. Dies beweist die nachstehende Tabelle, die zeigt, wie sich verschiedene Betriebszeitverkürzungen auf die Wirtschaftlichkeit des Bitcoin-Minings in West Texas im Jahr 2021 auswirken.

Wir sehen, dass für den Antminer S19 - eine Maschine der neuen Generation – die ideale Betriebszeit 95 % beträgt, während der Antminer S9 - eine Maschine der alten Generation – idealerweise 85 % der Zeit betriebsbereit sein sollte. Erkennen Sie hier den Zusammenhang? Ältere Maschinen haben eine geringere Betriebszeit, weil sie aufgrund ihrer geringeren Energieeffizienz niedrigere Energiepreise benötigen, um einen positiven Cashflow zu erzielen. Folglich sind ältere Maschinen günstiger und können unter den richtigen Umständen eine bessere Kapitalrendite aufweisen als neuere Maschinen.

3.3 Drei Betriebsmodelle für das Bitcoin-Mining in wind- und solarreichen Netzen

Miner können drei Hauptbetriebsmodelle nutzen, um überschüssige Energie in wind- und solarreichen Netzen abzunehmen, wobei die Art der verwendeten Hardware von größter Bedeutung ist. Die Modelle sind: Netzgekoppelt mit hoher Betriebszeit, hinter dem Zähler mit hoher Betriebszeit und hinter dem Zähler mit niedriger Betriebszeit.

Modell 1: Netzgekoppelt – hohe Betriebszeit
Das erste Modell ist das traditionelle Modell, bei dem der Bitcoin-Miner an das Stromnetz angeschlossen ist und sich auf die Maximierung der Betriebszeit mit Maschinen der neuen Generation konzentriert. Wie im vorigen Kapitel beschrieben, können diese Miner oft ihre Gesamtstromkosten senken, indem sie an Programmen zur Nachfragereaktion teilnehmen, die zur Stärkung des Stromnetzes beitragen. Ein Beispiel für eine solche Anlage ist die Anlage von Riot in Rockdale, Texas, mit einer erschlossenen Kapazität von 400 MW.³⁰

Modell 2: Hinter dem Zähler – hohe Betriebszeit
Bei diesem zweiten Modell handelt es sich um ein Hybridmodell, bei dem ein Bitcoin-Miner zusammen mit einem Wind- oder Solarkraftwerk untergebracht ist und Maschinen der neuen Generation verwendet. Der Miner wechselt zwischen dem Bezug von Strom aus dem Kraftwerk und dem Netz, um die Betriebszeit zu erreichen, die zur Amortisierung der teuren Maschinen der neuen Generation erforderlich ist.

Dies ist für das Kraftwerk für erneuerbare Energien von Vorteil, da es nun zwei Möglichkeiten hat: den Strom an das Netz oder an den Bitcoin-Miner zu verkaufen, je nachdem, was am rentabelsten ist. Durch die zusätzliche Option des Bitcoin-Minings können die Erzeuger erneuerbarer Energien höhere Preise für ihren Strom erzielen. Außerdem wird die Entwicklung entschärft, da das Kraftwerk einen Kunden hinter dem Zähler hat, der immer bereit ist, Strom zu kaufen, egal was im Netz passiert.

Zusätzlich haben viele Wind- und Solarkraftwerke, wie wir bereits erläutert haben, mit Einschränkungen zu kämpfen. Bei Wind- und Solarprojekten wird häufig ein großer Teil der künftigen Stromproduktion im Rahmen eines Stromabnahmevertrags (Power Purchase Agreement, PPA) als Teil der Projektfinanzierung im Voraus verkauft. Aufgrund der Struktur der PPAs bedeutet eine Kürzung, dass die Wind- oder Solaranlage ein höheres Gebot für eine PPA abgeben muss, wodurch die PPA weniger wettbewerbsfähig wird und das Projekt möglicherweise nicht die erforderliche Finanzierung erhält. Durch den Einsatz eines Bitcoin-Miners hinter dem Zähler, der die gesamte zuvor gedrosselte Energie aufnimmt, kann die Wind- oder Solaranlage die Drosselung vermeiden, wodurch sie auf dem Strommarkt wettbewerbsfähiger wird.

Modell 3: Hinter dem Zähler – geringe Betriebszeit
Das dritte Modell ist völlig netzunabhängig, und der Miner nutzt nur den Strom, der von dem an seinem Standort befindlichen Kraftwerk für erneuerbare Energien erzeugt wird. Da die durchschnittlichen Kapazitätsfaktoren (der Kapazitätsfaktor eines Kraftwerks ist seine durchschnittliche Leistungsabgabe geteilt durch seine maximale Leistung) für Wind- und Solarenergie in den Vereinigten Staaten nur 35 % beziehungsweise 25 %³¹ betragen, sollte die Bitcoin-Mining-Last hinter dem Zähler eine geringere Kapazität haben als die Nennleistung (die Nennleistung ist die maximale Nennleistung eines Generators) des Kraftwerks. Im Falle eines Windparks mit einer Nennleistung von 100 MW und einem Kapazitätsfaktor von 35 % kann eine Hinter-dem-Zähler-Bitcoin-Mining-Last von 35 MW eine Betriebszeit von nahezu 100 % erwarten. Dennoch streben die Betreiber in der Regel eine geringere Betriebszeit an, da das Kraftwerk auch Strom an das Netz verkauft, sodass hier idealerweise ältere Maschinen mit geringeren Investitionskosten eingesetzt werden sollten.

Wind- und Solarkraftwerke müssen einen Netzanschluss beantragen, ein Prozess, der viele Jahre dauern kann und mit Risiken verbunden ist. Allein in ERCOT stehen 107 GW Solar- und 20 GW Windkraft in der Warteschlange für den Netzanschluss³². Viele dieser wartenden Projekte könnten sich mit Bitcoin-Mining selbst versorgen, während sie auf einen Netzanschluss warten. Dies setzt voraus, dass das Projekt seine Nennkapazität mit der Bitcoin-Mining-Kapazität abgleicht, was bedeutet, dass der netzunabhängige Bitcoin-Mining-Betrieb aufgrund der geringen Kapazitätsfaktoren von Wind- und Solarenergie eine nicht ganz ideale Betriebszeit hat. Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, ist eine Betriebszeit von 35 bis 40 % mit einem Miner der alten Generation jedoch kein Weltuntergang und kann als Entwicklungskosten betrachtet werden, da das Kraftwerk später an das Netz angeschlossen werden kann.

3.4 Wie sich das Bitcoin-Mining auf den Strommarkt auswirkt

Allen drei Betriebsmodellen ist gemeinsam, dass sie die Strompreise stabilisieren. Indem sie Strom kaufen, wenn erneuerbare Energien im Überfluss vorhanden und die Preise niedrig sind, sorgen Bitcoin-Miner für einen Nachfragedruck, der die niedrigsten Strompreise in die Höhe treiben kann, was die Wirtschaftlichkeit von Anlagen für erneuerbare Energien verbessert.

Die obige Abbildung veranschaulicht die Lastverteilung eines Stromsystems und sechs verschiedene Möglichkeiten, wie wir sie manipulieren können. Bitcoin-Miner beeinflussen das System durch einen Mechanismus namens „Auffüllung des Tals“, der die Grundlast anhebt, ohne die Spitzenlast zu erhöhen, da für Bitcoin-Miner ein starker Anreiz besteht, ihre Maschinen abzuschalten, wenn der Strom knapp und die Preise hoch sind. Eine höhere Grundlast verbessert die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien und schafft Anreize für den Aufbau zusätzlicher Kapazitäten.

3.5 Bitcoin-Mining im Vergleich zu Batterien und Wasserstoff

Während viele Energieexperten anerkennen, dass das Bitcoin-Mining zur Stabilisierung der Strompreise in Elektrizitätssystemen mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien beiträgt, werfen einige einen berechtigten Einwand ein: „Warum nicht stattdessen Batterien oder die Wasserstofferzeugung nutzen?“

Beginnen wir mit dem Vergleich von Bitcoin-Mining und Batterien. Erstens spielt das Bitcoin-Mining in einem Energiesystem eine grundlegend andere Rolle als eine Batterie, da das Bitcoin-Mining eine Last, während eine Batterie eine Energiespeichertechnologie ist. Die Batterie hat einen Vorteil gegenüber dem Bitcoin-Miner, da sie Energie speichern und später in das Netz einspeisen kann. Allerdings kann diese Eigenschaft auch ein Nachteil sein, da die Batterie eine begrenzte Speicherkapazität hat.

Die größte Batterie in Texas hat eine Nennleistung von 260 MW und eine Speicherkapazität von 260 MWh³³, was bedeutet, dass sie nur eine Stunde zum Laden und Entladen benötigt. Vergleichen Sie das mit einer Bitcoin-Mining-Anlage, die unbegrenzt viel Energie aufnehmen kann. Aufgrund ihrer Unterschiede könnten Batterien und Bitcoin-Mining komplementäre Technologien sein. Block, Blockstream und Tesla entwickeln derzeit ein Energiesystem, das eine Solaranlage, eine Bitcoin-Mining-Anlage und Batterien kombiniert, wobei die Solaranlage je nach Wirtschaftlichkeit Strom ins Netz oder in die Batterie einspeist³⁴.

Da Bitcoin-Mining und Batterien in Energiesystemen zwei unterschiedliche Rollen spielen, sollten wir das Bitcoin-Mining mit anderen Power-to-X-Technologien wie der Wasserstofferzeugung vergleichen. Dennoch gibt es einige Unterschiede. Erstens: Während Bitcoin-Miner völlig ortsunabhängig sind, erfordert die Wasserstoffproduktion Zugang zu einem Markt, um den Wasserstoff zu verkaufen, was bedeutet, dass der Produktionsprozess in der Nähe eines logistischen Netzwerks stattfinden sollte. Darüber hinaus ist die Wasserstoffproduktion kein vollständig unterbrechbarer Prozess, da die Produzenten Verträge erfüllen und physische Produkte versenden müssen.

Die Lieferkette der Wasserstoffproduktion bedeutet auch, dass Elektrizität wahrscheinlich ein weniger kritischer Teil der Kostenstruktur für Wasserstoffproduzenten sein wird als für Bitcoin-Miner. Aus diesem Grund werden die Wasserstoffproduzenten höchstwahrscheinlich die Bitcoin-Miner allein über die Strompreise ausstechen und sie dazu zwingen, die am meisten gestrandeten Energieressourcen zu suchen, die die Wasserstoffproduzenten aufgrund ihrer begrenzten Standortunabhängigkeit nicht nutzen können. Das bedeutet, dass sowohl das Bitcoin-Mining als auch die Wasserstoffproduktion in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Nutzung überschüssiger erneuerbarer Energie spielen können, da das eine das andere nicht ausschließt.

3.6 Bitcoin-Mining verbessert die Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien

Die Kombination aus Standortunabhängigkeit, Unterbrechbarkeit und Modularität macht das Bitcoin-Mining zum perfekten Abnehmer für gestrandete erneuerbare Energien. Bitcoin-Miner können Gebiete mit einem Überschuss an Wind- und Solarenergie ausfindig machen und ein Rechenzentrum genau in der Größe bauen, die für die Nutzung der überschüssigen Energie erforderlich ist. Eine Bitcoin-Mining-Last in unmittelbarer Nähe von abgelegenen Wind- und Solarparks zu haben, verhindert Kürzungen und negative Strompreise und verbessert die Wirtschaftlichkeit dieser Projekte.

Das Bitcoin-Mining kann einen größeren Beitrag zur Energiewende leisten, als den meisten Menschen bewusst ist, da die künftige Wirtschaftlichkeit von Wind- und Solarprojekten von flexiblen Nutzern wie Bitcoin-Minern abhängt, die überschüssige Energie abnehmen können.

4 Verringerung des Abfackelns von Erdgas durch Bitcoin-Mining

Erdgas fällt als Nebenprodukt bei der Erdölförderung an. Die Nutzung dieses Gases ist für die Ölproduzenten nicht immer wirtschaftlich. In diesen Fällen verbrennt der Ölproduzent das Gas an Ort und Stelle in einem Prozess, der Abfackeln genannt wird.

Das Abfackeln von Gas verursacht Emissionen, ohne einen Nutzen zu bringen. Außerdem werden beim Abfackeln größere Mengen an Methan in die Luft freigesetzt als bei der Nutzung des Gases zur Stromerzeugung.

4.1 Das Abfackeln von Gas ist ein erheblicher Umweltverschmutzer

Bei der Ölförderung zerfällt das Öl an der Oberfläche in Flüssigkeit und Gas (hauptsächlich Methan). Gas hat einen geringeren Volumenwert als Öl und ist schwieriger zu transportieren, weshalb die meisten Ölgesellschaften das Gas als Kostenfaktor betrachten. Befindet sich das Ölfeld in der Nähe von Ballungszentren, könnte es wirtschaftlich sinnvoll sein, Pipelines zu bauen und das Gas zur Nutzung als Strom oder Heizung zu transportieren. An vielen Ölbohrstandorten ist dies jedoch nicht der Fall. Der Ölproduzent entscheidet sich dann dafür, das Gas auf die kosteneffizienteste Art und Weise zu verteilen, nämlich durch Abfackeln des Gases.

Durch das Abfackeln von Gas wurden im Jahr 2020 mehr als 500 Megatonnen CO₂-Äquivalente emittiert.³⁵ Geht man davon aus, dass ein typisches Auto etwa 4,6 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr ausstößt³⁶, entsprechen die Emissionen aus dem Abfackeln von Gas denen von mehr als 100 Millionen Autos. Im Vergleich dazu verursachte die Stromerzeugung der Bitcoin-Mining-Industrie im Jahr 2021 einen Ausstoß von 41 Megatonnen CO₂ – nur 8 % des Ausstoßes beim Abfackeln von Gas.

Würde man das abgefackelte Gas stattdessen nutzen, könnte man damit fast 700 TWh pro Jahr erzeugen, was mehr ist als der Stromverbrauch aller Länder der Welt außer fünf.

Das Abfackeln von Gas erfolgt an Ölförderstätten und ist daher geografisch konzentriert. Die Ölregionen mit der höchsten Abfackelungsrate befinden sich in den USA, im Nahen Osten, im russischen Sibirien und in Afrika. Von allen Ländern ist Russland der größte Gasabfackler mit einer jährlichen Abfackelung von etwa 25 Milliarden Kubikmetern Gas.

Der Irak und der Iran sind die zweit- und drittgrößten Länder, was das Abfackeln angeht, mit zusammen fast 30 Milliarden Kubikmetern Gas. In den Vereinigten Staaten, wo viele kleinere Ölproduzenten nicht in der Lage sind, den Bau von Pipelines zu koordinieren, werden jährlich etwa 12 Milliarden Kubikmeter Gas abgefackelt, während Algerien die Top 5 der Länder mit einem Abfackelvolumen von insgesamt fast 10 Milliarden Kubikmetern pro Jahr abrundet.

4.2 Bitcoin-Mining kann zur Eindämmung des Abfackelns von Erdgas beitragen

Das Bitcoin-Mining entwickelt sich zu einer überlegenen Technologie zur Reduzierung des Abfackelns von Erdgas. Das Abfackeln ist darauf zurückzuführen, dass es schwierig ist, Erdgas auf den Markt zu bringen, aber das Bitcoin-Mining löst dieses Problem, indem es den Markt zum Erdgas bringt. Wie funktioniert das?

Das zuvor abgefackelte Erdgas wird in einen Generator gepumpt, wo es in einer kontrollierten Umgebung verbrannt wird, um Strom zu erzeugen. Dieser Strom wird dann zum Betrieb von Maschinen verwendet, die Bitcoin produzieren. Die Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining werden zur Finanzierung der Infrastruktur verwendet.

Durch die Verbrennung des Erdgases in einer kontrollierten Umgebung innerhalb eines Stromgenerators kann die Digital Flare Mitigation®-Technologie von Crusoe Energy beispielsweise 99,89 % des Methans verbrennen, verglichen mit nur etwa 93 % beim Abfackeln³⁷. Dadurch werden die CO₂-Äquivalent-Emissionen im Vergleich zum fortgesetzten Abfackeln um etwa 63 % reduziert.³⁸ Neben der Verringerung der Emissionen durch die Verhinderung von Methanlecks übertreffen Bitcoin-Miner auf Ölfeldern netzgebundene Bitcoin-Miner und kompensieren so ihre Energienutzung.

Die Zahlen zeigen, dass die Verringerung des Abfackelns von Gas durch das Mining von Bitcoin vielleicht das wirksamste Instrument in unserem Werkzeugkasten zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen ist. Pro installierter Megawatt-Leistung kann ein Bitcoin-Mining-System jährlich 9.482 Tonnen CO₂-Äquivalent-Emissionen einsparen, verglichen mit 1.917 für Wind und 1.278 für Solar.

Es ist auch die bei weitem kosteneffizienteste Art, Emissionen zu reduzieren. Pro 1.000 US-Dollar Investition reduziert ein Bitcoin-Mining-System die Emissionen um 6,32 Tonnen CO₂-Äquivalente pro Jahr, verglichen mit 1,3 für Wind und 0,98 für Solar.

Das Bitcoin-Mining dient als Kunde, der das Erdgas zu Geld machen und zur Finanzierung der erforderlichen Infrastruktur zur Verringerung der Emissionen aus dem Abfackeln beitragen kann. Am Ende dieses Kapitels erklären wir, warum das Bitcoin-Mining der beste Kunde für dieses gestrandete Erdgas ist.

In den letzten Jahren hat das Bitcoin-Mining auf Ölfeldern massiv zugenommen. Das Wachstum konzentriert sich auf die Vereinigten Staaten und Kanada, aber wir haben auch einige Projekte in anderen Regionen gesehen, in denen das Abfackeln ein großes Problem ist, wie Russland und der Nahe Osten.

Sowohl wirtschaftliche als auch umweltpolitische Kräfte treiben den Anstieg des Bitcoin-Minings auf Ölfeldern voran. Das Abfackeln von Erdgas an Ort und Stelle ist eine Verschwendung einer wirtschaftlichen Ressource, die der Ölproduzent stattdessen lieber als Einkommen verkaufen würde. Durch das Mining von Bitcoin, entweder selbst oder durch Dritte, kann der Ölproduzent mit dem Gas Geld verdienen, anstatt es zu verschwenden.

Umweltbedenken und Vorschriften zum Abfackeln spielen die wichtigste Rolle, wenn es darum geht, Ölproduzenten dazu zu bewegen, in das Bitcoin-Mining einzusteigen. Dies gilt vor allem für die Vereinigten Staaten, wo bundesstaatliche Vorschriften den Anteil des Abfackelns an der Gesamtproduktion der Ölproduzenten begrenzen.

Mehrere der weltweit größten ölproduzierenden Länder und Unternehmen haben sich der Weltbank-Initiative „Zero Routine Flaring by 2030“ und der „Global Methane Pledge“ angeschlossen. Diese Initiativen sind wichtige Triebfedern für die Reduzierung des Abfackelns und werden wahrscheinlich zu noch strengeren Vorschriften führen, wenn wir uns dem Jahr 2030 nähern.

In dieser schnell wachsenden Nische haben sich mehrere Unternehmen und Geschäftsmodelle entwickelt. Das größte Unternehmen, Crusoe Energy, unterzeichnet Gasabnahmeverträge mit großen Ölproduzenten, installiert sein Abfackelungsminderungssystem in der Nähe der Ölquellen und betreibt es. Crusoe Energy hat das Konzept als „Digital Flare Mitigation“ bezeichnet.

Crusoe hat bereits mehrere Ölgesellschaften bei der Reduzierung des Abfackelns in ihren Betrieben in den Vereinigten Staaten unterstützt, darunter ExxonMobil³⁹ und Equinor.⁴⁰ Crusoe plant den Eintritt in den Nahen Osten über ein Büro in Oman als Teil seiner Partnerschaft mit der Regierung von Oman⁴¹.

Ein weiteres führendes Unternehmen in dieser Nische ist Upstream Data, das 2017⁴² mit diesem Konzept Pionierarbeit geleistet hat. Das Geschäftsmodell des kanadischen Unternehmens unterscheidet sich von dem von Crusoe darin, dass es das Gas nicht einfach kauft, sondern die Ausrüstung direkt an die Ölproduzenten verkauft, damit diese selbst Bitcoin minen können. Andere Unternehmen mit ähnlichen Geschäftsmodellen sind E.Z. Blockchain, Giga Energy und Jai Energy.

Welche Eigenschaften des Bitcoin-Minings machen das Verfahren zu einem hervorragenden Abnehmer von gestrandetem Erdgas? Ölquellen befinden sich oft an abgelegenen Orten, an denen es schwierig ist, andere energieintensive Power-to-X-Anlagen einzurichten und zu betreiben. Da das Bitcoin-Mining ein ortsunabhängiger Prozess ist, können Bitcoin-Miner direkt zu den Ölquellen kommen und das überschüssige Erdgas nutzen. Da Ölquellen mit zunehmender Reife in der Regel immer weniger überschüssiges Erdgas produzieren, muss ein Abnehmer in der Lage sein, seinen Betrieb modular zu verkleinern. Das Bitcoin-Mining ist ein modularer Prozess, da man eine unterschiedliche Anzahl von Maschinen mit verschiedenen Energienutzungsniveaus kombinieren kann. Und wenn die Ölquellen erschöpft sind, sollte der Nutzer in der Lage sein, dem Ölproduzenten zu einem neuen Standort zu folgen. Ein Bitcoin-Mining-System kann in einen Container eingebaut werden, was es sehr mobil macht.

Die Kombination aus Standortunabhängigkeit, Modularität und Portabilität macht Bitcoin-Mining zu einem idealen Abnehmer für gestrandetes Erdgas. Dies macht es zu einem wertvollen Instrument in unserem Werkzeugkasten zur Eindämmung des Abfackelns von Gas.

5 Wiederverwendung von Abwärme aus dem Bitcoin-Mining

Die Beheizung von Häusern, Industrien und anderen Anwendungen ist der weltweit größte Endnutzer von Energie und macht 2021 fast die Hälfte der weltweiten Endenergienutzung aus.

51 % der Energienutzung für Heizzwecke entfallen auf industrielle Prozesse, weitere 46 % werden in Gebäuden für die Raumheizung und Warmwasserbereitung sowie in geringerem Maße für das Kochen genutzt. Der Rest wird in der Landwirtschaft genutzt, hauptsächlich für die Beheizung von Gewächshäusern.

Da die Hälfte der weltweiten Energienutzung auf das Heizen entfällt, überrascht es nicht, dass es auch die größte Einzelquelle für globale CO₂-Emissionen ist. Auf das Heizen entfallen etwa 40 % der weltweiten CO₂-Emissionen und 30 % der CO₂-Äquivalent-Emissionen.

Fossile Brennstoffe sind mit einem Anteil von etwa drei Vierteln am Energiemix die häufigste Heizenergiequelle. Das restliche Viertel verteilt sich fast gleichmäßig auf die traditionelle Nutzung von Biomasse und moderne erneuerbare Energien.

5.1 Bitcoin-Mining erzeugt eine Menge Wärme

Haben Sie sich jemals gefragt, was mit dem ganzen Strom passiert, der in die Bitcoin-Mining-Maschinen fließt? Der Strom fließt durch Hashboards, um Hashes zu erzeugen, die der Miner an einen Mining-Pool verkauft, der einen kontinuierlichen Strom von Bitcoin zurückschickt. Die Maschine erzeugt nicht nur Bitcoin, sondern auch eine große Menge an Wärme, da der Strom über die Widerstandsschalttafeln abgeleitet wird.

Die Bitcoin-Mining-Industrie erzeugt jährlich etwa 100 TWh Wärme⁴³, was ausreicht, um Finnland⁴⁴ zu heizen. Der Großteil der beim Bitcoin-Mining entstehenden Wärme wird nicht aufgefangen und wiederverwendet, sondern aus den Rechenzentren in die Luft gepumpt.

5.2 Bitcoin-Miner können ihre Abwärme für Fernwärme oder die Lebensmittelproduktion nutzen

Bitcoin-Miner beginnen, das Potenzial der Wärmerückgewinnung zu erkennen. Dieser wachsende Fokus wird in erster Linie durch das Potenzial zur Kostensenkung angetrieben, da die Branche immer wettbewerbsfähiger wird, aber auch die Möglichkeit, Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, ist eine treibende Kraft. Es überrascht nicht, dass die meisten Innovationen in kälteren Gebieten wie Kanada und Skandinavien stattfinden, wo die Wärme wertvoller ist als in heißeren Bitcoin-Mining-Zentren wie Texas.

Die Ableitung von Wärme ist die größte technische Herausforderung beim Mining, weshalb die ersten industriellen Mining-Anlagen in kalten Umgebungen gebaut wurden. Miner können zwei verschiedene Technologien zur Kühlung ihrer Maschinen einsetzen. Die gängigste ist die Luftkühlung. Bei der Tauchkühlung handelt es sich um eine neue Methode, bei der die Maschine vollständig in eine wärmeleitende liquide Flüssigkeit eingetaucht wird, die bessere Isolationseigenschaften hat als gewöhnliche Luft. Ein Tauchkühlsystem ist wesentlich teurer als ein herkömmliches Luftkühlsystem, aber es bietet auch bessere Kühlungsmöglichkeiten.

Bei der Wiederverwendung von Wärme sollte ein Miner idealerweise eine Tauchkühlung verwenden, da die Flüssigkeit die Wärme viel effizienter transportiert und leichter zu leiten ist als Luft. Es ist zwar immer noch möglich, die beim Bitcoin-Mining anfallende Wärme mithilfe von Luftkühlung umzuwandeln, aber das ist viel weniger effizient als die Tauchkühlung, die 96 % der Wärme zurückgewinnen kann.

Ein weiterer zu beachtender Faktor ist, dass Bitcoin-Miner Wärme zwischen 40 °C und 50 °C erzeugen, obwohl es möglich ist, die Maschinen bis zu 80 °C heiß laufen zu lassen. Dies wird als minderwertige Wärme betrachtet und kann für einige Zwecke, die höhere Temperaturen erfordern, nicht verwendet werden. Dennoch können Bitcoin-Miner, die minderwertige Wärme erzeugen, Grundlastwärme für viele Zwecke bereitstellen, einschließlich Fernwärme und Lebensmittelproduktion. Wir werden nun einige Beispiele durchgehen.

Fernwärme
Das kanadische Unternehmen Mintgreen ist ein Vorreiter bei der Wiederverwendung von Abwärme aus dem Bitcoin-Mining. Dank dieser führenden Position konnte das Unternehmen mit der Stadt North Vancouver zusammenarbeiten, um 100 Gebäude mit 7000 Wohnungen mit Wärme zu versorgen⁴⁶. Dabei handelt es sich um einen Wärmeabnahmevertrag mit einer Laufzeit von 12 Jahren, bei dem die Lonsdale Energy Corp. als städtisches Fernwärmeunternehmen eine Grundlast an Wärme abnimmt, die mit den von Mintgreen entwickelten Digital Boilers® erzeugt wird, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Die Digital Boilers® enthalten Bitcoin-Maschinen, die tauchgekühlt sind. Eine Pumpe befördert die nicht leitende Kühlflüssigkeit zu einem Wärmetauscher, der die Wärme direkt an das Fernwärmesystem von Lonsdale Energy Corp. abgibt.

Lebensmittelproduktion
Viele Lebensmittelproduktionsprozesse benötigen eine geringe Grundlastwärme, die Bitcoin-Miner bereitstellen können. Im Jahr 2020 begann Mintgreen mit der Shelter Point Distillery zusammenzuarbeiten, um deren Whiskey-Produktionsprozess mit durch Bitcoin-Mining erzeugter Wärme zu versorgen.⁴⁷ Der Whiskey-Hersteller benötigt thermische Energie für den Fassreifungsprozess. Mintgreen hat eine mit Bitcoin-Mining betriebene Whisky-Reifungsmaschine entwickelt, die es ihnen ermöglicht, den Whisky schneller reifen zu lassen, als es ohne die zusätzliche Wärme der Fall gewesen wäre.

Mehrere Miner in Skandinavien setzen ihre überschüssige Wärme aktiv ein oder planen dies zu tun. Genesis Mining nimmt an einem Forschungsprojekt in Nordschweden teil, das die Möglichkeiten der Wiederverwendung von Abwärme aus dem Bitcoin-Mining für den Anbau von Obst und Gemüse in Gewächshäusern untersucht. Zu diesem Zweck wird die heiße Luft aus den Maschinen in ein Gewächshaus geleitet. Im Rahmen des Projekts wurde festgestellt, dass ein relativ kleiner Mining-Container mit 600 kW ausreichend Wärme für ein 300 m² großes Gewächshaus liefert, selbst bei Wintertemperaturen von bis zu -30°C.⁴⁸

Die meisten Miner in Norwegen planen, wie sie die Abwärme aus dem Bitcoin-Mining für die Lebensmittelproduktion nutzen können. Geplant ist unter anderem die Versorgung von Gewächshäusern, Algen- und Lachsfarmern mit Wärme. Die norwegischen Miner stehen derzeit wegen ihres Energieverbrauchs unter starkem politischem Druck, und die Wiederverwendung der überschüssigen Abwärme aus ihrem Betrieb ist eine Möglichkeit zu zeigen, dass der Bergbau der Umwelt nützt. Aufgrund dieser politischen Anreize werden wir in den kommenden Jahren in Norwegen wahrscheinlich massive Innovationen im Bereich der Bitcoin-Abwärme erleben.

5.3 Die Wiederverwendung von Abwärme aus dem Bitcoin-Mining senkt die Heizkosten und reduziert die Kohlenstoffemissionen

Die Wiederverwendung von Wärme aus dem Bitcoin-Mining hat drei wesentliche Vorteile. Erstens subventionieren die Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining die Kosten für den Strom, der zur Erzeugung der Wärme verwendet wird. Mintgreen kann auf dem Fernwärmemarkt konkurrieren und die Zahlungen aus dem Wärmeverkauf nutzen, um seinen Stromtarif auf einen der niedrigsten in der Bitcoin-Mining-Branche zu senken.⁴⁹ Ihre Wettbewerbsfähigkeit beim Bitcoin-Mining reduziert das Risiko weiter, sodass sie jahrzehntelange Wärmeabnahmeverträge abschließen können.

Die geringeren Heizkosten ermöglichen auch eine Steigerung der Lebensmittelproduktion in nördlichen Regionen, die traditionell als zu kalt für eine umfangreiche Lebensmittelproduktion gelten. Laut Mattias Vesterlund, einem leitenden Forscher bei RISE in Schweden, der mit Genesis Mining bei deren Gewächshausprojekt zusammengearbeitet hat, „könnte ein 1-MW-Rechenzentrum die lokale Selbstversorgung mit auf dem Markt wettbewerbsfähigen Produkten um bis zu 8 % steigern“. Eine Bitcoin-Mining-Anlage von 1 MW ist relativ klein, daher können wir uns nur vorstellen, was ein 100-MW-Rechenzentrum leisten könnte.

Neben der Senkung der Heizkosten kann die Nutzung des Bitcoin-Minings für die Fernwärme auch die Kohlenstoffemissionen reduzieren, wenn die Maschinen mit erneuerbarem Strom betrieben werden. Der CEO von Mintgreen, Colin Sullivan, schätzt, dass das Unternehmen über die erwartete 12-jährige Laufzeit der Fernwärmepartnerschaft 20.000 Tonnen Kohlenstoffemissionen einsparen wird. Die CO2-Einsparungen ergeben sich aus dem Ersatz der Erdgaskessel, die das Fernwärmesystem der Stadt verwendet⁵⁰. Drittens wird durch die Wiederverwendung der beim Bitcoin-Mining anfallenden Wärme dieselbe Energie im Grunde doppelt genutzt. Dies kompensiert die von der Bitcoin-Mining-Industrie genutzte Energie, da sie andere Miner, die ihre Wärme nicht wiederverwenden, übertrumpft.

Mintgreen schätzt, dass ihr Bitcoin-Mining-Fernwärmesystem eine jährliche Reduzierung von 3.100 Tonnen CO₂ pro MW bewirkt. Davon stammen 1.300 Tonnen aus 1 MW kompensiertem Energieverbrauch in der Bitcoin-Mining-Industrie und 1.800 Tonnen aus 1 MW reduzierter Erdgasheizung.⁵¹

Neben der Senkung der Heizkosten und der Verringerung der Kohlenstoffemissionen kann die Wiederverwendung der überschüssigen Wärme aus dem Mining-Betrieb die geografische Verteilung der Bitcoin-Mining-Industrie beeinflussen. Derzeit ist das Bitcoin-Mining in Regionen mit reichlich und günstigem Strom angesiedelt. Da Heizkosten und Strompreise miteinander korreliert sind, kann ein Miner, der seine Wärme umnutzt, an Orten arbeiten, die bisher aufgrund hoher Strompreise als ungeeignet für das Bitcoin-Mining galten.

Zwei wesentliche Eigenschaften machen das Bitcoin-Mining für die Wärmerückgewinnung im Vergleich zu anderen energieintensiven Branchen überlegen. Erstens ist das Bitcoin-Mining ortsunabhängig, das heißt ein Bitcoin-Miner kann überall dort betrieben werden, wo Wärme benötigt wird. Zweitens ist das Bitcoin-Mining ein modularer Prozess und kann skaliert werden, um genau die benötigte Wärmemenge zu erzeugen. Diese Eigenschaften des Bitcoin-Minings haben es Unternehmen wie Mintgreen ermöglicht, mit Bitcoin-Mining betriebene Heizungen zu bauen, die ihre Heizkosten mit den Einnahmen aus dem Bitcoin-Mining subventionieren.

Wir werden wahrscheinlich weiterhin massive Innovationen bei der Wiederverwendung von Heizungen aus dem Bitcoin-Mining sehen. Steigende Strom- und Heizkosten werden sowohl Bitcoin-Miner als auch Heizungsnutzer dazu bringen, kreative Lösungen zur Kostensenkung zu finden.

6 Die Zukunft des Bitcoin-Minings

Das Bitcoin-Mining verfügt über eine Kombination von Eigenschaften, die es zu einem einzigartig flexiblen Energienutzer macht. Diese Flexibilität ermöglicht es Bitcoin-Minern, positive externe Effekte für verschiedene Energiesysteme auf der ganzen Welt zu schaffen, einschließlich der Stärkung anfälliger Stromnetze, der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien, der Minderung des Abfackelns von Erdgas und der Senkung der Heizkosten durch die Wiederverwendung von Abwärme.

Bitcoin-Miner haben nicht nur die Möglichkeit, einen Mehrwert für Energiesysteme zu schaffen – sie haben auch einen wirtschaftlichen Anreiz, dies zu tun. Wenn die Bitcoin-Mining-Industrie heranreift, wird sie wahrscheinlich die wettbewerbsfähigste Branche überhaupt werden. Bitcoin-Miner produzieren eine Ware, die sich nicht differenzieren lässt und nur über die Kosten konkurrieren kann. Außerdem handelt es sich um eine globale Branche, die schwer zu regulieren ist und niedrige Eintrittsbarrieren hat. Aufgrund dieser Branchenmerkmale wird der rücksichtslose Wettbewerb die Gewinnspannen der Miner allmählich auslöschen, mit Ausnahme derer, die Zugang zu außergewöhnlich günstigem Strom haben.

Als gewinnmaximierende Unternehmen werden die Miner auf ihrer Jagd nach günstigerem Strom nichts unversucht lassen. Indem sie für die Stabilisierung des Netzes bezahlt werden, Abwärme verkaufen oder gestrandetes Erdgas oder erneuerbare Energien abnehmen, kann ein Miner deutlich niedrigere Stromkosten erzielen als ein Miner, der passiv Energie aus dem Netz bezieht.

In diesem Bericht wurden vier Möglichkeiten aufgezeigt, wie das Bitcoin-Mining einen Mehrwert für Energiesysteme schaffen kann, aber wir hätten noch weitere hinzufügen können. Wir haben uns auf diese vier Möglichkeiten beschränkt, weil sie bereits in großem Umfang praktiziert werden. Es gibt jedoch noch weitere Möglichkeiten, die Flexibilität des Bitcoin-Minings zum Nutzen der Energiesysteme zu nutzen, die noch bedeutender werden könnten als die in diesem Bericht behandelten.

Ein Beispiel ist das Bitcoin-Mining zur Finanzierung der Energieinfrastruktur in Entwicklungsländern mit geringer lokaler Stromnachfrage. Einige erneuerbare Energiequellen wie Geothermie und Wasserkraft erfordern enorme Finanzierungskosten, aber wenn die Kraftwerke gebaut sind, liefern sie Energie zu Grenzkosten von null. Aufgrund des begrenzten lokalen Strombedarfs verfügen viele Entwicklungsländer über ein riesiges Wasserkraft- oder Erdwärmepotenzial, das jedoch kaum oder gar nicht erschlossen ist. Der globale Charakter des Bitcoin-Minings bedeutet, dass eine solche Infrastruktur teilweise durch das Bitcoin-Mining finanziert werden könnte.

Was das Bitcoin-Mining zu einem so aufstrebenden Energieinstrument macht, ist nicht nur, dass es ein einzigartig flexibler Energienutzer ist, sondern auch, dass sich die finanziellen Anreize summieren. Mit ähnlichen Anreizen werden die Bitcoin-Mining-Branche und die Energiebranche zusammenarbeiten, um einige unserer größten Energieprobleme zu lösen.

Nummerierte Fußnoten

1. IEA: Electricity generation by fuel and scenario 2018 - 2040
2. Hashrate Index: Bitcoin Mining Energy Consumption Index
3. Our World in Data: Energy Production and Consumption
4. Hashrate Index: Bitcoin Mining Energy Consumption Index
5. Braiins: So You Think Bitcoin Mining is Wasteful?
6. Galaxy Digital: On Bitcoin's Energy Consumption – A Quantitative Approach to a Subjective Question
7. The International Energy Agency: Pulp and Paper
8. University of Cambridge: 3rd Global Cryptoasset Benchmarking Study
9. University of Cambridge: 3rd Global Cryptoasset Benchmarking Study
10. Arcane Research: Bitcoin mining around the world - Norway
11. ASIC Miner Value: Miners profitability
12. University of Cambridge: New data reveals timeline of China's bitcoin mining exodus
13. IEA: Electricity generation by fuel and scenario 2018-2040
14. IEA: Electricity generation by fuel and scenario 2018 - 2040
15. The University of Texas at Austin Energy Institute: The Timeline and Events of the February 2021 Texas Electric Grid Blackouts
16. PR Newswire: Lancium and MP2 Energy Offer Unique Energy Demand Response Solution for High-Throughput Computing and Cryptocurrency Miners
17. ERCOT: Apr 26, 2022 – Large Flexible Load Task Force (LFLTF) Meeting
18. CoinDesk: Bitcoin Mining Farms in Texas Offline From Winter Storm
19. DataCenter Knowledge: Most Texas Data Centers Weathered the Storm, But Things Did Not Go Smoothly
20. CNBC: Bitcoin miners are helping the Texas grid brace for winter storm impact
21. CNBC: Crypto mines help ERCOT keep renewable energy operational, says interim CEO
22. IEA: Demand Response
23. IEA: World Energy Outlook 2018
24. ERCOT: Long-Term West Texas Export Study (January 2022)
25. U.S. Energy Information Administration: Levelized costs of new generation resources in the Annual Energy Outlook 2022
26. ERCOT: Historical RTM load zone and hub prices
27. Potomac Economics: 2021 State of the Market Report for the ERCOT Electricity Markets
28. S&P Global: Texas support for massive transmission boost for renewables in question
29. On the Brink with Castle Island: Stabilizing the Grid with Bitcoin Mining with Ray Cline and Shaun Connell
30. Riot Blockchain – North America's Largest Bitcoin Mining Facility by Developed Capacity
31. EIA: Electric Power Monthly – Capacity Factors for Utility Scale Generators Primarily Using Non-Fossil Fuels
32. ERCOT: GIS report May 2022
33. Energy Storage News: Texas' largest battery project to date brought online by Vistra
34. CNBC: Tesla, Block and Blockstream team up to mine bitcoin off solar power in Texas
35. Gas flaring emissions
36. https://www.epa.gov/greenvehicles/greenhouse-gas-emissions-typical-passengervehicle
37. Crusoe Energy: Understanding The Problem Crusoe Solves
38. Crusoe Energy
39. CNBC: Exxon is mining bitcoin in North Dakota as part of its plan to slash emissions
40. CoinDesk: Energy Giant Equinor to Cut Gas Flaring With Bitcoin Mining
41. Oman Backs U.S. Firm Mining Crypto to Cut Gas Flaring
42. Upstream Data
43. Hashrate Index: Bitcoin Mining Energy Consumption Index
44. Our World in Data: Finland – Energy Country Profile
45. Mintgreen
46. Vancouver Sun: Bitcoin mining could be heating homes in North Vancouver next year
47. Mintgreen: Shelter Point Distillery
48. Nasdaq: How heat from crypto mining farms could be recycled into energy for greenhouses
49. Mintgreen: Intro to Mintgreen
50. CoinDesk: How a Startup Is Supplying a Whole City With Heat From Bitcoin Mining
51. Mintgreen

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