Proof of Work (PoW): „It´s not a bug, it´s a feature” – warum Proof of Work für Bitcoin essentiell ist
Proof of Work gewährleistet die Befolgung festgelegter Regeln im Blockchain-Netzwerk. Foto: REUTERSdata-portal-copyright=
Neue Bitcoin gelangen durch ein spezielles Konsensverfahren namens Proof of Work in Umlauf. Dieses steht aufgrund des hohen Energiebedarfs oft in der Kritik. Dabei macht gerade dieser Umstand Bitcoin zum sichersten und dezentralsten globalen Netzwerk.
Die Rallye des Bitcoin-Kurses hält an: Innerhalb weniger Monate hat der Kurs der ältesten und bekanntesten Kryptowährung deutlich zugelegt, sein altes Rekordhoch überschritten und notierte erstmals oberhalb der 73.000-Dollar-Marke. Mit der Einführung neuer Bitcoin-Spot-ETFs im Januar in den USA etabliert sich Bitcoin zunehmend im Mainstream der Geldanlage. Die meisten Investoren kaufen Bitcoin vor allem in der Hoffnung auf eine mögliche Wertsteigerung, viele sehen in Bitcoin aber auch eine Möglichkeit ihre Kaufkraft langfristig zu erhalten und zu steigern.
Wer wissen will, wie Bitcoin funktioniert, muss sich mit dem zugrundeliegenden Konsensverfahren Proof of Work (PoW), dem Mining und der Funktionsweise der Bitcoin-Blockchain selbst zwingend auseinandersetzen. Die wichtigsten Fragen und Antworten zum Thema auf einen Blick.
Proof of Work (PoW): Erklärung, Funktion und Möglichkeiten im Überblick
Was ist Proof of Work und wie funktioniert es?
Die Generierung neuer Bitcoin und die Sicherung des Netzwerks erfolgen durch das Proof-of-Work-Konsensverfahren, kurz PoW genannt. Dies ist eine von zwei gängigen Methoden zur Erzeugung neuer Münzen und zur Sicherung des Netzwerks. Im Wesentlichen verwenden Bitcoin-Miner ihre Rechenleistung, um neue Münzen zu generieren und das Netzwerk zu sichern.
Als Belohnung für die Bereitstellung dieser Rechenleistung erhalten Miner eine Vergütung, die in Form von Bitcoin ausgezahlt wird. Diese Belohnung, bekannt als Block Reward, wird jedem Bitcoin-Miner gewährt, der erfolgreich einen neuen Transaktionsblock an die Blockchain angefügt hat. Die Blockchain ist das digitale Datenprotokoll, in dem sämtliche Transaktionen mit der Kryptowährung gespeichert sind. Diese Belohnung halbiert sich alle vier Jahre. Dieser Prozess, ist als Bitcoin-Halving bekannt. Um ihren Gewinn konstant zu halten, müssen Miner also immer effizienter und schneller werden. Derzeit liegt der Block Reward bei 6,25 Bitcoin pro Block. Das nächste Halving wird voraussichtlich am Samstag, den 20. April 2024, erwartet. Dann halbiert sich die Block Reward auf 3,125 Bitcoin bis zum nächsten Halving im Jahr 2028.
Die Hashrate bemisst die gesamte Rechenleistung in Proof-of-Work-Netzwerken. Beim Bitcoin stieg die Hashrate zuletzt von Allzeithoch zu Allzeithoch. Laut Daten des Analyseportals Glassnode lag die durchschnittliche Hashrate des Bitcoin-Netzwerkes zuletzt um die Marke von 634 Exahashes pro Sekunde (EH/s). (Stand: 19. April 2024) Das bedeutet: Die Mining-Rechner unternehmen zusammengenommen binnen einer einzigen Sekunde circa 634.000.000.000.000.000.000 Mal den Versuch, einen Block zu finden, den sie der Bitcoin-Blockchain hinzufügen können, um die Block Reward einzustreichen. Trotz aller Skandale im Krypto-Bereich – den man strikt getrennt von Bitcoin betrachten sollte – und trotz der gefallenen Kurse gerade im Jahr 2022, sowie des Mining-Verbots in China ist das Bitcoin-Netzwerk heute sicher wie nie.
Weil es immer schwieriger wird, als erster einen solchen Block zu finden, kann kaum mehr herkömmliche Hardware verwendet werden, da diese eine zu geringe Rechenkapazität aufweist. Mit einer günstigen Kühlung und Strom zu Tiefpreisen kann das Mining zwar immer noch lukrativ sein. Langfristig müssen Miner aber auf immer effizientere Systeme setzen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Miner, die an veralteten und ineffizienten Systemen festhalten, werden früher oder später aus dem Markt gedrängt, da sie schlicht nicht lukrativ arbeiten. Für Privatpersonen ist das Bitcoin-Mining aber im Normalfall – gerade in Deutschland mit seinen hohen Stromkosten – eher nicht profitabel.
Warum ist Proof of Work essentiell für Bitcoin (BTC)?
Proof of Work ist für Bitcoin aus mehreren Gründen von grundlegender Bedeutung. Zunächst einmal gewährleistet es die Sicherheit des Netzwerks, indem es extrem hohe Rechenleistung erfordert, um neue Blöcke zu erstellen. Dies macht es äußerst kostspielig und praktisch unmöglich für Angreifer, das Netzwerk zu manipulieren oder Transaktionen rückgängig zu machen. Darüber hinaus fördert Proof of Work die Dezentralisierung des Bitcoin-Netzwerks, da jeder, der über ausreichende Rechenleistung verfügt, am Mining teilnehmen und zur Sicherheit und Funktionsweise des Netzwerks beitragen kann.
Des Weiteren dient Proof of Work dazu, neue Bitcoin in Umlauf zu bringen, indem Miner, die erfolgreich neue Blöcke erstellen, eine Belohnung in Form von Bitcoin erhalten. Dadurch wird eine faire und transparente Verteilung neuer Einheiten der Kryptowährung erreicht. Proof of Work bildet das Rückgrat des Bitcoin-Netzwerks und ist integral für seine Funktionsweise und das Vertrauen in das Netzwerk.
Warum braucht Proof of Work so viel Energie?
Befürworter von Proof of Work sprechen beim Bitcoin-Mining nicht vom Energieverbrauch, sondern vom Bedarf, den das Netzwerk aufweist, um sicher und vor allem dezentral zu arbeiten. Das energieintensive Mining garantiert dies. Diese Dezentralität ist das höchste Gut, das der Bitcoin bietet. Kurz gesagt: Je mehr Energie in Bitcoin fließt, desto sicherer ist das Netzwerk vor äußeren Angriffen. Daher stammt in der Bitcoin-Community der Spruch: „It´s not a bug, it´s a feature” – „Es ist kein Fehler, sondern eine Funktion”.
Auch lohnt es den tatsächlichen globalen Energieverbrauch des gesamten Bitcoin-Netzwerkes in Relation zu setzen: Dieser lag zuletzt laut Daten des Cambridge Center For Alternative Finance bei rund 90 Terrawattstunden. Das entsprach rund 0,4 Prozent des weltweit produzierten Stroms. Zum Vergleich: Klimaanlagen alleine in den USA kamen 2022 auf einen Energieverbrauch von 2199 Terrawattstunden, also dem nahezu Fünfundzwanzigfachen des Energiebedarfs des weltweiten Bitcoin-Minings.
Weiter argumentieren Befürworter, dass immer mehr Bitcoin-Miner ihren Bedarf aus überschüssiger Energie beziehen. Miner nähmen niemandem Strom weg, sondern nutzten Energie, für die niemand sonst Verwendung habe und die sonst verpuffen würde. Kritiker sehen das jedoch anders und verweisen darauf, dass das Mining die Energiepreise weiter treiben würden. China beispielsweise hat auch aus diesem Grund das Mining im Juni 2021 verboten. Zu einem Mining-Aus hat dies jedoch nicht geführt. Ganz im Gegenteil: China ist nach wie vor das zweitgrößte Land, in dem Bitcoin geschürft wird. Außerdem haben viele Miner einfach einen neuen Standort gesucht, an dem der Strom günstig ist.
Darüber hinaus hat der Energieverbrauch bei PoW-Netzwerken eine wichtige Funktion. Denn durch den steigenden Energiebedarf wird das jeweilige Netzwerk immer stärker gegenüber äußeren Angriffen abgesichert. Das liegt daran, dass ein potentieller Angreifer für einen Eingriff in das jeweilige Netzwerk über einen längeren Zeitraum mindestens 51 Prozent der vorhandenen Rechenkapazität stellen müsste. Steigt die Rechenkapazität eines PoW-Systems – die sogenannte Hashrate – wird ein solcher Angriff immer unwahrscheinlicher und das Netzwerk immer robuster.
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Die für das Bitcoin-Mining genutzte Energie stammt bereits jetzt zu 59,9 Prozent aus nachhaltigen Quellen wie Wind- oder Solarenergie, zeigen Daten des Bitcoin Mining Councils zum ersten Quartal 2023. Im vorangegangene Quartal lag dieser Wert noch ein Prozent niedriger bei 58,9 Prozent. Damit nutzt Bitcoin deutlich mehr regenerative Energien als Deutschland, die EU oder die USA. Der Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland lag beispielsweise zuletzt bei rund 52 Prozent, wie von der Bundesregierung veröffentlichte Daten zeigen.
Es gibt jedoch auch kritische Stimmen, die den Anteil an nachhaltigen Energiequellen als wesentlich geringer einschätzen. Ein solches Beispiel ist der Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI), der den Anteil nachhaltiger Energiequellen beim Bitcoin-Mining lange Zeit lediglich auf etwa 40 Prozent schätzt. Das Team der Universität Cambridge hatte jedoch zuletzt seine Methodik überarbeitet, um eine genauere Darstellung des Energieverbrauchs von Bitcoin zu ermöglichen. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass der Energieverbrauch des Bitcoin-Netzwerks in den letzten Jahren tatsächlich erheblich niedriger war als bisher angenommen.
Diese Entwicklung scheint durch Daten des Bitcoin Mining Councils bestätigt zu werden, die zeigen, dass der Anteil nachhaltiger Energien beim Bitcoin-Mining seit Jahren zunimmt, wie es die Daten für das erste Quartal 2023 nahelegen.
Welche Möglichkeiten bringt Proof of Work (PoW) mit sich?
Ja, der reine Energiebedarf des Bitcoin-Minings erscheint auf den ersten Blick hoch. Aber: Die Dezentralität sowie die Sicherheit des Netzwerkes sind es eben auch. Das Proof-of-Work-Verfahren garantiert, dass keine dritte Instanz in das System eingreifen, es nach ihren Vorstellungen oder den Bestand verändern kann. Und eben diese Dezentralität unterscheidet Bitcoin grundlegend von nahezu allen anderen Kryptowährungen hinter denen ein Gründer, ein Geschäftsführer und ein Unternehmen mit wirtschaftlichen Interessen steht.
Ein weiterer Vorteil von Proof of Work: Durch Mining lässt sich ein Stromnetz gegen Schwankungen oder Ausfälle absichern. Denn für die Aufrechterhaltung eines Stromnetzes muss immer eine gewisse Spannung gehalten werden. Die Bitcoin-Mining-Industrie erhöhe die Netzresilienz, indem sie als steuerbare Last fungiere, argumentiert Lee Bratcher, Präsident des Texas Blockchain Council. „Bitcoin-Miner können sich innerhalb weniger Sekunden abschalten, was sie zu einer perfekten Ressource für das Netz macht, wenn es um Frequenzausgleich geht.” Diese Möglichkeit zur Aufrechterhaltung eines Stromnetzes gab es in dieser Form bisher nicht.
Eine Studie der Texas A&M University, der größten Universität in den USA, unterstützt den Eindruck, dass Bitcoin-Mining positive Auswirkungen auf das Stromnetz in Texas haben könnte. Eine Studie hat die Beziehung zwischen dem Energieverbrauch der Mining-Unternehmen und externen Faktoren wie Marktpreisen und Stromknappheit in Texas untersucht. Auch der Standort und die Flexibilität der Mining-Unternehmen wurden berücksichtigt. Die Ergebnisse legen nahe, dass Bitcoin-Mining dazu beitragen kann, die Stabilität der Stromnetze und Strompreise zu verbessern.
Und auch für Privathaushalte kann Proof of Work und das damit verbundene Bitcoin-Mining durchaus praktischen Nutzen haben: So ließen sich beispielsweise Wohnräume oder Büros durch die beim Bitcoin Mining anfallende Abwärme der Geräte durch Wärmerückgewinnung gezielt heizen. Dies sei gerade in Ländern von Vorteil, die bereits auf Strom aus erneuerbaren Energien als Heizquelle setzen.
Transparenzhinweis: Dieser Artikel erschien erstmals im Oktober 2022 bei der WirtschaftsWoche. Wir haben ihn aktualisiert und zeigen ihn aufgrund des Leserinteresses erneut.
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