Nachhaltige Kryptowährungen wirklich realistisch?

Was sind nachhaltige Kryptowährungen?

Nachhaltige Kryptowährungen widmen sich dem Thema Energieverbrauch, denn bisherige Coins, allen voran der Bitcoin, verbrauchen durch den Mining-Prozess enorm viel Strom. Das liegt vor allem an dem Konsensverfahren Proof-of-Work, der sehr energiehungrig ist.

Nachhaltige Kryptowährungen stehen unter den Aspekten der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes. Es geht um die Klimabilanz und damit um ein Thema, dass derzeit nicht nur im Fokus der öffentlichen Meinung steht. Es geht bei nachhaltigen Kryptowährungen um ein Thema, dass alle Menschen weltweit interessieren sollte. Krypto-Miner genauso wie Käufer und Unternehmen, die Kryptowährungen bzw. Blockchain-Lösungen anbieten.

Der immense Stromverbrauch ist nur eine Seite der Medaille, denn es geht weit mehr um die Herkunft des Stroms. Zumindest für die bestehenden Kryptowährungen und solche Plattformen, die auf den Proof-of-Work setzen. Ihre Handlungskompetenz ist eingeschränkt durch die Technologie selbst. Gleichwohl können sie aber etwas für die Ökobilanz tun und auf die Herkunft des Stroms achten.

Projekte von nachhaltigen Kryptowährungen sind nicht erst seit Elon Musks “entsetzter” urplötzlicher Feststellung im Fokus. Nachdem er sich unvermittelt über den immensen Stromverbrauch von Bitcoin öffentlich aufregt, fiel der Kurs der Kryptowährung gleichzeitig weit ab.

Am Stromverbrauch indes hat dies jedoch wenig geändert. Doch schaden tut der hohe Stromverbrauch dem Bitcoin auch nicht, denn der Kurs stieg wieder und Experten sind nach wie vor überzeugt, dass die Ur-Kryptowährung wieder auf neue Höchststände zuläuft.

Trotzdem gab es viele Nachrichten und Berichte zum Thema nachhaltiger Kryptowährungen und einige Coins sind auch inzwischen erfolgreich am Markt platziert.

Wie nachhaltig sind Kryptowährungen?

Bei der Recherche dauerte es nicht lange und ich konnte ausreichend Material und Quellen dafür finden, dass derzeitige Kryptowährungen nicht nachhaltig sind. Die FAZ berichtete am 06.06.2020, dass das Bitcoin-System in etwa so viel Strom wie die Bundesrepublik verbraucht und eine steigende Tendenz aufweist.

Die Zeitschrift Nature Climate Chance veröffentlichte schon 2018 einen Artikel, in dem es hieß, dass bei großflächiger Adaption von Bitcoin in den kommenden drei Dekaden Emissionen verursachen würde, die zu einer Erderwärmung um mehr als 2 °C führen könnten.

Beide Berichte führten zu Kontroversen und sogar Modifizierungen. Doch im Jahr 2021 darf man solche Aussagen öffentlich aussprechen, allerdings muss man zwischen Bitcoin, anderen Kryptowährungen, nachhaltigen Kryptowährungen und Blockchains ganz allgemein diversifizieren

Denn das Stigma des Stromverbrauchs könnte der Adaption der Blockchain Technologie in Wirtschaft und Industrie im Wege stehen und damit der Nutzung ihrer Vorteile hinderlich sein.

Warum braucht Bitcoin so viel Strom?

Um die Funktionalität und Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks aufrechtzuerhalten, muss die Zeitspanne, in der üblicherweise ein neuer Block gefunden wird, konstant gehalten werden. Durch die sich daraus ergebende Anpassung der Schwierigkeit des Hash Puzzles muss auch die aktuelle Hashrate angeglichen werden.

Und genau darin liegt der Grund für den hohen Stromverbrauch aller PoW-basierten Kryptowährungen wie Bitcoin.Einer der wesentlichen Treiber für nachhaltige Kryptowährungen ist der Stromverbrauch, bzw. die Quelle für den bezogenen Strom.

Um eine untere Grenze für den Stromverbrauch zu ermitteln, kann man sich in einer offenen, aber nicht zugangsbeschränkten PoW-Blockchain nur mit einer indirekten Ermittlung behelfen.

Betrachtet man die indirekte mittlere Rechenleistung und die energieeffizienteste Mining-Hardware auf dem Markt, dann kann man zusammen mit der aktuell und öffentlich einsehbaren Schwierigkeit des Hash Puzzles sowie der Anzahl der in Form von neuen Blöcken kommunizierten Lösungen den ungefähren Mindest-Stromverbrauch abschätzen.

Diese Berechnung basiert auf vielen Annahmen. Führt man sie weiter, dann lässt sich auch ein oberer Wert für den Stromverbrauch abschätzen, der nach Angaben der Autoren bei 120 TW/h liegen soll, was ungefähr 20 % des deutschen Stromverbrauchs ausmacht. Der Bitcoin ist hinsichtlich des Stromverbrauchs ein Unikum.

Bitcoin Network Power
Quelle: cbeci.org

Bei Ethereum, Bitcoin Cash oder Litecoin finden sich andere Hashing-Algorithmen, spezialisierte Mining-Hardware und unterschiedliche Parameter bei der mittleren Blockzeit oder den Block Rewards. Daher ist der Stromverbrauch nicht so extrem hoch. Sie werden daher von einigen bereits als nachhaltige Kryptowährungen bezeichnet. Doch der Bitcoin ist nun mal wie er ist: hungrig auf Rechenleistung und damit auf Strom.

Die Berechnung ergibt für Anfang 2020 eine untere Grenze von jährlich ca. 60 TWh, was dem jährlichen Stromverbrauch von ca. 15 Mio. Haushalten in Deutschland entspricht.

Sind PoS Blockchains nachhaltig?

PoS Blockchains sind zumindest nachhaltiger als PoW Blockchains. Die Konsensfindung spielt eine große Rolle bei dem Stromverbrauch von Kryptowährungen. Beim Proof-of-Stake wie auch dem Delegated Proof-of-Stake DPoS finden wir eine weitaus umweltfreundlichere und nachhaltigere Konsensfindung vor.

Teilnehmer können ohne rechenstarke Hardware an der Konsensfindung teilnehmen, was allein schon den Bedarf an Strom reduziert. Im direkten Vergleich zu Proof-of-Work Blockchains stellen sie eine ressourcenschonendere Alternative dar.

Einige Experten gehen davon aus, dass eine Transaktion innerhalb des Bitcoin-Netzwerkes (Stand 2018) ca. 300 kWh Strom verbraucht. Andere Quellen sprechen von 931 kWh.

Bei PoS Blockchains ist das Stimmgewicht eines Teilnehmers nicht an die Ressource Rechenleistung gebunden, sondern an das Kapital. Der Vorteil von PoS besteht darin, dass keine rechenintensiven Schritte zum Lösen für kryptografische Rätsel erforderlich sind. Er stellt daher eine Lösung für nachhaltige Kryptowährungen dar.

Die Rechenkomplexität des PoS-Konsenses ist gering und in der Regel unempfindlich gegenüber der Netzwerkgröße. Es ist daher für Großanlagen sehr energieeffizient. Vor allem deshalb versucht die Kryptowährung Ethereum von PoW auf PoS umzusteigen.

Andere Kryptowährungen wie EOS, Tezos und TRON, die alle zu den Top 50 Kryptowährungen in Bezug auf die Marktkapitalisierung gehören, nutzen PoS bereits erfolgreich. Jedoch ist dies nicht ohne Kontroverse, denn einige Mitglieder der Communities argumentieren, dass dies zulasten der Sicherheit des Netzwerks erfolgt.

Der PoS hat Ansätze einer Zentralisierung, da das Kapital der Stimmberechtigten aus dem Inneren kommt und die Höhe des Kapitals über das Stimmgewicht entscheidet.

Risiko von “nothing at stake”

Auch das “nothing at stake” Problem stößt den Mitgliedern negativ auf. Bei “nothing at stake” handelt es sich um ein Szenario, bei dem in einer PoS Blockchain zwei Blöcke zur exakt selben Zeit validiert werden. Dann kommt es normalerweise zu einem Fork, einer Abspaltung, bei der die Mehrheit der Teilnehmer entscheidet, welche der beiden Blöcke das neue Glied der Kette wird.

Der verwaiste Block, auch als “orphan block” bezeichnet, könnte von Validatoren jedoch weiterverwendet werden, um neue Blöcke zu erstellen. Dann könnten Validatoren ihre Coins auf jede Version einer PoS Blockchain setzen. Es steht für die Miner folglich “nichts auf dem Spiel”, also nothing to stake.

Clevere Miner könnten dann auf jedem konkurrierenden Block die Gebühren für Transaktionen erhalten. Diese Gefahr besteht beim PoW nicht, jedoch zeigt auch der PoS Konsensmechanismus Schwächen wie die 51 %-Attacke.

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Was ist Energy Web?

Die Energy Web Foundation ist eine Schweizer Non-Profit-Organisation, die sich selbst als führende Allianz für Blockchain Entwicklungen in der Energiewirtschaft bezeichnet. 2019 veröffentlichte die Non-Profit-Organisation die weltweit erste Open-Source-Blockchain für Unternehmen auf dem Energiesektor, die Energy Web Chain. Sie wird heute als nachhaltige Kryptowährung bezeichnet.

Die Foundation konzentriert sich auf den Aufbau einer Kerninfrastruktur und gemeinsam genutzter Technologie, um ein kohlenstoffarmes, kundenorientiertes Stromsystem aufzubauen.

Es geht vor allem um transaktionsorientierte Energieanwendungen bei denen der Fokus auf prosumentenorientierte Anwendungsfälle liegt. Prosumer setzt sich aus den englischsprachigen Wörtern für Produzenten und Konsumenten zusammen und bezieht sich auf institutionelle Stromversorger in der Sharing- und Internet-Ökonomie.

Vereinfacht ausgedrückt geht es um den Konsum von Energie im Haushaltskontext, bei denen die privaten Haushalte als Nachfrager auf dem Energiemarkt auftreten. Private Haushalte haben die Möglichkeit, regenerativ Strom und Wärme zu erzeugen. Sie gehören heute zu den wichtigen Marktteilnehmern für lokale Energieversorger, Netzbetreiber und Energiedienstleister.

Energy Web setzt auf dezentrale Lösungen für die Umsetzung der Energiewende und unterstützt Prosumer wie Energielieferanten mit Blockchain-basierten Anwendungen.

Das Potenzial dieser Technologie lässt sich aus Sicht von Energy Web im gesamten Energiesektor einsetzen. Zukunftsweisende Markt- und Geschäftsmodelle werden durch die verstärkte Teilnahme privater Haushalte entstehen und können mit der dezentralen Open-Source-Technologie von Energy Web realisiert werden.

Inzwischen sind mehr als 100 Energiemarktteilnehmer angeschlossen und nutzen die Front-End-Anwendungen und Software-Toolkits sowie die Energy Web Chain. Diese Blockchain Plattform ist speziell für Unternehmen im Energiesektor zugeschnitten.

EW-DOS, das Energy Web Decentralized Operation System, ist eine dezentrale Software mit der Energy Web Chain, der Middleware und der SDKs. Sie wird von den Entwicklern auch als neue digitale DNA des Netzes bezeichnet. EW unterstützt dabei zwei Hauptanwendungen:

  • Rückverfolgbarkeit sauberer Energie und CO2-Emissionen
  • Verwendung verteilter Energieressourcen zur Erhöhung der Netzflexibilität

Wie funktioniert Energy Web?

Bei den transaktionsorientierten Energieanwendungen geht es um ein dezentrales, dekarbonisiertes und digitales Energiesystem. Verteilte Erzeuger wie Solar und Wind, aber auch Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und stationäre Speichersysteme sind von großer Bedeutung für die Energiewende und dem zukünftigen Energiemarkt.

Durch die Blockchain entstehen Netzwerke zwischen den Stromerzeugern im privaten Umfeld und den Energielieferanten. Die Technologie kann die Transaktionen effizient und sicher im dezentralen Netzwerk validieren.

Damit werden auch Nutzerpräferenzen und Netzbeschränkungen berücksichtigt und neue Geschäftsmodelle zwischen Verbrauchern, Prosumenten, Energieproduzenten und Netzbetreibern entstehen.

Energy Web ermöglicht die Steuerung von Energieerzeugung und -verbrauch. Überschüssiger Strom kann in das bestehende lokale Netz eingespeist werden und gegen Vergütung direkt vom Abnehmer gekauft werden. Heute ist Energy Web das weltweit größte Ökosystems des Energiesektors.

Nachhaltige Kryptowährung im Energiesektor

Die Energy Web Chain basiert auf Ethereum und nennt sich Tobalaba Blockchain. Die Technologie ist an die Marktbedingungen des Energiesektors angepasst und arbeitet mit Smart Contracts. Bei der Integration gab es jedoch 5 große Unterschiede zur Original Ethereum Blockchain:

  • Umstellung von Proof-of-Work zu Proof-of-Authority Konsensus, bei dem die Netzwerkkapazität um das 30-fache erhöht wurde.
  • Entwicklung von Light-Clients zur Integration von IoT-Geräten und den Anschluss von verteilten Energieanlagen an die EW-Chain.
  • Öffentliche Blockchain wurde beibehalten, jedoch sind die Knoten auf Basis von Governance, Anwendungen und regulatorischen Anforderungen unterschiedlich.
  • Mechanismus für Datenschutz und gleichzeitige Validierungsvorteile eingeführt.
  • Schnellere Ausführung durch Zugriff auf die virtuelle Web Assembly (WASM)-Maschine der Ethereum Virtual Machine. Das ermöglicht zusätzliche Programmiersprachen für die Smart Contracts über Solidity hinaus und robustere Toolkits für Entwickler.

Die Expertise für die Änderungen hat Energy Web durch eine Zusammenarbeit mit den Unternehmen Parity Technologies und Slock.it. Beide wurden durch Ethereum Entwickler gegründet.

Welche Tools bietet Energy Web an?

Energy Web arbeitet mit Energiemarktteilnehmern zusammen, um marktspezifische, kommerzielle Lösungen auf dem EW-DOS aufzubauen und einzusetzen. Außerdem fördert das Unternehmen die Gemeinschaft durch Schulungen und die Vernetzung von Kollegen aus der gesamten Branche. Neben der Energy Web Chain steht auch ein Switchboard zur Verfügung, dass die Tools für das Open-Source-Identitäts- und Zugriffsmanagement enthält.

Switchboard nutzt SSIs, DIDs und VCs für die Authentifizierung, Autorisierung und Abrechnung. Darüber hinaus gibt es EW Zero, eine Open-Source-App, die es jedem Käufer erneuerbarer Energien ermöglicht, seine Beschaffungsoptionen auf einer Vielzahl von digitalen Marktplätze weltweit zu vergleichen. Alle integrierten Marktplätze sind mit nur einer einzigen Schnittstelle erreichbar.

Ein weiteres Tool ist die SDKs-Suite von EW Origin. Sie unterstützt bestehende und aufkommende Märkte für erneuerbare Energien und Kohlenstoff, um die Ausstellung, Verfolgung und den Kauf / Verkauf von Energieattributzertifikaten (EACs), einschließlich Zertifikate für erneuerbare Energien (RECS), sowie Herkunftsnachweise (GOs) zu vereinfachen.

Schließlich gibt es noch die EW Flex-Suite. Sie ermöglicht Netzbetreibern verteilte Energieressourcen in Energiemärkte zu integrieren und fördert die Flexibilität des Netzwerks.

Energieattributzertifikate, EACs steht für Energy Attribute Certificates, und sind hierzulande auch unter Grünstromzertifikaten bekannt. Sie dienen als Nachweis für den Kauf von Strom aus erneuerbaren Quellen.

RECS steht für Renewable Energy Certificate System, auf Deutsch Zertifikatssystem für erneuerbare Energie. Diese Zertifikate wurden im Jahr 2000 von der Stromindustrie eingerichtet und dienen als Herkunftsnachweis für Ökostrom.

Unter GOs, den Herkunftsnachweisen, lassen sich sowohl die EACs als auch die RECS zusammenfassen. Weiterhin gehören Tracking-Zertifikate dazu, mit denen die Energiemärkte global Ökostrom nachweisen können.

Lösungen für erneuerbare Energien

Im Energiesektor gibt es trotz aller Bemühungen noch viel Raum für Verbesserungen. Vor allem die Märkte der erneuerbaren Energien, einschließlich der Zertifikate, Herkunftsnachweise und anderer globaler Standards, steckt noch in den Kinderschuhen.

Dezentrale Systeme und Plattformen mit Blockchain Technologie wie die von Energy Web können dabei helfen, die weltweite CO2-Reduzierung voranzutreiben.

Digitale Plattformen können bestehende Marktprobleme angehen und bei Nachfrage von Käufern wie multinationale Konzerne, kleine und mittlere Unternehmen, Elektrofahrzeugflotten und andere dezentrale Blockchain Netzwerke für wirkungsvolle Investitionen in Weiterentwicklungen sorgen.

Energy Web Zero

Energy Web Zero ist eine Anwendung, mit der Nutzer weltweit verifizierte emissionsfreie und erneuerbare Energien finden und beziehen können. Sie vereinfacht den Beschaffungsprozess, stellt Transparenz her und beseitigt Eintrittsbarrieren.

Käufer können die Zertifikate und Herkunftsnachweise digital einsehen. Damit läuft der gesamte Prozess schneller und einfacher ab. EW Zero bringt neue Käufer zu den Anbietern und wird damit der gestiegenen Nachfrage nach erneuerbaren Energien gerecht.

Anbieter von erneuerbaren Energien erhalten über eine API Zugang zur digitalisierten Plattform und können dort verfügbare Lieferungen posten und sich mit Käufern verbinden.

Energy Web Origin

Hierbei handelt es sich um eine Suite von SDKs zum Aufbau neuer digitaler Lösungen, um 100 % erneuerbare Energien zu vermarkten. Gemeinden, Unternehmen, Betreiber und Elektrofahrzeugflotten können so ihre Null-CO2-Ziele erreichen.

Das Tool bietet einheitliche UX in allen Regionen und eine Vielzahl an funktionalen sowie ökologischen Vorteilen für Marktteilnehmer und ihre Kunden. Die Daten, die hier erzeugt werden, dienen beispielsweise als Beleg von energiesparenden Maßnahmen gegenüber Stakeholdern und Gesellschaftern.

Die Plug-and-Play-fähige Integration enthält bestehende Marktstandards und Tracking-Systeme in allen Regionen, wie beispielsweise den I-REC Standard. Dieser internationale Standard ist ein weltweites System für Herkunftsnachweise aus erneuerbaren Energien.

Die Nutzung erfolgt auf weltweiter Ebene und ist für internationale Unternehmen und ihre Kunden wichtig. Die Steuerung erfolgt durch die International REC Standard Foundation, mit der Energy Web eng kooperiert.

Oberste Ziele sind dabei Best Practices in den Märkten zu fördern und die Nachverfolgung von Energieattributzertifikaten in autorisierten I-REC-Ausstellungsländern zu stärken.

Damit soll Folgendes erreicht oder verbessert werden:

  • Kosteneffizienz
  • Zuverlässigkeit
  • Robustheit
  • Verbraucherbedürfnisse
  • Benutzerfreundlichkeit
  • Eintrittsbarrieren

Bis 2030 sollen sich die Investitionen der Kunden in verteilte Energieressourcen (DER) auf über 2 Billionen US-Dollar verzehnfachen, fast dreimal so hoch wie die heutigen weltweiten Investitionen von Energieversorgern in Erzeugungs-, Übertragungs- und Verteilungsanlagen.

Lösungen für Distributed Energy Sources DES

In der Investitionssumme sind noch nicht die weltweiten Smart Meter Implementierungen enthalten. Experten sehen hier bis zum Jahr 2028 eine Marktdurchdringung von ungefähr 59 %. Die Zahl liegt heute bei 41 %, was etwa 780 Millionen Geräten entspricht.

Aus diesem Grund müssen die Netzbetreiber und die sogenannten vertikalen Versorger, das sind die Verteilernetzbetreiber VNB und die Übertragungsnetzbetreiber ÜNB, die Prozesse für die Registrierung, die Präqualifizierung, den Versand und die Abrechnung von Millionen von Solaranlagen, Energiespeichern, Gebäudesteuerungssystemen, intelligenten Geräten und Elektrofahrzeugen skalieren.

Energy Web bietet dafür das EW Flex-Softwarepaket, ein Toolkit, mit dem Netzbetreiber den wachsenden Bestand an kundeneigenen und kundenverwalteten Standorten verwalten und steuern können. Kunden profitieren dabei von der Möglichkeit, die Wirtschaftlichkeit ihrer DER-Anlagen durch eine verstärkte Beteiligung an einer Vielzahl von Energiegroßhandelsplätzen zu verbessern. Mit EW Flex sind kundenorientierte Anwendungen und Dienste für die Verwaltung von dezentralen Energieressourcen einfacher und effizienter möglich.

Bis 2030 soll der weltweite Energiebedarf von Elektrofahrzeugen (EVs) dem gesamten jährlichen Stromverbrauch von Deutschland oder Japan, den viert- und drittgrößten Volkswirtschaften der Welt, entsprechen

Lösungen für das elektrische Fahrzeug

Elektrofahrzeuge sind gleichzeitig Energiespeicher und ihre Kapazitäten bieten große Chancen und gleichzeitig potenzielle Herausforderungen für das Netzmanagement. Mit den passenden Lösungen lassen sich Fahrzeugidentitäten erstellen und Elektrofahrzeuge umweltfreundlich laden.

Aber auch die finanzielle Abwicklung bedarf einer passenden Anwendung. Mit EW Origina und EW Flex können diese großen Aufgaben der Zukunft digital abgebildet werden. Leider fehlen an dieser Stelle auf der Homepage von Energy Web weitere Informationen.

Was ist der Energy Web Token EWT?

Der native Utility-Token schützt das Netzwerk vor Fehlverhalten und entschädigt Prüfer über Transaktionsgebühren. Außerdem kann der Token zum Bezahlen von Diensten verwendet werden, die von dApps angeboten werden. Angeboten wird der EWT auch bei Krypto-Börsen wie Kraken, BitMart und Liquid. Es gibt eine webbasierte benutzerdefinierte Wallet auf Open-Sourc-Basis, das MyCrypto-Wallet.

Derzeit befinden sich über 58 Millionen Token im Umlauf. Ihre Anzahl soll über 10 Jahre auf die maximale Summe von 100 Millionen anwachsen. Das Energy Web Team hält davon eigenen Angaben nach etwas über 14 Millionen Stück und verwendet diese für Stiftungs- und Betriebsmittel. 10 Millionen Stück gehören den Gründungsorganisationen und sind bis Juni 2021 gesperrt. Im Gemeinschaftsfonds befinden sich etwas über 4 Millionen Token. Das bedeutet, derzeit sind ca. 30 Millionen Token im freien Umlauf.

Der native EWT ist kein ERC-20 Token, kann aber über eine TokenBridge und die Web Energy UI App geprägt und anschließend schnell und kostengünstig von der Energy Web Chain in das Ethereum-Mainnet übertragen werden. Benutzer und Anwendungsentwickler sind nicht verpflichtet, EWT für ihre eigenen Anwendungen zu verwenden, die über die Zahlung der Transaktionskosten in der EW Blockchain hinausgehen. Sie können Kryptowährungen oder Fiat-Währungen sowie Second-Layer-Token verwenden, die für ihre jeweiligen Anwendungen notwendig sind.

Vorteile von Energy Web Chain

  • Offen für andere Blockchain-basierte Anwendungen im Energiesektor
  • Unterstützung des Energiesektors durch breite Anwendungsmöglichkeiten
  • Transparente Abbildung für Prüfungen durch Regulierungsbehörden, Entwickler und Marktteilnehmer
  • Widersteht Hackerangriffen und schützt die Privatsphäre
  • Anpassungsfähige Technologie, die flexibel auf die sich ändernden Bedürfnisse des Marktes reagieren kann
  • Wettbewerbsfähige Transaktionskosten
  • Skalierbare Anwendungen für den industriellen Einsatz
  • Governance liegt bei den Anwendungsentwicklern

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