Neue Studie bestätigt: Bitcoin-Mining verringert Methanemissionen

In den vergangenen Jahren wurden vermehrt Konzepte vorgestellt, bei denen Bitcoin-Mining in verschiedene Prozesse integriert wurde, um Methanemissionen zu verringern und die ökologische Nachhaltigkeit sowie Wirtschaftlichkeit zu verbessern – Blocktrainer berichtete. Nun haben fünf Autoren eine wissenschaftliche Arbeit zu dem Thema veröffentlicht, in der sie die wirtschaftliche Tragfähigkeit des Bitcoin-Minings auf Mülldeponien untersuchen.

Die Studie mit dem Titel „An integrated landfill-gas-to-energy and Bitcoin mining model“ („Ein Modell für die Kombination von Bitcoin-Mining mit Energie aus Deponiegas“) beleuchtet das Potenzial von Bitcoin, als nachhaltiges, vielseitiges, anpassungsfähiges und skalierbares Wirtschaftsmodell großen ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Nutzen im Bereich der Abfallwirtschaft zu bieten. Dieses Konzept lässt sich letztlich auch auf anderen Sektoren übertragen, wie Landwirtschaft, Lebensmittelverarbeitung, Abwasseranlagen oder Öl- und Gasbohrungen.

Man muss erwähnen, dass die Studie nicht ganz unabhängig ist. Für die fünf Autoren sind Bitcoin und Bitcoin-Mining wichtige Aspekte ihrer sonstigen Arbeit. Sie könnten demnach Eigeninteressen mit der Studie verfolgen. So arbeiten Murray A. Rudd und Dennis Porter für die Non-Profit-Organisation Satoshi Action Education, um Falschinformationen rund um Bitcoin zu widerlegen. Matthew Jones und Daniel Sechrest arbeiten beide bei Nodal Power, einem Unternehmen, das sich bereits mit der Integration von Bitcoin-Mining-Anlagen auf Mülldeponien beschäftigt – Blocktrainer berichtete. Der fünfte Autor ist der Umweltaktivist und Unternehmer Daniel Batten, der insbesondere im vergangenen Jahr viel zur Aufklärungsarbeit rund um die Umweltaspekte von Bitcoin beigetragen hat. Trotz der möglichen Befangenheit der Autoren verfügt die Forschungsarbeit über umfangreiche Quellennachweise und Belege, die die Aussagen der Studie nachvollziehbar untermauern.

Einleitend beschreibt die Studie die Notwendigkeit, die Methanreduktion voranzutreiben. Das Treibhauspotenzial von Methan ist bis zu 30-mal höher als das von Kohlenstoffdioxid. Seit Anfang der 2000er-Jahre sind die Methanemissionen kontinuierlich angestiegen. Verantwortlich dafür sind natürliche Phänomene sowie menschliche Aktivitäten in Bereichen der Landwirtschaft, Abfallwirtschaft und Energie. Speziell Mülldeponien werden sich zukünftig zu einem der größten Methanproduzenten entwickeln. Es wird geschätzt, dass die jährlichen Methanemissionen speziell aus Abfallentsorgung (Mülldeponien und Kläranlagen) bereits jetzt schon in der Größenordnung von 65 Millionen Tonnen liegen.

Um die Emissionen zu verringern, sind vielschichtige Maßnahmen erforderlich. Die Bedeutung der notwendigen Methanreduktion wurden bereits von bestimmten ESG-Fonds, der US-Regierung und dem Internationalen Währungsfonds (IWF) anerkannt. Zudem haben über 150 Länder die Global Methan Pledge unterzeichnet. Verzögerung bei der Umsetzung der Ziele zur Methanreduktion würden zu extrem erhöhten Kosten künftiger Maßnahmen, sowie zu einer deutlich geringeren Reduktion der Erwärmungsraten führen. Wirtschaftliche Faktoren, wie kapitalintensive Infrastrukturen, unsichere Einkommensströme und das regulatorische Umfeld, beeinflussen das Tempo und den Fortschritt der Maßnahmen. Kohlenstoffgutschriften schaffen Anreize, um Emissionen einzusparen.

Für die Untersuchung und Bewertung der wirtschaftlichen und ökologischen Tragfähigkeit des Bitcoin-Minings zur Unterstützung und Verbesserung der Reduzierung und Monetarisierung von Methanemissionen auf LFGTE-Deponien haben die Autoren eine spezielle Methodik verwendet. Sie präsentieren in der Studie das sogenannte Monte-Carlo-Simulationsmodell, entwickelt auf der Analytica-Plattform. In dem Modell werden komplexe, unsichere Parameter berücksichtigt, die auf einfachen Annahmen über die Methanproduktion auf Deponien und die Stromerzeugungskosten, über den Umfang und die Kosten der Bitcoin-Mining-Unternehmen sowie über die Rentabilität und die Emissionsreduzierung beruhen. Das Modell vereinfacht komplexe Phänomene und soll letztlich als eine Grundlage für die fortschreitende Entwicklung gelten, die stark von schwer vorhersehbaren und variablen Faktoren abhängt, wie z. B. der globalen Hashrate oder dem Bitcoin-Preis. Zukünftige Forschungen sollten die technologische Weiterentwicklung und regulatorische Veränderungen weiter berücksichtigen, um die langfristige Lebensfähigkeit und ökologischen Auswirkungen dieser integrierten Ansätze zu verstehen und zu bewerten. Die Ergebnisse der Studie sollen demnach nicht als Vorhersagemodell für die zukünftige finanzielle Entwicklung betrachtet werden, sondern das Verständnis über die exogenen Ereignisse und Risikotoleranz unterstützen. Das Modell ist flexibel und die aktuellen geschätzten Parameter sind möglicherweise nicht direkt auf unterschiedliche geografische und betriebliche Kontexte anwendbar.

Im Basismodell wird angenommen, dass Deponien bei einer Kapazität von 1,14 Megawatt (MW) jährlich 10 Millionen Kilowattstunden (kWh) Strom liefern könnten, wobei sich die Autoren auf eine geschätzten Methangaserzeugung von bestimmten Deponien in den USA beziehen. Die Analyse umfasst eine Bandbreite von kostendeckenden Stromerzeugungskosten für LFGTE-Projekte, basierend auf verschiedenen nationalen und internationalen Schätzungen. Für das Basismodell haben die Autoren plausible Stromkosten von 0,01 bis 0,10 USD/kWh (bzw. 0,055 USD/kWh als Mittelwert) angesetzt.

Weitere finanzielle Aspekte umfassen die Container-Größe für die ASICs, die Mining-Pool-Gebühren, die Betriebskosten und die Aufteilung der Hash-Einnahmen. Die Einkommensströme sind abhängig von der Hash-Leistung der Anlage und der Effizienz und Anzahl der eingesetzten Mining-Rigs. Effizientere Rigs (wie die S21-Modelle) bzw. zukünftiger technologischer Fortschritt bei der Mining-Hardware verbessern die potenziellen Standorteinnahmen. Die fortschrittlichen Anlagen mit erhöhter Hardware-Effizienz verbessern nicht nur das Potenzial für höhere Bruttogewinne, sondern dienen auch als kritischer Puffer gegen finanzielle Verluste und Abmilderung der Risiken.

Das Basismodell der Studie bietet einen mittleren Hash-Preis von 0,075 bis 0,15 US-Dollar pro Terahash pro Tag. Angesichts der schwankenden Bitcoin- sowie ASIC-Preise, der fortschreitenden Energieeffizienz und erhöhten Rechenleistung des Bitcoin-Netzwerks sowie auch der erhöhten institutionellen Nachfrage (BTC-ETFs) und der ansteigenden Transaktionsgebühren, sind die Preise jedoch alles andere als sicher und können sich ändern. Aufgrund dieser exogenen Faktoren ist die Geschäftsplanung der Mining-Unternehmen dementsprechend herausfordernd und die Bandbreite der Preise sehr umfangreich.

Die Gesamteinnahmen, die zwischen Bitcoin-Minern und Deponiebetreibern aufgeteilt werden, können aber auch erheblich sein. Allein die Nettoeinnahmen der Mining-Unternehmen betragen laut Studie jährlich zwischen 0,4 und 15,5 Millionen US-Dollar. Aber es bestehen auch finanzielle Risiken, insbesondere für kleinere Deponien mit hohen Stromproduktionskosten oder bei weiter fallenden Hash-Preisen. Dies betont die Bedeutung strategischer Entscheidungen bei der Auswahl der Mining-Hardware und der Aufteilung der Einnahmen. Dabei können nicht alle Nuancen der Finanzströme und der Risikoverteilung erfasst werden.

Die Studie geht auch davon aus, dass die Bitcoin-Miner alle Risiken und Kosten für die Stromerzeugung übernehmen würden. Die Umwandlung einer Deponie, auf der bereits Gas weiterverarbeitet wird, in eine Stromerzeugungsanlage fürs Bitcoin-Mining belaufen sich auf etwa 2,5 Millionen US-Dollar pro MW, vor allem für den Generator und die ASICs.

Derartige Finanzierungspläne können jedoch auch anders vereinbart werden, insbesondere wenn die Deponien ein Großteil des Know-hows übernehmen. Durch innovative, anpassungsfähige und flexible Geschäftsmodelle sowie Vereinbarungen über die Aufteilung der Einnahmen sollte die Partnerschaft für beide Seiten zufriedenstellend und vorteilhaft sein und in der volatilen Welt von Bitcoin überleben können.

Die Rentabilität des Minings hängt letztlich von den lokalen Strompreisen und den Marktkonditionen für Bitcoin ab. Höhere Hash-Preise und niedrigere Stromkosten sind nicht nur attraktiv für Bitcoin-Unternehmen, sie erhöhen auch signifikant die Rentabilität. Diese Ergebnisse sind auch relevant für Entscheidungsträger, die überlegen, ob sie LFGTE-Projekte zur Energiegewinnung für Bitcoin-Mining nutzen wollen. 

Zusätzlich zur wirtschaftlichen Analyse weist das Modell auf die potenzielle Emissionsreduktion hin. Dabei hängen die Ergebnisse von verschiedenen Eigenschaften der Deponie ab (Alter, Abfalltyp usw.). Die Parameter des Basismodells der Studie ergeben eine Reduzierung der Methanemissionen um 2.187 Tonnen (was mehr als 61.200 Tonnen CO₂-Emissionen entspricht) durch eine einzige, relativ kleine Deponie.

Abhängig von den aktuellen Bewertungen der sozialen Kosten von Methan und Kohlenstoffdioxid, die kürzlich von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) überarbeitet und veröffentlicht wurden, hat diese Reduzierung einen enormen Wert von 4.200 US-Dollar pro Tonne – das heißt in diesem Fall Umweltgutschriften im Wert von 9,18 Millionen US-Dollar – was höher als die üblichen Marktpreise für Kohlenstoffgutschriften ist. Der Betrieb mit Strom aus dem Netz (also ohne LFGTE) würde „nur“ ein Sechstel dieses Wertes ergeben. Diese Erkenntnis könnte entscheidend für die Evaluierung der ökologischen und ökonomischen Vorteile solcher Projekte sein. Mit diesem finanziellen Anreiz (speziell für Deponien, die die Emissionsreduzierung bisher noch nicht monetarisiert haben) wird aus einer ökologischen Herausforderung ein Streben nach Kohlenstoffgutschriften.

Es unterstreicht erneut die Wichtigkeit der Integration von Bitcoin-Mining in LFGTE-Prozesse sowie die Komplexität der Einnahmeaufteilung – zwischen Deponiebetreiber und Mining-Unternehmen (und ggf. Kreditgeber zur Refinanzierung) – und die finanzielle Leistungsfähigkeit, die die Skalierbarkeit und Geschwindigkeit der Entwicklung beeinflusst. Bei der Monetarisierung der Bemühung zur Methanreduktion ist die Unabhängigkeit der Spezialisten, die die entsprechenden Werte messen, verifizieren und veröffentlichen, von großer Bedeutung.

Die Steigerung der finanziellen Erträge in der Abfallwirtschaft könnte ein Wendepunkt für Anlagen auf der ganzen Welt sein. Die Nutzung von kostengünstigen, untergenutzten Energiequellen durch flexible Energieverbraucher wie Bitcoin-Mining-Unternehmen könnte erhebliche Vorteile bieten, wie zum Beispiel die Elektrifizierung lokaler Gemeinschaften durch die Verteilung überschüssiger Energie, was man zum Beispiel bereits in Afrika beobachten kann.

Zudem kann das Emissionsumwandlungsmodell in der Studie auch auf andere Sektoren übertragen werden. In Bereichen der Landwirtschaft, der Abwasserwirtschaft, der Lebensmittelverarbeitung oder der Öl- und Gasproduktion liegt ein großes Potenzial zum „Recycling“ von Methanemissionen, wobei Bitcoin-Mining eine transformative Rolle spielen kann. Die wirtschaftlichen Anreize des Bitcoin-Minings könnten zu einer verbesserten Methanerfassung und -nutzung von meist ungenutzten Ressourcen führen.

Zum Beispiel könnte die Gülle aus der Viehzucht etwa ein Prozent des jährlichen Energieverbrauchs der USA decken. Auch im Lebensmittelsektor sind die Stromproduktionskosten aus Methanemissionen für Bitcoin-Mining-Unternehmen attraktiv, sodass diese Energie monetarisiert werden könnte und nicht durch Emissionen verloren geht. Dasselbe gilt für Kläranlagen, die bereits jetzt schon oft über Mechanismen zur Biogaserfassung und -nutzung (hauptsächlich für Heizung oder Stromerzeugung) verfügen. Mit Bitcoin-Mining können die Betriebskosten oder die Gebühren für die Bevölkerung erheblich gesenkt bzw. die Rentabilität noch mehr gesteigert werden. All diese Sektoren könnten von der Methanreduktion stark profitieren.

Die Anpassung dieses Modells an die einzigartigen betrieblichen und wirtschaftlichen Kontexte dieser Sektoren könnte helfen, ökologische Nachhaltigkeit und finanzielle Lebensfähigkeit in Einklang zu bringen.
_{Auszug aus der Studie} 

Die Studie beleuchtet das transformative Potenzial vom Bitcoin-Mining bei den globalen Bemühungen um die Eindämmung von Methanemissionen. Die Nutzung des Methans aus Mülldeponiegas bietet eine finanziell anreizbasierte Alternative zu traditionellen, regulierungsgetriebenen Umweltschutzstrategien. Das Modell schlägt eine Methode vor, die wirtschaftlichen Anreize des Bitcoin-Minings zu nutzen, um die Methanreduktion voranzutreiben, die Attraktivität solcher Projekte zu erhöhen und regulatorische Kosten zu senken. Diese neue, skalierbare Methode könnte auch die Abhängigkeit von staatlichen Subventionen reduzieren. Innovationen bei der Mining-Hardware, Veränderungen in der Energiepolitik und neue Anreize für erneuerbare Energien könnten die Annahmen und Ergebnisse des Modells jedoch erheblich beeinflussen.

Es wird betont, dass keine einzelne Strategie ausreichend ist, um Methanemissionen effektiv zu senken, und der Erfolg globaler Klimaziele sowohl den Einsatz bestehender Technologien als auch die Förderung von Innovationen und strategischen Partnerschaften und Geschäftsmodellen erfordert. Wesentliche Faktoren wie das Potenzial zur Energieerzeugung, die technische Machbarkeit und Risikotoleranz sind entscheidend für die Umsetzbarkeit des Bitcoin-Minings als Strategie zur Methanreduktion. 

Die Studie legt nahe, dass Projekte, die erneuerbare Energien und Bitcoin-Mining kombinieren, die Entwicklung der Infrastruktur beschleunigen und regulatorische Anforderungen vereinfachen könnten, wobei der Fokus auf der Erkundung weiterer Potenziale des Bitcoin-Minings zur Förderung der Umweltnachhaltigkeit liegen sollte. Die Studie hat letztlich gezeigt, dass die marktorientierte, anreizgesteuerte Strategie zur effektiven Skalierung der Bemühungen zur Methanreduktion durch das Bitcoin-Mining ein richtiger und effektiver Ansatz ist, der auch in anderen Sektoren, die mit ähnlichen Herausforderungen kämpfen, Anwendung finden könnte.

Auch zukünftige Forschungen sollten die Interaktion von digitalen Finanztechnologien mit erneuerbaren Energieprojekten weiter erforschen, um zusätzliche effektive Strategien für den Einsatz von Bitcoin-Mining bei der Methanreduktion zu entwickeln. Mit dieser Studie und dem benutzten Modell haben die Autoren eine wissenschaftliche Grundlage dafür geschaffen.