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Seit der Einführung von Bitcoin (BTC) im Jahr 2009 hat die Kryptowährung nicht nur die traditionellen Finanzsysteme durcheinander gebracht, sondern auch das Mining von einem Hobby zu einer lukrativen globalen Industrie gemacht.
Beim Bitcoin-Mining werden jedes Mal neue Coins erzeugt, wenn Transaktionen validiert und der Blockchain hinzugefügt werden. Der Proof of Work (PoW)-Konsensalgorithmus von Bitcoin verlangt von den Minern, dass sie komplexe kryptografische Gleichungen lösen, um das Recht zu erhalten, Transaktionen zu validieren und Bitcoin als Belohnung zu verdienen.
Das Überprüfen der Integrität von Transaktionen wird als “Hashing” eines Blocks bezeichnet.
Die Hash-Rate des Netzwerks steigt, je mehr Rechner dem Netzwerk hinzugefügt werden und je mehr Verarbeitungsgeschwindigkeit, Speicher und Leistung die Mining-Ausrüstung bietet.
Dieser Anstieg der Gesamtrechenleistung des Netzwerks trägt auch zu seiner Sicherheit bei, da es für böswillige Angreifer schwieriger wird, den Betrieb des Netzwerks zu gefährden.
Im Laufe der Zeit hat sich der Sektor weiterentwickelt und neue Technologien wurden eingeführt, um die Mining-Fähigkeiten zu verbessern. Die Marktteilnehmer investieren in großem Umfang in Bergbauausrüstung und technologische Initiativen, um die Effizienz und Rentabilität des Bergbaus zu steigern.
Bitcoin führt Mining mit CPUs ein
Als Bitcoin auf den Markt kam, war das Schürfen von Münzen ein relativ einfacher Prozess, der mit der Zentraleinheit (CPU) eines normalen Computers durchgeführt werden konnte.
Die ersten Miner konnten ihre PCs benutzen, um Bitcoin-Belohnungen zu verdienen. Das Netzwerk war klein, und der Schwierigkeitsgrad der kryptografischen Gleichungen für das Mining war niedrig, so dass es auch für den Durchschnittsnutzer zugänglich war.
Als sich jedoch immer mehr Miner dem Netzwerk anschlossen, verschärfte sich der Wettbewerb, und der Schwierigkeitsgrad stieg. Dies führte dazu, dass die Miner leistungsfähigere Hardware installierten, um sich einen Wettbewerbsvorteil im Mining-Prozess zu verschaffen.
Miner wechseln zu GPUs
Als die Schwierigkeit des Bitcoin-Minings zunahm, wechselten die Miner von Hardware mit CPUs zu Rigs mit Grafikprozessoren (GPUs). Grafikprozessoren sind besser für die parallele Verarbeitung geeignet, die der PoW-Algorithmus erfordert, und steigern die Mining-Effizienz im Vergleich zu CPUs.
Diese Umstellung markiert einen Wendepunkt in der Entwicklung der Bitcoin-Mining-Technologie und ermöglicht es den Minern, ihren Betrieb und ihre Rentabilität zu optimieren.
GPUs ermöglichen es den Minern, mehr Bitcoin in kürzerer Zeit zu schürfen und tragen zur Sicherheit des Netzwerks bei, indem sie die Rechenleistung für die Blockchain erhöhen. Mining-Pools, in denen Miner ihre Rechenressourcen bündeln, um ihre Chancen auf Belohnungen zu erhöhen, haben sich mit dem Wechsel zu GPUs ebenfalls durchgesetzt.
Spezialisierte Ausrüstung entsteht: FPGAs und ASICs
Während das GPU-Mining eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem CPU-Mining darstellte, dauerte es nicht lange, bis noch leistungsfähigere Hardware verfügbar wurde. Feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) und anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) tauchten 2013 als nächste Evolutionsstufe der Bitcoin-Mining-Technologie auf.
FPGAs und ASICs sind spezielle Hardware, die ausschließlich für das Bitcoin-Mining entwickelt wurde und daher effizienter ist als Grafikprozessoren. Sie können PoW-Berechnungen mit viel höherer Geschwindigkeit und geringerem Energieverbrauch durchführen. Die neueste Generation von ASICs bietet Hash-Raten von über 200 Terahashes pro Sekunde (TH/s) bei einem Stromverbrauch von etwa 20 Joule pro Terahash (J/T).
Mit der Einführung von ASICs ist das Mining zunehmend wettbewerbsfähig und ressourcenintensiv geworden, so dass es für einzelne Bitcoin-Enthusiasten immer unerschwinglicher wird. Große Mining-Pools dominieren inzwischen den Markt, wobei die Mining-Betriebe ihre Rechenleistung bündeln, um ihre Chancen zu erhöhen, konsistent Blöcke zu schürfen.
Laut einer CoinGecko Studie belaufen sich die durchschnittlichen Haushaltsstromkosten für einen Einzelschürfer zum Schürfen eines einzigen Bitcoins auf 46.291,24 $. Das sind 35 % mehr als der durchschnittliche Bitcoin-Tagespreis im Juli 2023 mit rund 30.000 $. Es würde etwa sieben Jahre dauern, den Prozess abzuschließen und rund 143 Kilowattstunden (kWh) pro Monat zu verbrauchen – das entspricht etwa einem Sechstel des Jahresverbrauchs eines typischen US-Haushalts im Jahr 2021.
Service Provider bieten Cloud-basiertes Mining an
Als Reaktion auf das Auftauchen großer Miner haben einige Dienstanbieter damit begonnen, Zugang zum Cloud-basierten Mining anzubieten, damit die Nutzer daran teilnehmen können, ohne teure Ausrüstung kaufen zu müssen.
Im Juni 2023 hat beispielsweise Binance – die nach Volumen größte Kryptowährungsbörse der Welt – einen abonnementbasierten Bitcoin Cloud Mining Service eingeführt. Der Dienst bietet mehrere verschiedene Produkte mit unterschiedlichen Laufzeiten und Stromkosten an, die jeweils eine andere Rendite bieten.
Andere Cloud-basierte Mining-Anbieter sind StormGain, ECOS, Hashing24 und BitDeer.
Künstliche Intelligenz optimiert die Leistung
Künstliche Intelligenz (KI) hat das Potenzial, Minern von Kryptowährungen zu helfen, ihre Berechnungsmethoden zu optimieren, um die Menge, die sie schürfen können, zu erhöhen.
Das britische Unternehmen Quantum Blockchain Technologies (QBT) hat beispielsweise KI-Algorithmen entwickelt, um die Effizienz von ASIC-Bitcoin-Minern zu steigern. QBT hat zwei algorithmische Suchmethoden entwickelt, von denen eine die Effizienz um 10 % verbessern könnte, während die andere die Wahrscheinlichkeit, dass ein Miner die Chance erhält, einen Block zu schürfen, um 260 % erhöhen könnte.
Das kurzfristige Ziel von QBT besteht darin, die Leistung kommerzieller ASIC-Chips zu verbessern, indem es Mining-Rigs mit KI-Software ausstattet. Langfristig will das Unternehmen Quantencomputer zum Mining von Bitcoin einsetzen und dabei eine SHA-256-Berechnungsmethode, Message Scheduling for Cryptographic Hashing ASIC (MSFCA), verwenden, die es derzeit entwickelt.
QBT reichte im Juli 2023 einen Patentantrag für diese Methode ein. MSFCA verarbeitet die Daten, die von nachfolgenden Blöcken auf der Bitcoin-Blockchain verwendet werden, vor, was die Anzahl der in den ASIC-Chips benötigten Logikgatter reduziert und damit deren Effizienz erhöht und den Energieverbrauch senkt.
Der Stablecoin Emittent Tether setzt KI auch beim Bitcoin-Mining ein und entwickelt ein spezielles Softwareprogramm namens Moria, um das Mining und den Betrieb mit erneuerbaren Energien mithilfe von Datenanalysen zu optimieren.
Die Software könnte die Leistung der eigenen Mining-Standorte von Tether verbessern. Das Unternehmen gab im Mai 2023 bekannt, dass es Ressourcen in die Energieerzeugung und den Start eines nachhaltigen Bitcoin-Mining-Betriebs in Uruguay investiert, und sagte im Juni, dass es sich an der ersten Runde einer neuen Initiative für erneuerbare Energien im Wert von 1 Milliarde US-Dollar in El Salvador beteiligt hat, um einen nachhaltigen Mining-Betrieb zu unterstützen.
Bitcoin-Miner investieren weiter
Die finanziellen Hürden für den Einstieg in den Bitcoin-Mining-Sektor sind hoch: Man benötigt einen Standort mit Zugang zu einer erschwinglichen und stabilen Energieversorgung sowie teure, fortschrittliche Hardware und Wartung. Aber das Mining kann eine hohe Rendite bringen.
Nach Angaben von Blockchain.com produzieren Bitcoin-Schürfer im Jahr 2023 pro Tag Bitcoin im Wert von 20 bis 30 Millionen Dollar. Dies deutet darauf hin, dass Miner ein beträchtliches tägliches Einkommen erzielen können, wenn sie über eine effiziente, kontinuierlich arbeitende Ausrüstung verfügen.
Trotz des Einbruchs des Bitcoin-Preises von seinem Allzeithoch bei 69.000 Dollar im November 2021 investieren die Bitcoin-Miner weiterhin in neue Anlagen.
Da eine höhere Effizienz und ein geringerer Energieverbrauch immer wichtiger werden – und da die nächste Halbierung der Blockbelohnungen im Jahr 2024 bevorsteht – suchen Miner nach Rigs, die ihre Leistung optimieren. Rig-Anbieter wie Bitmain und Canaan haben Pläne angekündigt, im Laufe des Jahres 2023 neue Produkte auf den Markt zu bringen.
Bitmain behauptet, dass sein kommendes Antminer S21 Pro Rig eine Hashrate von 250TH/s und eine Effizienz von 14,2J/T hat, während Canaan ein “branchenweit neu definierendes Produkt verspricht, das die Zukunft des Bitcoin-Minings prägen wird” und Minern hilft, die Herausforderungen des Halvings zu überstehen.
Berücksichtigung von Umweltaspekten
Da das Bitcoin-Mining immer umfangreicher und komplexer geworden ist, wurde es wegen seines hohen Energieverbrauchs kritisiert.
Groß angelegte Mining-Prozesse, insbesondere solche, die ASICs verwenden, verbrauchen große Mengen an Strom, was zu Bedenken hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen führt. Als Reaktion darauf haben sich einige Miner bemüht, erneuerbare Energiequellen zu nutzen, um ihren CO2-Fußabdruck zu verringern, während andere alternative Konsensmechanismen wie den Proof of Stake (PoS) erforscht haben, die weniger energieintensiv sind.
Große Mining-Firmen und Blockchain-Akteure wie Tether konzentrieren sich auf den Einsatz energieeffizienterer Mining-Ausrüstung und investieren in erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windenergie, um den Kohlenstoff-Fußabdruck des Mining-Prozesses zu verringern und seine Nachhaltigkeit zu erhöhen.
Diese Bemühungen unterstreichen die wachsende Erkenntnis innerhalb der Blockchain- und Kryptowährungsbranche, wie wichtig es ist, den technologischen Fortschritt mit ökologischer Verantwortung in Einklang zu bringen. Dies zieht auch umweltbewusste Investoren an, die über die Auswirkungen des Kryptowährungs-Minings besorgt sind.
Die Schlussfolgerung
Die Einführung neuer Technologien hat entscheidend dazu beigetragen, dass sich die Branche von einzelnen Hobbyschürfern zu großen Unternehmen entwickelt hat und wettbewerbsfähiger geworden ist. Das Bitcoin-Mining hat sich seit seinen Anfängen erheblich weiterentwickelt, und mittlerweile gibt es ganze Serverfarmen und Rechenzentren, die sich ausschließlich dem Mining widmen.
Laut Blockchain.com liegt die weltweite Bitcoin-Mining-Hashrate derzeit bei fast 400 Exhashes (EH), wovon ein erheblicher Teil auf Großschürfer entfällt. Dies unterstreicht die wachsende Attraktivität des Bitcoin-Minings aus finanzieller Sicht und steht im Einklang mit der zunehmenden Akzeptanz von Kryptowährungen als Mainstream-Investmentanlage.
Weitere wichtige Kryptoakteure könnten als Miner oder Anbieter von Mining-Dienstleistungen in den Mining-Sektor einsteigen, wie wir es bei Binance und Tether gesehen haben. Und es werden wahrscheinlich weitere technologische Innovationen auftauchen, da die Miner nach neuen Wegen zur Effizienzsteigerung suchen, was das Wachstum der Mining-Branche in den kommenden Jahren vorantreiben wird.
