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Blockchain in der Integrierten Energiewende

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Stabilität und

Stabilität und Verfügbarkeit Öffentliche Kryptonetzwerke befinden sich in Gemeinschaftsbesitz und sind mittels digitaler Währungen betriebene digitale Dienste. 54 Private Kryptonetzwerke unterscheiden sich durch die optionale Zugangsbeschränkung und werden häufig auf privaten Rechnernetzwerken gehostet. Darüber hinaus ist selbst die Implementierung digitaler Währungen für das Ausführen von Smart Contracts nicht zwingend. Gemein ist aber allen Varianten von Distributed-Ledger-Technologien die Erbringung eines digitalen Dienstes über Rechnernetze. Deren Stabilität und Verfügbarkeit hängt von einer ganzen Reihe von Faktoren ab. Tabelle 1 listet die Stabilität der untersuchten Kryptonetzwerke auf. 55 Laut Ethereum Foundation existiert beispielsweise für Ethereum nicht mal die Möglichkeit einer sogenannten Downtime, also einem Zustand, in dem das Netzwerk nicht zur Verfügung steht. Da das verteilte System Ethereum auf sehr vielen Fullnodes laufe, seien der Zugang und die Nutzung der Plattform stets gesichert. 56 Der Ausfall einzelner Knoten erlaube stets den weiteren Betrieb des Netzwerks. 57 Gar erfolgreiche Sicherheitsangriffe (zum Beispiel DDoS) werden ausgeschlossen. Google-Server hingegen hatten bereits Ausfallzeiten aufzuweisen, sodass zum Beispiel der Zugriff auf den E-Mail-Dienst zeitweise nicht möglich sein kann. Vor dem Hintergrund der zuvor erwähnten zentralisierten Mining-Struktur bei Ethereum ist allerdings nicht auszuschließen, dass ein Staat über die Steuerung des nationalen Internetzugangs die Verfügbarkeit eines Kryptonetzwerks unmittelbar beeinflussen kann. Wirtschaftlichkeit Kryptonetzwerke erbringen digitale Dienstleistungen, diese verursachen Kosten und von den Nutzern wird deshalb ein Preis verlangt. Die Überweisung eines Geldbetrags mittels der digitalen Währung Bitcoin erfordert beispielsweise, dass die Bestätigung der Transaktion mittels einer Gebühr bezahlt wird. Smart-Contract-Plattformen wie Ethereum erbringen als Dienstleistung das Aufsetzen und Interagieren von Smart Contracts, also von autonomen ablaufenden Programmen. Diese nutzen die Rechenkapazitäten der angeschlossenen Knoten im Sinne einer Virtuellen Maschine. Da der im Ethereum-Netzwerk verwendete Proof-of- Work-Mechanismus für die Bestätigung einer Transaktion und damit für ihren Ablauf rechenintensive Operationen vorsieht, sind hohe Investitionen für die Anschaffung und die energieintensive Nutzung der notwendigen Hardware erforderlich. Die Netzwerkknoten tragen damit zunächst die Betriebs- und Investitionskosten für die Ausführung dieser Programme. Sie werden hierfür durch eine entsprechende Nutzungsgebühr entschädigt, die die Nutzer pro Transaktion zu entrichten haben. Steigt allerdings der Außenwert der Kryptowährung des Netzwerkes stark an, wie bei Ethereum in 2017 geschehen, dann kann die Gebühr für die Ausführung von Smart Contracts prohibitiv werden. Bei privat betriebenen Blockchains, die den Konsensmechanismus Proof of Authority verwenden, entfällt der rechenaufwendige Prozess des Rätsellösens (PoW). Folgerichtig entstehen für die Validierung von Transaktionen lediglich IT-Kosten, die vergleichbar sind mit üblichen IT-Anwendungen. Die Blockchains selbst können bei Bedarf vollständig auf externen Rechnernetzwerken gehostet und nach Nutzung bezahlt werden. Energieverbrauch Bei Proof-of-Work-Blockchains wie Bitcoin und Ethereum stehen Validatoren im Wettbewerb um die Lösung eines kryptografischen Rätsels, welches zunehmend schwieriger wird. In der Folge steigt der Energieverbrauch dieser Kryptonetzwerke nicht nur mit zunehmender Nutzerzahl, sondern auch pro Transaktion. Im Jahr 2018 titelte eine Veröffentlichung in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature Climate Change bedrohlich: „Bitcoin emissions alone could push global warming above 2°C.“ 58 Die Autoren extrapolierten Wachstumsraten der Bitcoin-Nutzung sehr vereinfachend in die Zukunft und trafen insgesamt einige Annahmen, 54 Vgl. Kapitel 3 in Teil A 55 Einige der aufgeführten Kryptonetzwerke sind noch in der Erprobung. Es können daher nur Vermutungen zur Stabilität geäußert werden. 56 https://www.ethereum.org 57 Ethereum ist „Byzantine fault tolerant“, ebenda 58 Mora et al. (2018) 98 – Teil B.1

die stark kritisiert wurden. 59 Realistischer erscheinen Schätzungen, die den Stromverbrauch der Bitcoin-Blockchain in 2018 auf 0,1% des weltweiten jährlichen Stromverbrauchs schätzten. 60 Diese ca. 20 TWh sind bei einem weltweiten Jahresverbrauch von 20.000 TWh immer noch erschreckend hoch, allerdings weit davon entfernt, das Weltklima allein zu bedrohen. 61 Je nach verwendeter Berechnungsmethode schwankt der geschätzte absolute Jahresstromverbrauch der Bitcoin-Blockchain zwischen 1 TWh und 67 TWh. 62 Dies entspricht oder übertrifft den Jahresstromverbrauch von Ländern wie Dänemark, Österreich oder Tschechien. Eine der Ursachen für die großen Abweichungen ist die dezentrale Struktur öffentlicher Blockchains. Es ist nicht bekannt, welche Rechner die Nutzer und die sogenannten Miner einsetzen, deshalb müssen bezüglich der eingesetzten Hardware Annahmen getroffen werden. Die Bedeutung des Energieverbrauchs von Kryptonetzwerken ist insgesamt aus verschiedenen Gründen zu relativieren. Mit dem erheblichen Kursverfall der Kryptowährungen von Januar bis Dezember 2018 sind die bedrohlichen Schätzungen zu Wachstumsraten der Bitcoin-Blockchain obsolet geworden. Weiter hat die Ethereum Foundation verkündet, einen Wechsel vom Konsensmechanismus Proof of Work zu Proof of Stake zu unterstützen. In der Folge würde es bei Ethereum keinen sogenannten Block Reward (Entlohnung der Miner), sondern nur noch eine Transaktionsgebühr geben. Der Stromverbrauch pro Transaktion sollte infolgedessen etwa vergleichbar werden mit Internetanwendungen wie beispielsweise eine Suchanfrage bei Google Maps. In Tabelle 1 sind eine Reihe von öffentlichen Blockchains wie EOS, Cardano oder NEO aufgeführt, die weitere energieeffiziente Konsensmechanismen nutzen. Private Blockchains und einige öffentliche Kryptonetzwerke wie die Energy Web Chain der EWF verwenden Proof-of-Authority-Konsensmechanismen, die auf kontrollierbaren Rechnernetzen gehostet werden und damit ebenfalls weit entfernt sind vom Energieverbrauch der Proof-of-Work-Systeme (vgl.Tabelle 1). Interoperabilität Die Entwicklungsgeschwindigkeit von Kryptonetzwerken ist in der aktuellen Phase sehr hoch. Damit einher geht eine starke Diversifizierung von Protokollen sowie kryptografischen Verfahren und Interoperabilität zwischen Blockchains besitzt für Blockchain-Entwickler (noch) keine hohe Priorität. 63 Entsprechend schwer erweist sich 2019 die Interaktion zwischen einzelnen Blockchains. 64 Als interoperabel gelten Informationssysteme, wenn Informationen zwischen ihnen geteilt und Operationen grenzübergreifend durchgeführt werden können. Nutzer von interoperablen Blockchains können sich beispielsweise Kryptoassets wie eine Währungseinheit oder Besitzrecht zusenden oder Smart Contracts zwischen zwei Blockchains interagieren lassen. Wenn heute ein Bitcoin in das Ethereum-Netzwerk geschickt werden soll, dann muss es zuvor in einer Tauschbörse in Ether gewechselt werden. Die verschiedenen Dimensionen der Zusammenarbeit, das heißt, die Fragen, wie erstrebenswert welche Tiefe der Interaktion ist sowie welche Interoperabilitätsverfahren und konkreten Instrumente vorliegen, werden zunehmend erörtert. 65 Auch über die Möglichkeiten und Grenzen sowie den Stand klassischer Standardisierungsaktivitäten über Gremien gibt es erste Überblicke. 66 Governance Der Begriff Governance im Kontext von Kryptonetzwerken beschreibt im engeren Sinne, wie Entscheidungen in einem dezentralen System getroffen werden. Da es bei öffentlichen Blockchains weder geschäftsführende Verantwortliche noch eine zentrale Verwaltungsinstanz gibt, müssen Entscheidungen im Konsens der Teilnehmer einer Blockchain erzielt werden. 67 Diese Entscheidungen werden notwendig, um Programmierfehler zu beheben, Verbesserungen des Blockchain-Protokolls (Software) durchzuführen und Schäden nach Angriffen zu reparieren. 68 Um abweichende Interessen zwischen den Teilnehmern in Übereinstimmung zu bringen, sind entsprechende Regeln und Anreizmechanismen im Blockchain-Protokoll sowie in Form von externen Institutionen 59 Vgl. Vries (2018) 60 Vgl. Jones (2018), Vries (2018), digiconomist.net (2019) 61 Jones (2018) 62 Weese (2017) 63 Merz (2019), S. 128 64 Maijer (2016) 65 Vgl. Beyer (2018), Bridgwater (2018) 66 Merz (2019), S. 128 ff. 67 Tan (2018) 68 Steis (2018) Teil B.1 – 99

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