www.intelliExperts.de – Blockchain, Mining und der Stromverbrauch. Wie kann die grüne Zukunft der Blockchain aussehen? Erfahren Sie alles zum Thema in unserem neuen Blogbeitrag!
Der Begriff der „Green IT“ kam Anfang der neunziger Jahre auf und behandelte damals hauptsächlich den Stromverbrauch in den Rechenzentren mit ihren Großrechnern und Client-Servier-Architekturen.
Viele Unternehmen begannen damit, Solarpanels auf ihre Dächer zu schrauben und einen Teil des benötigten Stroms selbst zu erzeugen. Zum Ende des letzten Jahrhunderts wurde es wieder relativ still um Green IT. Durch das neu erwachte, noch stärkere Umweltbewusstsein und die Entwicklung energiehungriger Technologien wie Blockchain erfreut sich das Thema „Nachhaltigkeit in der IT“ neuerdings wieder einer sehr starken Aufmerksamkeit. Wir geben einen Ein- und Ausblick dazu in diesem Blogbeitrag mit dem Ziel, Entscheidern und Projektmanagern eine Handlungsempfehlung zu geben.
Alle genannten Aufsätze finden Sie am Ende des Beitrages mit der entsprechenden Verlinkung.
Blockchain
Blockchain wurde zunächst für die Bitcoin-Kryptowährung entwickelt und verwendet eine dezentralisierte Transaktions- und Datenverwaltungstechnologie. Dadurch wird die Notwendigkeit eines Zwischenhändlers oder einer zentralen Behörde zur Aktualisierung und Pflege der durch Transaktionen erzeugten Informationen eliminiert. Jede Transaktion wird durch eine Kette von Transaktionen validiert und als neuer „Block“ zu einer bereits bestehenden Kette hinzugefügt.
Der Datenbestand in Form der Blockchain besteht aus einer linearen chronologischen Aneinanderreihung von Kettengliedern (Blöcken), die logisch konsistent aufeinander aufbauen. Jeder Block beinhaltet neben den eigentlichen Transaktionsdaten einen Zeitstempel und einen mit kryptographischen Methoden errechneten Kontrollwert (Hashwert) dieses Blocks sowie des vorangegangenen Blocks. Bei einer nachträglichen Löschung oder Veränderung der Informationen in einem Block passt der jeweilige Hashwert nicht mehr zu dem Block. Der Name „Blockchain“ wurde geprägt, um dieses Konzept zu auszudrücken.
Bitcoin und Mining
Bitcoin ist eine digitale Währung, die von einem Entwickler vorgeschlagen wurde, der sich 2009 hinter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto versteckte. Sie beruht auf einem Peer-to-Peer-Zahlungssystem, das als Open-Source-Software bekannt ist. Sie stützt sich auf ein verteiltes und demokratisch unterstütztes öffentliches Verzeichnis der Transaktionen. Bitcoin hat, wie auch andere digitale Währungen, niedrigere Transaktionskosten und eine größere Sicherheit und Skalierbarkeit als normales Geld und benötigt keine Notenbank. Der Prozess der Herstellung von Bitcoins wird als „mining“ bezeichnet.
„Das übergeordnete Ziel eines jeden Miners ist die Suche nach einem Hash. Dabei handelt es sich um eine passende Kombination aus Transaktionsdaten und Informationen zum jeweiligen Block. Dieser Vorgang erfordert eine große Anzahl an Versuchen und komplexe Kalkulationen. Sind die Informationen perfekt verknüpft, wird der Hash als fertiger Block an die Blockchain angehängt.“
https://www.blockchain-insider.de/was-ist-mining-a-875590/
Bitcoin-Mining ist absichtlich so konzipiert, dass es ressourcenintensiv und schwierig ist, so dass die Anzahl der täglich von den Minern gefundenen Blöcke stabil bleibt. Durch die Komplexität der Rechnungen wird viel Energie benötigt. Diese Energie führt zu einem überdurchschnittlich hohen Stromverbrauch. Dieser Strom wurde zumeist über Atomenergie generiert. In den letzten Jahren haben mehrere Forscher Umweltfragen im Zusammenhang mit der Verwendung und der Herstellung dieses Geldes (mining) aufgeworfen.
Die Forschung
Alex de Vries argumentiert in seiner Studie Bitcoin’s Growing Energy Problem aus dem Mai 2018, dass der steigende Energieverbrauch beim Bitcoinmining nicht dazu beitragen wird, die Klimaziele zu erreichen. Er prognostiziert zudem, wenn der Energieverbrauch von Bitcoin auf diese Weise zunimmt, wird er sich in den kommenden Jahren auf fünf Prozent des weltweiten Energieverbrauchs belaufen.
Die Technologie der Blockchain wird, anders als de Vries es sieht, von Eirik Harald Lund, Letizia Jaccheri, Jingyue Li, Orges Cico und Xiaoying Bai zwar als ein bedeutendes Instrument anerkannt, das zur Schaffung einer nachhaltigeren Welt beitragen kann. Die simple Anerkennung allein reicht jedoch noch nicht aus, wie die fünf Forscher in der Studie Blockchain and Sustainability: A Systematic Mapping Study aus dem Mai 2019 feststellten. Wir ziehen diese Studie hinzu, da sie sehr klar deutlich macht, wie wenig erforscht das Thema Blockchain und ihre Konsequenzen für die Umwelt ist. Damit wollen wir einen kritischen Blick auf das Thema ermöglichen.
Die Studie kartiert über 500 wissenschaftliche Artikel zur Thematik. Sie wurden auf zwei Fragen hin gesichtet: 1) Wie hängt die Blockchain-Technologie mit der Nachhaltigkeit zusammen? 2) Wie kann die Blockkettentechnologie für die Entwicklung nachhaltiger Technologien genutzt werden?
Es wurden bei der Recherche des Forschungsteams keine Aufsätze gefunden, die versuchen, die Energieprobleme der bestehenden Blockchain-Systeme zu lösen. Außerdem gab es vor 2018 sehr wenig Forschung in den Bereichen Blockchain und Nachhaltigkeit.
Da das Thema noch relativ neu ist, geht die Zahl an Lösungen und vor allem implementierten Lösungen gegen Null. Es konnte durch die Studie jedoch festgestellt werden, dass aufgrund zunehmender Publikationen ein zunehmendes Interesse bei Forschern erkennbar wird.
„As most solution proposals are published in the last two years, few experience paper or evaluation studies, especially studies using empirical software engineering approaches, have been published. Our future work is to study how software engineering theories and practices can help facilitate development and quality assurance of blockchain-based systems sustainability development.”
Blockchain and Sustainability: A Systematic Mapping Study
Interessant ist hierzu auch die Studie The Bitcoin Mining Network – Trends, Composition, Marginal Creation Cost, Electricity Consumption & Sources von Bendiksen, Gibbons, & Lim, die im November 2018 veröffentlicht wurde.
Nach deren Untersuchungen sind mehr als 60 Prozent der Bitcoin-Miner an Orten mit niedrigen Stromkosten und schnellem Internet anzutreffen. Es ist weitestgehend unbekannt, dass die Bitcoin-Miner nachweislich hauptsächlich erneuerbare Energien nutzen. Blockchain-Benutzer aus Ländern wie USA, Kanada, Schweden, Island und Georgien haben erklärt, dass sie erneuerbare Energiequellen nutzen. 77,6 Prozent des Bitcoin-Minings werden durch erneuerbare Energiequellen gespeist, während die übrigen 22,4 Prozent Strom aus fossilen oder nuklearen Quellen verwenden. Aufgrund der Tatsache, dass ein Großteil der Bitcoin-Miningprozesse bereits mit Strom aus erneuerbaren Energieressourcen betrieben wird, könnte sich die negative Wahrnehmung, die sich in Bezug auf den Energieverbrauch, den Klimawandel und die damit verbundenen Umweltauswirkungen herausgebildet hat, verändern.
Unter diesen Gesichtspunkten kann Blockchain die volle Anwendbarkeit der Nachhaltigkeit im wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Bereich aufzeigen. Schließlich geht es nicht darum, weniger Energie zu verbrauchen, sondern die benötigte Energie aus erneuerbaren Quellen zu generieren.
Vorschläge des Umwelt-Bundesamts
Jedes Land und, das die Blockchain-Technologie aktiv nutzen will, muss damit mehr erneuerbaren Energie erzeugen. Dabei schreibt das Umwelt-Bundesamt in seiner Broschüre „Umweltmanagement und Digitalisierung – Praktische Ansätze zur Verbesserung der Umweltleistung“ (Dezember 2019):
„Zur Optimierung des Informationsaustauschs entlang von Lieferketten kann zusätzlich die Blockchain-Technologie angewandt werden. Neben der Auskunft über Produktursprung birgt Blockchain das Potenzial, Informationen zu angewandten Produktionsmethoden und vorherrschenden Arbeits- und Umweltbedingungen über die Lieferketten weiterzugeben. So wird gleichzeitig auch das Vertrauen der Teilnehmenden durch revisionssichere Einträge in die Blockchain gesteigert, da eine Veränderung und Löschung der eingetragenen Daten nicht möglich ist. Der Einsatz eignet sich insbesondere dann, wenn eine größere Anzahl von (Sub-) Lieferorganisationen vorliegt, bei der die Informationslage intransparent oder deren Produktursprung aus Nachhaltigkeitssicht risikobehaftet ist.“
Wir haben gesehen, dass Blockchain-Technologie und nachhaltige IT nicht nur zusammenpassen, sondern dass Blockchain einen aktiven Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten kann. Vorausgesetzt, sie wird entsprechend mit Bedacht eingesetzt. Es scheint so, als wäre mehr Aufklärung notwendig!
Recherchequellen:
- Blockchain and Sustainability: A Systematic Mapping Study, Eirik Harald Lund, Letizia Jaccheri, Jingyue Li, Orges Cico, Department of Computer Science, Norwegian University of Science and Technology (NTNU) & Xiaoying Bai, Department of Computer Science, Tsinghua University, Beijing, China, 2019.
- Bitcoin’s Growing Energy Problem, Alex de Vries, 2018.
- The Bitcoin mining network: Trends, composition, marginal creation cost, electricity consumption & sources, Bendiksen, C., Gibbons, A., & Lim, E. , 2018.
- Umweltmanagement und Digitalisierung – Praktische Ansätze zur Verbesserung der Umweltleistung, Broschüre des Umweltbundesamts, Dez. 2019.
