Bitcoin Mining bezeichnet das Schürfen von Bitcoins.

Der Begriff Mining umfasst im Allgemeinen jene Tätigkeit, durch die in einem Proof-of-Work System ein Konsens geschaffen wird. Gemeinhin wird damit der Prozess der Erstellung von Bitcoins bezeichnet. Tatsächlich handelt es sich jedoch - technisch gesprochen - um einen Prozess, durch den die Kontinuität des Systems durch das Erstellen von Transaktionsblöcken gewährt bleibt.

Wir beantworten Dir folgende Fragen:
  • Was ist Bitcoin Mining?
  • Wie funktioniert Bitcoin Mining eigentlich?
  • Wie hoch ist der Energieverbrauch und der Anteil erneuerbarer Energiequellen?
  • Welche Rolle spielen Nodes beim Bitcoin Mining?
  • Wie hoch sind die Kosten beim Mining?
  • Lohnt sich Bitcoin Mining überhaupt?

Was ist Bitcoin Mining? - Definition und Erklärung

Mining (auf Deutsch: "schürfen") ist die Tätigkeit, mit der in Blockchains die Kontinuität des Systems durch Verifikation, Erstellen und Hinzufügen neuer Transaktionsblöcke gewährt wird.

Anders ausgedrückt: Die Realität oder Existenz der Blockchain wird in regelmäßigen Abständen bestimmt und von Teilen des Netzwerks als richtig anerkannt. Dieser Prozess geht mit massiven Investitionen in Hardware und einem enormen Stromverbrauch einher.

Wissenschaftliche Studien zum Bitcoin Mining und dem Energieverbrauch

Studien zum Bitcoin-Mining, etwa von Nature Sustainability oder Stiftung Neue Verantwortung, belegen, dass das Bitcoin-Mining Ende 2018 etwa so viel Strom verbrauchte, wie in ganz Dänemark, einem Land mit etwa sechs Millionen Einwohnern, verbraucht wird.

Federführend im Bereich der Datenanalyse und wissenschaftlichen Studien zum Thema Bitcoin Mining ist die University of Cambridge. Das Cambridge Center for Alternative Finance, kurz CCAF, hat mit dem Cambridge Bitcoin Energy Consumption Index einen eigenen Index geschaffen, der regelmäßig aktualisiert wird und den Strom- bzw. Energieverbrauch von Bitcoin aufzeigt.

Im September 2020 veröffentlichten Blandin, Dr. Pieters, Eisermann et al. eine Studie mit dem Titel “3rd Global Cryptoasset Benchmarking Study”, die unter anderem den Energieverbrauch sowie die Energiequellen beim Bitcoin Mining analysiert hat.

Bitcoin Energieverbrauch und Anteil regenerativer Energien
39 Prozent beträgt der Anteil erneuerbarer Energien an der Bitcoin Hashrate

Nach den Erkenntnissen der Studie stammen 39 Prozent der gesamten Hashrate aus erneuerbaren Energien. 76 Prozent der Miner nutzen jedoch erneuerbare Energien zumindest in Teilen, um Strom für die Mining-Geräte zu erzeugen.

Bitcoin Mining und Halving: Das Angebot an BTC

Der Prozess des Minings wird von Minern nach bestimmten Regeln durchgeführt. Diese Regeln stehen im Protokoll der Blockchain und betreffen die Zusammensetzung eines Blockes, die Frequenz für die Erstellung neuer Blöcke, den Konsensalgorithmus sowie die Entlohnung der Miner.

Aus der Perspektive des Minings können Bitcoins sohin als Recheneinheiten betrachtet werden, weil beim Mining der Nummernkreis eines Codes um 12,5 Bitcoins fortgeschrieben wird.

Beim Mining wird sohin ein Nummernkreis eines Codes fortgeschrieben, es geht also, vereinfacht gesagt, um ein Addieren von Zahlen. Diese Zahl halbiert sich beim Bitcoin Halving alle 210.000 Blocks bzw. etwa alle vier Jahre. Für das Mining ist daher ein mathematisches Maximum vorgegeben, das laut Bitcoin-Protokoll bei 21 Millionen BTC liegt.

Dies ist der wesentliche Unterschied zu Zentralbankgeld, da Münzen oder Banknoten theoretisch unbegrenzt hergestellt und ausgegeben werden können. Bei der dezentralisierten Bitcoin-Blockchain ist dies nicht der Fall.

Wie funktioniert Bitcoin Mining?

Die Tätigkeit des Minings wird oft falsch interpretiert.

Tatsächlich schürfen Bitcoin Miner nichts, bauen nichts ab und erstellen auch keine Bitcoins, wie gemeinhin unterstellt wird. Vielmehr werden Miner dafür vergütet, dass sie in einem dezentralen System zur Konsensbildung beitragen.

Dies ist für Privatpersonen auf zwei Arten möglich:
  • Miner investieren ins Cloud Mining, oder
  • Miner investieren in Hardware, um selber zu Hause zu "schürfen"

Bitcoin Protokoll: Die Grundlage für Mining

Der Mechanismus des Minings folgt bestimmten Regeln. Das ist notwendig, weil das Charakteristikum der Einzigartigkeit der Blockchain wenig kompatibel mit der Tatsache sein kann, dass mehrere Miner gleichzeitig unterschiedliche Blöcke zusammenstellen, die unterschiedliche Transaktionen erhalten.

Aus diesem Grund gibt es einen Mechanismus, damit in einer vorgeschriebenen Frequenz der nächste Block von nur einem einzigen Miner zur Blockchain hinzugefügt wird. Dieser Mechanismus wird durch das Bitcoin Protokoll festgelegt.

Konkret bedeutet das, dass in einem Prozess festgelegt wird, wer zu einem bestimmten Zeitpunkt "das Recht hat", den jeweiligen Block zu erstellen.

Proof-of-Work Konsensalgorithmus beim Bitcoin Mining

Durch denselben Prozess wird auch bestimmt, wie der Konsens festgelegt wird. Bei diesem Prozess handelt es sich um einen Konsensalgorithmus, der als "Proof-of-Work" bezeichnet wird. Das Ziel hierbei ist es bei gegebener Dezentralität, effizient, kostengünstig und schnell einen Konsens auf einer Blockchain zu erreichen.

In einem dezentralisierten System wie der Blockchain muss der Konsensalgorithmus über bestimmte Eigenschaften verfügen, konkret:
  • es dürfen keine widersprüchlichen Informationen verbreitet werden
  • Mining muss gewisse Kosten verursachen, damit nicht jeder Miner werden kann
  • Mining muss finanzielle Anreize mit sich bringen, sodass sich so viele Miner wie möglich und nötig an der Mining-Tätigkeit beteiligen

Insbesondere sorgt die Notwendigkeit der Arbeit, also das Einbringen von kostenintensiver Leistung dafür, dass sich Mining zu einem Wettbewerb entwickelt, bei dem Effizienz eine große Rolle spielt. Ferner resultiert der Proof-of-Work Konsensalgorithmus in einer spieltheoretischen Komponente, da sich das Bitcoin Mining für die Miner als profitabel erweisen muss, um einen Anreiz für die Investitions- und Wartungskosten zu schaffen.

Die Rolle von Bitcoin Nodes beim Mining

In der Blockchain sind sodann drei Arten von Beteiligten vorhanden. Zum einen sind dies (1) die Nutzer, die die überwiegende Mehrheit der Teilnehmer bilden und Geld oder Daten empfangen oder senden wollen. Sie sollen das System nutzen, ohne sich mit dessen Struktur zu beschäftigen und bezahlen dafür Gebühren. Zum anderen sind dies (2) die Knoten, die Informationen von Nutzern empfangen, verifizieren und weiterleiten. Knoten sind wichtig, weil sie die gesamte Blockchain speichern und so den dezentralisierten Aspekt des Systems gewährleisten.

Die dritte Teilnehmergruppe sind sodann (3) die Miner. Sie verifizieren und prüfen unter Beachtung des Protokolls der Blockchain und des Konsensalgorithmus Transaktionen, die die Nutzer an das Netzwerk senden. Als Vergütung erhalten sie die Gebühren von jeder Transaktion sowie eine feste Entlohnung pro Block.

Grundsätzlich kann ein Teilnehmer alle Rollen übernehmen. In der Praxis sind die Teilnehmer jedoch auf eine oder maximal zwei Rollen beschränkt.

CPU-Mining, GPU-Mining und ASIC-Mining im Überblick

Technisch gibt es drei Arten von Mining. Beim CPU-Mining wird der Zentralprozessor des Computers verwendet, um Blocke zusammenzustellen. Beim GPU-Mining wird die Grafikkarte des Computers fürs Mining genutzt. Beim ASIC-Mining werden speziell entwickelte Prozessoren verwendet, die ausschließlich für Mining genutzt werden (können).

Während Bitcoin Mining in der Anfangszeit noch durch die Nutzung der Computer-CPU möglich war, hat die ansteigende Komplexität dazu geführt, dass das CPU-Mining für Bitcoin nicht mehr profitabel ist.

Was heißt Bitcoin Difficulty?

Dieser Anstieg der Komplexität begründet sich mit der sogenannten Bitcoin Difficulty. Hierbei handelt es sich um einen vierzehntätigen Mechanismus zur Anpassung der Bitcoin Hashrate. Die Anpassung der Difficulty erhöht die Komplexität der zu lösenden Aufgaben für die Miner. Diese Anpassung führt dazu, dass trotz steigender Hashrate, also erhöhter Rechenleistung, nur alle zehn Minuten ein Block getroffen wird.

Um Bitcoins zu minen, werden mittlerweile die spezialisierten ASIC-Mining Geräte verwendet.

Entwicklung der Bitcoin Mining Difficulty seit 2009
Entwicklung der Bitcoin Mining Difficulty seit 2009

Aktuell können Nutzer noch Ethereum mit GPU-Mining schürfen, wobei dieser Prozess mit der Umstellung auf den Proof-of-Stake Algorithmus und Ethereum 2.0 obsolet wird.

Lohnt sich Bitcoin Mining? - Verdienst und Kosten

Mining gilt als ungemein lukrativ.

Jeden Tag werden in etwa sechzigzehn Millionen Dollar automatisch ausgeschüttet, wenn man von einem Bitcoin Kurs von 65.000 US-Dollar ausgeht. Das Mining-Geschäft boomt so sehr, dass Unternehmen wie Samsung beispielsweise Prozessoren anbieten, die ausschließlich diese Tätigkeit ausführen.

Dabei darf jedoch nicht übersehen werden, dass Mining auch mit Kosten verbunden ist. Konkret handelt es sich um Energie-, Anschaffungs-, und Instandhaltungskosten, die in verschiedenen Ländern in unterschiedlicher Höhe anfallen.

Bitcoin Mining in Deutschland: Kosten und Rentabilität

Wie profitabel ist Mining in Deutschland nun tatsächlich?

Die Frage lässt sich auf den ersten Blick nur unbefriedigend beantworten, denn: Es kommt darauf an. Ganz grundsätzlich ist zu beachten, dass die Rechenleistung von Mining Pools sehr hoch ist.

Als Mining Pool bezeichnet man einen Zusammenschluss von Minern.

Die vier wichtigsten Mining Pools des Bitcoins stellen über 51 Prozent der Hashrate und ihre Rechenleistung wird immer größer.

Verteilung der Bitcoin Hashrate im November 2021
Verteilung der Bitcoin Hashrate im November 2021

Wer nun mit dem Mining beginnt, hat aus diesem Grund immer weniger Chancen, sich an dieser Tätigkeit zu beteiligen und damit Geld zu verdienen. Eine wesentliche Hürde sind die Anschaffungskosten von mehreren Tausend Euro, um leistungsfähige und vor allem konkurrenzfähige Hardware zu kaufen.

Hinzu kommen Stromkosten, die in Deutschland deutlich höher sind als in anderen Teilen der Welt.

Mining-Investoren sideln sich in der Regel in kalten Regionen an, um so wenig Strom wie möglich für die Kühlung der Computer zu verbrauchen. Beliebt sind Island, Schweden, Kanada oder Nordchina.

Da sowohl der Stromverbrauch beim Mining als auch die notwendige Rechenleistung und der Verschleiß der Hardware stetig ansteigen, ist Mining nur in Ländern mit sehr geringen Energiepreisen und vergleichsweise niedrigen Produktpreisen rentabel.

Deutschland fällt mit seinen extrem hohen Stromkosten daher nicht unter die rentablen Ländern.

Dies liegt daran, dass in vielen Fällen die Kosten nicht durch die Erträge gedeckt werden können.

Zum Vergleich: Laut Statistia hatte Deutschland im Jahr 2020 in einem weltweiten Vergleich ausgewählter Länder den höchsten Strompreis (0,39 USD pro Kilowattstunde). Auf den drei vorletzten Plätzen lagen Norwegen (0,1 USD), China (0,08 USD) und Russland (0,06 USD).

Bitcoin Mining im Ausland

Weltweit gibt es etwa circa zehn Mining Pools, die innerhalb einer Woche mindestens einen Bitcoin Block erzeugt haben. Die ehemals chinesischen Pools laut blockchain.com etwa 55 Prozent der gesamten Netzwerk-Hashrate.

Blickt man auf die Auswertungen des Cambridge Center for Alternative Finance sind die USA mit einem Beitrag von 35,4 Prozent aktuell das führende Land für Bitcoin Mining. Durch die Neuausrichtung der Bitcoin Miner nach dem Rückzug in China hat sich eine stärke Distribution der Hashrate ergeben.

Nach den USA folgen die Länder Kasachstan (18,9 Prozent), Russland (11,3 Prozent) und Kanada (9,2 Prozent).

Entwicklung der Bitcoin Hashrate nach Anteil pro Land
Entwicklung der Bitcoin Hashrate pro Land

Alle genannten Länder verfügen über Strompreise, die zum Teil weitaus niedriger sind, als jene in Deutschland. Die geographische Lage der Länder ermöglicht außerdem die Nutzung regenerativer Energien und kompetitiver Strompreise

Die häufigsten Fragen zum Bitcoin Mining

Zum Abschluss klären wir noch die häufigsten Fragen zum Bitcoin Mining.

  • Welche Grafikkarten eignen sich für Bitcoin Mining?

    Bitcoin Mining ist sehr energieintensiv, weshalb es de facto nicht mehr profitabel ist, hierfür Grafikkarten zu nutzenbenutzen. Zwar bringen Hersteller wie Nvidia oder Radeon Grafikkarten auf den Markt, die für Mining geeignet sind, diese werden jedoch für das Altcoin Mining verwendet. Aktuell können Nutzer noch GPU-Mining für Ethereum durchführen, wobei dieser Prozess ab 2022 endet.
  • Wie hoch ist der Verdienst beim Mining?

    Der Verdienst beim Mining hängt von der zur Verfügung gestellten Rechenleistung ab. Je mehr Leistung einzelne Miner in einen Mining Pool einbringen, desto höher ist der Anteil an Bitcoin, die den Minern ausgezahlt wird.

    Je größer ein Mining Pool ist, desto geringer fällt der Verdienst für den einzelnen Miner aus. Wie hoch der jeweilige Anteil ist, kann mit Hilfe eines der im Internet kursierenden Bitcoin Mining Calculators berechnet werden.

  • Was ist Bitcoin Cloud Mining?

    Beim Bitcoin Cloud Mining nutzt der Miner nicht seine eigene Hardware, sondern ihm zur Verfügung gestellte Server, die er selbst mietet. Aus der Perspektive des Miners entfallen somit Anschaffungs-, Wartungs-, und natürlich auch Stromkosten.

    Systeme in der Vergangenheit haben jedoch gezeigt, dass Cloud Mining nicht über eine mittelfristige Zeit rentabel funktioniert hat. Wir raten unseren Lesern daher absolut von Cloud Mining ab.

  • Was ist ein Bitcoin Mining Pool?

    Mining Pools sind Zusammenschlüsse von vielen Minern. Die Miner teilen die geschürften Bitcoins untereinander auf. Jeder Miner erhält Anteile entsprechend seiner Rechenleistung. Die größten Pools sind Antpool, Btc.com und Slushpool.
  • Gibt es deutsche Mining Pools?

    Nein. Alle großen, am Markt relevanten Mining Pools finden sich im Ausland. Den größten Anteil an der Bitcoin Hashrate hat der Mining Pool. Darauf folgt der F2-Mining Pool und ViaBTC.