Was ist Bitcoin-Mining? Wie es funktioniert und was es braucht, damit es sich bezahlt macht

Trotz des extrem volatilen Preises der Kryptowährung und der zunehmenden Umweltbedenken boomt das Bitcoin-Mining in Nordamerika. Insbesondere der Bundesstaat Texas hat sich zu einem Epizentrum entwickelt, seit China die Industrie im Jahr 2021 verboten hat, was einen Exodus von Bergleuten aus dem Land auslöste. Das Verbot, das Berichten zufolge Chinas Kontrolle über den Bitcoin-Bergbau von etwa zwei Dritteln der globalen Industrie im April 2021 auf null im Juli 2021 reduzierte, hat nordamerikanischen Unternehmen, insbesondere in der Energiebranche, eine neue Gelegenheit geschaffen, sich vertrauter zu machen mit Bitcoin-Mining und integrieren es in ihre Geschäftsmodelle.

Für diejenigen, die mit dem Innenleben von Bitcoin nicht vertraut sind, ist „Mining“ die Art und Weise, wie Transaktionen für eine Blockchain validiert werden. Es ist im Wesentlichen ein kryptografischer Wettbewerb, um dem ständig wachsenden Blockchain-Netzwerk der Kryptowährung Blöcke oder Aufzeichnungen hinzuzufügen. Als Gegenleistung für diesen Service werden die gewinnenden Miner in Bitcoin (BTC) bezahlt, das im November 2021 einen Rekordpreis von mehr als 68.000 $ erreichte.

Im Zuge des chinesischen Verbots beschaffen in Nordamerika ansässige Unternehmen, darunter Riot Blockchain und Marathon Digital Holdings, Rekordkapitalbeträge, während sie die Produktion hochfahren und ihre Aktivitäten im industriellen Maßstab erweitern. Gleichzeitig haben sich chinesische Unternehmen der sogenannten Great Mining Migration nach Nordamerika angeschlossen, in US-Anlagen investiert und ihre eigenen riesigen Lagerhäuser gebaut, die mit Tausenden kleiner Computer ausgestattet sind, die speziell für das Schürfen einer Reihe von Kryptowährungen entwickelt wurden, von denen die beliebtesten sind ist Bitcoin.

Was ich aus meiner Erfahrung bei der Durchführung von Machbarkeitsstudien für in Kanada ansässige Kunden gelernt habe, die dieses boomende Geschäft erkunden, ist, dass Neueinsteiger, insbesondere Energieunternehmen, durch Joint Ventures und andere Partnerschaften ebenfalls in erheblichem Maße in den Sektor eintreten. Die Stromkosten sind einer der wichtigsten Faktoren beim Kryptowährungs-Mining. Das bedeutet, dass Unternehmen mit Zugang zu zuverlässigem, kostengünstigem Strom – insbesondere aus erneuerbaren Quellen – die Möglichkeit haben, bei der Entwicklung der Industrie in Nordamerika eine zentrale Rolle zu spielen.

In diesem Artikel biete ich Einblicke in die Grundlagen des Bitcoin-Mining und zeige, wie man die Kosten und die Gewinne, die immens sein können, berechnet. Ich spreche auch die Herausforderungen der Branche an, einschließlich Fragen zum Energieverbrauch und zu Risiken, wie das sich ständig weiterentwickelnde regulatorische Umfeld für Kryptographie.

Bitcoin boomt

Bitcoin hat seit seiner Einführung im Jahr 2009 Tausende von Kryptowährungen inspiriert, aber in Bezug auf den Wert steht es immer noch allein da. Trotz der Volatilität seines Preises baut seine Geldpolitik ein gewisses Maß an Stabilität ein, indem das Mining auf 21 Millionen Bitcoins über einen vordefinierten Zeitplan begrenzt wird. Obwohl derzeit fast 19 Millionen im Umlauf sind, wird die Belohnung für das Mining regelmäßig halbiert, so dass es bis 2140 dauern wird, bis die Produktion von Bitcoin erschöpft ist.

Während andere Krypto-Netzwerke auch die Versorgung verwalten, konnte keines die Popularität von Bitcoin replizieren. Als sich die Anleger dieser Anlageklasse zuwandten, wurden die Futures und börsengehandelten Fonds von Bitcoin die ersten, die auf regulierten US-amerikanischen und europäischen Märkten eingeführt wurden. Es tauchte bald in den Bilanzen von Unternehmen wie Tesla und Overstock auf. Diese Nachfrage trug dazu bei, die Marktkapitalisierung von Bitcoin im November 2021 auf über 1 Billion US-Dollar zu steigern. Im Gegensatz dazu erreichte die zweitbeliebteste Kryptowährung, Ethereum, nur etwa die Hälfte dieses Wertes.

Bitcoin zeichnet sich auch durch die industriellen Bergbaubetriebe oder Farmen aus, die es hervorgebracht hat. Die größten Kryptoanlagen mit der fortschrittlichsten Technologie konzentrieren sich hauptsächlich oder ausschließlich auf Bitcoin, wie die Genesis Mining Farm, die mehr Strom verbraucht als jedes andere Unternehmen in Island. Eine der größten Farmen in Nordamerika ist die Anlage von Riot Blockchain in Texas, die drei große Lagerhäuser auf 100 Hektar Land mit 60.000 Mining-Computern beherbergt, die sich nur auf Bitcoin konzentrieren.

Bitcoin-Mining-Grundlagen

Die Wurzel jeder Kryptowährung ist eine Blockchain, die im Wesentlichen ein elektronisches Hauptbuch ist, das eine ständig wachsende Liste von Aufzeichnungen führt. Die Blöcke in der Kette sind im Grunde Dateien, in denen Daten wie Bitcoin-Transaktionen aufgezeichnet werden, darunter auch, welcher Miner diesen bestimmten Block erfolgreich erstellt hat. Jeder Block enthält auch einen Hash, einen eindeutigen 64-stelligen Hexadezimalwert, der ihn und seinen Inhalt identifiziert, sowie den Hash des vorherigen Blocks in der Kette.

Um einen Block in den meisten Kryptowährungen, einschließlich Bitcoin, zu gewinnen, muss ein Miner als erster einen Hash-Wert erraten, der gleich oder niedriger ist als der, den Bitcoin für die Transaktion generiert. Je mehr Miner miteinander konkurrieren und je mehr Rechenleistung eingesetzt wird, desto geringer wird die Chance jedes Miners, an erster Stelle zu stehen – die aktuellen Chancen liegen bei eins zu zehn Billionen – und tragen dazu bei, ein Tempo für die Erstellung neuer Blöcke zu gewährleisten, das derzeit etwa alle 10 Minuten bei einem liegt.

Dieser Wettbewerb unter den Bergleuten sichert auch kollektiv die Blockchain, indem Transaktionen und Daten auf sogenannte vertrauenslose Weise fließen, was bedeutet, dass ein Vermittler wie eine Bank nicht erforderlich ist, um sicherzustellen, dass ein Bitcoin nicht zweimal ausgegeben werden kann. Stattdessen schaffen die Schwierigkeit, den richtigen Hash zu finden, und die finanzielle Belohnung für den Erfolg einen sicheren Konsensmechanismus, indem sie es für böswillige Benutzer zu kostenineffizient machen, ihn zu hacken.

Der von Bitcoin verwendete Konsensmechanismus ist als Proof of Work oder PoW bekannt. Da dieser Algorithmus letztendlich auf der kollektiven Leistung von Tausenden von Computern beruht, ist dies eine besonders robuste Methode, um ein sicheres und dezentralisiertes Netzwerk aufrechtzuerhalten. Dennoch hat es Nachteile. Vor allem ist es außergewöhnlich energieintensiv. Je mehr Computerleistung für das Mining verwendet wird, desto mehr Strom wird benötigt, um sowohl Kryptowährung zu verdienen als auch das Netzwerk zu unterhalten.

Einige andere Kryptowährungen, wie Ethereum, haben auf einen anderen Algorithmus namens Proof of Stake oder PoS umgestellt oder planen die Umstellung. PoS benötigt nicht das gleiche umfangreiche, dezentrale Netzwerk von Minern, um seinen Betrieb zu unterstützen, und ist daher weitaus weniger energieintensiv. Obwohl es nicht so sicher ist, kann es sein geringerer Energiebedarf für diese Blockchains einfacher und kostengünstiger machen, eine nächste Generation von Kryptoanwendungen wie Smart Contracts, nicht fungible Token und dezentrale Finanzen zu unterstützen. Bitcoin hat jedoch keine Pläne für den Übergang zu PoS angekündigt.

Schließlich soll als Teil des Supply-Management-Systems von Bitcoin die Belohnung für das Mining eines Blocks halbiert werden, von 6,25 BTC pro abgebautem Block nach der letzten Halbierung im Mai 2020 auf 3,125 BTC im Jahr 2024. Die aktuelle Aufwärtsbewegung rund um das Mining , sagt selbst angesichts dieses geplanten Rückgangs viel über die Rentabilität der Branche und die Erwartung aus, dass die ursprüngliche Kryptowährung weiter an Wert gewinnen wird. Es spiegelt auch die Tatsache wider, dass die sogenannte Hashrate, die die Gesamtzahl der zu einem bestimmten Zeitpunkt im Netzwerk berechneten Hash-Raten misst, stark gesunken ist, als chinesische Betreiber im Jahr 2021 gezwungen waren, den Betrieb einzustellen. Dies eröffnete neue Miner eine enorme Chance. Im Dezember 2021 betrug die Hashrate etwa 175 Trillionen Hashes – oder 175 Exahashes – pro Sekunde (EH/s).

Bitcoin-Mining-Setup

Die für das Mining von Bitcoin erforderlichen Ressourcen umfassen:

• Mindestens ein spezialisierter Computer (ein sogenannter anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis oder ASIC-Miner), der speziell dafür ausgelegt ist, um eine bestimmte Kryptowährung zu konkurrieren und diese zu unterstützen.
• Eine zuverlässige und kostengünstige Energieversorgung.
• Eine zuverlässige Internetverbindung.
• Eine Kühlinfrastruktur (ob Sie zu Hause oder auf einer Bitcoin-Farm schürfen).
• Ein Computer, Software und die technischen Fähigkeiten, um Operationen einzurichten und zu überwachen.

Ein Home-Mining-Betrieb kann nur aus einem Computer und einer Handvoll ASIC-Minern bestehen.

Solo-Bastler waren maßgeblich für die anfängliche Popularität von Bitcoin verantwortlich, aber sie schließen sich jetzt eher einem virtuellen Mining-Kollektiv wie Slush Pool oder AntPool an, um ihre Erfolgschancen zu erhöhen.

Die heutige Industrie wird genauer durch eine Mining-Farm im industriellen Maßstab repräsentiert, die Tausende von ASIC-Minern enthält, die in einem Lagerhaus oder sogar einer Reihe von Lagerhäusern untergebracht sind.

Unabhängig davon, ob Sie sich zu Hause oder in einem Lagerhaus einrichten, das Mining-Framework ist unabhängig von der Größenordnung ähnlich.

Sie müssen zunächst einen für Bitcoin optimierten ASIC-Miner erwerben, z. B. einen von Bitmain oder Whatsminer. Neue ASICs beginnen bei etwa 11.000 US-Dollar, obwohl ältere Modelle für weniger gebraucht gekauft werden können. Wenn alles andere gleich ist, erzeugen neuere Versionen mehr Terahashes pro Sekunde oder TH/s – das Ziel ist also, nach dem neuesten und damit effizientesten ASIC zu suchen, das Sie sich leisten können.

Die nächste Priorität ist die Leistung, die sowohl zum Betrieb als auch zur Kühlung der ASICs benötigt wird. Angesichts der relativ geringen Gemeinkosten und der Schwankungen bei den Ausrüstungskosten wird der Strompreis zum wichtigsten Faktor bei der Berechnung Ihres Endergebnisses. Das Centre for Alternative Finance der University of Cambridge erstellt eine globale Karte, die zeigt, wie die Industrie nach billigem Strom suchte, nachdem der Bergbau aus China verbannt worden war, und wie Länder wie die USA, Kanada und Russland einen signifikanten Anstieg der Hashraten verzeichneten.

Dann müssen Sie natürlich die Kosten für Unterbringung und Wartung Ihres Betriebs berücksichtigen, ihn kühl halten, ihn mit einem schnellen, zuverlässigen Internetanbieter verbinden und ihn mit Personal versorgen, wenn Sie nicht vorhaben, ihn selbst zu verwalten.

In Bezug auf die Einnahmen können Miner damit rechnen, die Blockbelohnung und eine Transaktionsgebühr (die Gebühr, mit der das Netzwerk erfolgreiche Miner erstattet und sie dazu anregt, weiterhin Transaktionen zu bestätigen) zu verdienen, wenn sie einen Block gewinnen. Die Transaktionsgebühren können je nach Netzwerkbedingungen und der Zahlungsbereitschaft des Transakteurs für eine beschleunigte Verarbeitung variieren, aber bis Ende 2021 lagen die Gebühren laut meiner Analyse im Durchschnitt bei etwa 0,125 BTC oder etwa 2 % der Blockbelohnung.

Bitcoin-Mining-Ökonomie

Um die finanziellen Überlegungen beim Bitcoin-Mining an einem hypothetischen Beispiel zu veranschaulichen, schauen wir uns die geschätzten Kosten und Einnahmen für das Mining eines Bitcoins mit einem ASIC-Miner an.

Diese Tabellen stellen typische Kosten und Einnahmen basierend auf Werten von Dezember 2021 dar.

Das Modell sieht dann so aus:

Erforderliche Hashes, um einen Bitcoin abzubauen:

= Netzwerk-Hash-Rate * Sekunden pro Tag / Bitcoin gemined pro Tag (inklusive Gebühr)

= 175 EH/s * 86.400 Sekunden / 918 BTC = ~16.471 EH / BTC

Zeit, die ein ASIC-Miner benötigt, um einen Bitcoin abzubauen:

= ~16.471 EH * 10^6 / (100 TH/s * 60 Sekunden * 60 Minuten * 24 Stunden * 365 Tage) = ~5,22 Jahre

Investitionskosten (Capex):

• Bitcoin abgebaut pro ASIC-Lebensdauer = 2,5 Jahre / ~5,22 Jahre = ~0,48 BTC
• Effektiver Preis pro Bitcoin = Preis des ASIC-Miners / Bitcoins, die während seiner Lebensdauer abgebaut wurden

= 10.858 $ / ~ 0,48 BTC = ~ 22.684 $

Betriebsausgaben (Opex):

• Stromkosten pro Bitcoin = Erforderliche Zeit zum Schürfen eines Bitcoin * Energieverbrauch * Kosten = ~5,22 Jahre * 365 Tage * 24 Stunden * 3.400 * 0,05 $ / 1.000 = ~7.778 $
• Kühlung und andere Gemeinkosten pro Bitcoin = 20 % der Stromkosten = ~ 1.556 $

Gesamtproduktionskosten pro Bitcoin: = Capex + Strom + andere Opex pro Bitcoin

= ~$22.684 + ~$7.778 + ~$1.556

= ~$32.018

Hinweis: Summen wurden gerundet. Zahlen sind ungefähre Angaben.

In unserem hypothetischen Betrieb haben wir also im Laufe von fünf Jahren einen Bitcoin mit einem ASIC-Miner zu einem Preis von etwa 32.000 US-Dollar produziert.

Was dieses Modell auch zeigt, ist die Bedeutung der Skalierung, um die Anfangsinvestition schnell zurückzuzahlen. Um sofort die Gewinnschwelle zu erreichen, sind mehrere Maschinen erforderlich, und jeder, der eine Investition in Betracht zieht, sollte Partnerschaften mit bestehenden Spielern prüfen, die bereits einen Teil der Hashrate im Netzwerk ausmachen. Wenn der Miner in der Lage ist, seine Hashing-Power in einen Mining-Pool einzubringen, führt diese Ökonomie zu einer Break-Even-Periode der anfänglichen ASIC-Kosten von etwa 16 bis 18 Monaten, wonach der Miner für den Rest der Lebensdauer des ASIC Gewinne einfahren kann .

Bitcoin-Mining-Risiken

Natürlich ist kein neues Unternehmen risikofrei. Da Miner in Bitcoin bezahlt werden, ist die Preisvolatilität ein großes Einnahmerisiko. Zu den Betriebsrisiken gehören Faktoren wie potenzielle Probleme mit der Internetverbindung, überhitzte ASICs und Systemhacks – obwohl das Hacking-Risiko angesichts der Größe und Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks gering bleibt.

Im Vordergrund sollte die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Strom stehen. Da die Stromversorgung für dieses Betriebsmodell so zentral ist, müssen Bergleute die Redundanz ihrer Versorgung sehr genau prüfen. Während sich Texas zu einem Zentrum für die Industrie entwickelt hat, gibt es erhebliche Fragen zur Anfälligkeit seines Stromnetzes, die potenzielle Investoren berücksichtigen sollten.

Auch das regulatorische Umfeld stellt ein potenzielles Risiko dar, wie Miner in China und anderen Ländern gelernt haben. Sogar Länder wie Kasachstan und Island, die Bergleute zuvor willkommen geheißen hatten, haben begonnen, neue und bestehende Bergbaubetriebe einzuschränken, um die Nachfrage in ihren Energienetzen zu bewältigen. Eine Reihe von Regierungen von US-Bundesstaaten wie Texas hat sich dem Bitcoin-Mining verschrieben, wobei einige so weit gehen, den Produzenten Anreize zu bieten. Aber die US-Bundesregierung schenkt der Branche jetzt mehr Aufmerksamkeit, da neue Steuermeldepflichten ab 2023 gelten und die Federal Reserve die Risiken von Krypto für Verbraucher, Banken und das gesamte Finanzsystem genauer unter die Lupe nimmt.

Da die Kryptovorschriften sowohl in den USA als auch auf der ganzen Welt immer noch sehr unbeständig sind, müssen Bergleute wachsam bleiben und auf Änderungen achten, die ihre Gewinne untergraben könnten.

Der Energiebedarf des Bitcoin-Minings führt zu weiteren Bedenken: den Umweltauswirkungen des Minings, die sowohl ethische als auch Reputationsrisiken bergen. Die Kryptoindustrie wurde wegen ihres CO2-Fußabdrucks vernichtender Kritik ausgesetzt. Die New York Times hat kürzlich den Gesamtstromverbrauch von Bitcoin mit dem verglichen, was Finnland in einem Jahr verbraucht. Tatsache ist, dass selbst der effizienteste Bitcoin-Mining-Betrieb ungefähr 155.000 kWh benötigt, um einen Bitcoin abzubauen. Zum Vergleich: Der durchschnittliche US-Haushalt verbraucht etwa 900 kWh pro Monat.

Klima ist kein Nischenthema mehr. Laut einem kürzlich erschienenen Bericht von Deloitte ist die Reduzierung von CO2-Emissionen nun im Wesentlichen eine universelle Priorität, und Marken reagieren darauf. Im Mai 2021 kündigte Tesla, das ein wichtiger Investor in Bitcoin war, aus Umweltgründen an, Käufe mit Bitcoin auszusetzen. Das Unternehmen hat seitdem angekündigt, Bitcoin wieder zu akzeptieren, sobald es bestätigen könnte, dass mindestens 50 % der Bitcoin-Mining-Operationen erneuerbare Quellen verwenden.

Auch die Kryptoindustrie hat begonnen, darauf zu reagieren. Viele der größeren Erzeuger verpflichten sich zum Umstieg auf erneuerbare Energien, entweder durch direkte Käufe oder durch den Erwerb von CO2-Zertifikaten. Unternehmen wie Great American Mining und Crusoe Energy haben auch Möglichkeiten für Bergbaubetriebe entwickelt, um Energie zu nutzen, die sonst verschwendet würde, wie abgefackeltes Erdgas auf Ölfeldern, überschüssige Sonnen- oder Windenergie, die nicht gespeichert werden kann, oder Wasserkraft, die durch Überläufe erzeugt wird von Dämmen. Diese Strategie ist natürlich nur effektiv, solange das Krypto-Mining die Nachfrage nicht erhöht.

Bitcoin-Mining: Eine neue Chance

Während die Bitcoin-Mining-Ökonomie im großen Maßstab sehr attraktiv ist, müssen die Produzenten ihren regulatorischen und ökologischen Kontext erkennen. Für Neueinsteiger wie Energieversorger bietet die Integration von Bitcoin-Mining in bestehende Betriebe zur besseren Verwaltung ihrer eigenen Energieleistung eine einzigartige Gelegenheit, die öffentliche Meinung zusätzlich zu überschüssigen Ressourcen zu nutzen.

Die University of Cambridge stellte fest, dass bereits rund 40 % des PoW-Minings mit erneuerbarer Energie betrieben werden, aber der Druck besteht, diese Zahl deutlich zu erhöhen. Unternehmen mit umweltbewussten Energielösungen können dabei eine wichtige Rolle spielen und gleichzeitig erhebliche Gewinne erzielen.