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19.09.2017

Grundwissen: (Krypto-)Mining – einfach erklärt

Wieder einer dieser Krypto-Begriffe: Beim "Mining" werden Bitcoins und Co "geschürft", heißt es. Der Brutkasten erklärt für Einsteiger die Grundzüge.

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✨ AI Kontextualisierung

Mit dem Kryptowährungs-Boom erlebt auch das Mining gerade einen Hype. Der Begriff kommt aus dem Bergbau – das (Gold-)Schürfen wurde zum Namensgeber. Immer wieder liest man dazu, dass Miner Bitcoins erzeugen. Ganz so einfach ist es jedoch nicht.

Anmerkung: Dieser Beitrag erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Die Erklärungen sind eine starke Vereinfachung der komplexen Materie Mining. Ziel ist es, „Normalverbrauchern“ prinzipiell verständlich zu machen, was bei dem Vorgang passiert. Das tun wir anhand des bekanntesten Nutzungsbeispiels: Bitcoin.

+++ Die Wurzeln von Bitcoin (Teil I): Geeks, Punks und Rebellen +++

Der „Abbau“ wird immer schwieriger

Eine Goldader: Stößt man auf sie, kann man üblicherweise zunächst mit relativ wenig Aufwand an relativ viel Gold kommen. Nach einiger Zeit ist die Stelle mit der größten Golddichte jedoch ausgeschürft. Es gibt im Berg zwar noch weiteres Gold, aber der Aufwand, es abzubauen wird größer. Diese Erfahrung aus dem Bergbau steht metaphorisch hinter dem Krypto-Mining. Konnte in der Anfangszeit von Bitcoin nach 2009 noch jeder mit seinem Heim-PC Bitcoins „schürfen“, braucht es heute eine enorme Rechenleistung (und massiven Stromverbrauch) um Mining sinnvoll zu betreiben. In Billigstrom-Ländern, allen voran China, gibt es daher mittlerweile riesige Rechenzentren zu diesem Zweck, sogenannte „Mining-Farmen“.

Aber wie funktioniert Mining überhaupt?

Um zu verstehen, warum Bitcoin-Mining immer aufwändiger wird, muss man zunächst wissen, was beim Mining überhaupt passiert. Denn anders, als häufig vereinfachend beschrieben wird, erzeugt man dabei keine Bitcoins. Sondern?

Der Deal: Bitcoin gegen Hash

Damit sich die Bitcoin-Blockchain, und damit das ganze System, betreiben lässt, müssen die einzelnen Blocks – Listen der getätigten Transaktionen – wenn sie „voll“ sind, abgeschlossen und „versiegelt“ werden (Eine vereinfachte Erklärung zu Blocks gibt es hier). Dazu wird die Information eines gesamten Blocks zu einem einzelnen Code, einer komplexen Zeichenkombination, zusammengerechnet, der deutlich weniger Speicherplatz benötigt – ein sogenannter Hash. Die Liste dieser aufeinanderfolgenden Hashs ist dann die eigentliche Blockchain. Miner übernehmen genau diese Rechenleistung: Sie errechnen die Hashs und werden dafür vom System mit neuen, bisher nicht dagewesenen, Bitcoins belohnt. Mehrere Miner können gleichzeitig an einem Block arbeiten.

Und warum wird Bitcoin-Mining immer aufwändiger?

Die Vorherbestimmung des Satoshi Nakamoto

Dass das so ist, ist seit dem Start von Bitcoin 2009 vorherbestimmt. Bitcoin-Erfinder Satoshi Nakamoto (ein Pseudonym – mehr Information dazu gibt es hier) legte nämlich, wohl in der Annahme, dass die Kryptowährung stark wachsen wird, bestimmte Regeln fest. So ist die Anzahl an Bitcoins, die jemals entstehen können, mit 21 Millionen beschränkt. (Momentan gibt es bereits rund 16,5 Millionen Bitcoins.) Zu Beginn sollten in großer Frequenz neue Bitcoins auf den Markt kommen. Daher gab es am Anfang für Miner 50 Bitcoins pro abgeschlossenen Block. Im Algorithmus ist jedoch festgelegt, dass sich diese Zahl alle 210.000 Blöcke halbiert, sodass mit der Zeit immer weniger neues Krypto-Geld in den Markt gelangt. Derzeit gibt es nur mehr 12,5 Bitcoins pro abgeschlossenem Block.

+++ Die Wurzeln von Bitcoin (Teil 2): Von der Donaumonarchie bis zur Blockchain +++

Der Hash wird immer komplexer

Das ist aber nicht der einzige Grund. Ein weiterer ist für die Miner sogar noch deutlich relevanter. Eigentlich erfordert ein Hash nämlich nicht allzu viel Rechenleistung. Am Anfang reichte ja auch ein Heim-PC aus. Schließlich geht es (im Falle von Bitcoin) darum, einen Megabyte (1 MB) Information (die Größe eines Blocks) zu vercoden. Tatsächlich wird die Anforderung an die Komplexität eines Hashs vom Algorithmus konstant künstlich erhöht. Das geht dann eben so weit, dass inzwischen die besagten riesigen Mining-Farmen für wirklich lukratives Mining notwendig sind. Momentan werden rund 1700 Bitcoins am Tag „geschürft“. Das ergibt sich daraus, dass etwa alle zehn Minuten ein Block zu je 12,5 Bitcoins Belohnung abgeschlossen wird. Diese Zahl wird, durch den Algorithmus vorgegeben, weiter sinken.

Also kann ich als Privatperson nicht (mehr) minen?

Selber minen – Ertrag vs. Stromkosten

Auch wenn die Anforderungen stetig steigen – noch kann man auch als Privatperson dabei sein. Das liegt daran, dass mehrere Miner zugleich an einem Block arbeiten können und die Belohnung anteilsmäßig verteilt wird. Einzelne Miner treten dazu auch sogenannten „Mining Pools“ bei. Die haben den Vorteil, dass der Mining-Ertrag berechenbarer und regelmäßiger wird. Entsprechende Anbieter verlangen dafür aber Gebühren. Wichtig bei einem privaten Mining-Rechner ist vor allem die Leistung der Grafikkarte. Natürlich gibt es von mehreren Anbietern zahlreiche spezialisierte Produkte, die entsprechend effizient sind. Dennoch ist das Verhältnis von Stromkosten zu Mining-Ertrag, vor allem in Ländern wie Österreich, mit relativ hohen Stromkosten, nicht (mehr) sehr befriedigend.

Cloud Mining – umstrittene Geldanlage

Aus diesem Grund haben sich einige Anbieter, auch hierzulande, mittlerweile auf sogenanntes „Cloud-Mining“ spezialisiert. Dabei betreiben sie eine Mining-Farm und verkaufen Rechenleistung an Individualkunden. Für Nutzer verhält es sich damit also wie mit einer Geldanlage. Kritiker streichen dazu allerdings heraus, dass das System für Kunden nur lukrativ sein kann, solange die Kryptowährungen im Wert steigen. Doch auch dann steige man letztlich besser aus, wenn man statt in Cloud Mining direkt in die Währung investiert.

+++ Grundwissen: Die Blockchain – einfach erklärt +++

Disclaimer: Dieser Beitrag entstand in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW) der Republik Österreich.

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Auch wenn die Debatte rund um den Klimawandel bekanntlich nicht geradlinig verläuft: Industrieunternehmen auf der ganzen Welt haben sich teils mehr, teils weniger ambitionierte Ziele in der CO₂-Reduktion gesetzt. Die Emission des Treibhausgases kann aber nicht in allen Industrien tatsächlich vermieden werden. Überall, wo der CO₂-Ausstoß unweigerlich zum Prozess dazugehört, braucht es andere Lösungen. An einer davon arbeitet das Wiener Startup sequestra – brutkasten berichtete bereits mehrmals.

CO2-Abbindung trifft Recycling

„Wir entwickeln Technologien, mit denen man CO₂ stabil in mineralischen Reststoffen oder auch Primärmaterialien abbinden kann“, erklärt Co-Founder und CEO Lukas Höber im Gespräch mit brutkasten. Dabei setzt sequestra auf Abfallprodukte, etwa Schlacken, Aschen, Bauschutt oder Bergbauabfälle. „Die enthalten oft mineralische Verbindungen, die CO₂ stabil abbinden können. Das sind vor allem Calcium- und Magnesiumverbindungen“, so der Gründer. Diese Stoffe nutzt sequestra in seinen Reaktoren. Das nach dem Prozess verbleibende Material soll dann nicht einfach deponiert, sondern zurück in den Kreislauf geführt werden, etwa im Straßenbau oder der Betonindustrie.

Weltweit einzigartiges Labor bereits im Einsatz

Das ist der Plan. Denn noch stehen keine sequestra-Anlagen bei Industriekunden – so weit will man Ende 2027 sein. Schon jetzt betreibt das Startup allerdings ein weltweit einzigartiges Labor, in dem Stoffe auf die Nutzbarkeit zur CO₂-Abbindung untersucht werden können – brutkasten berichtete. „Firmen aus der ganzen Welt schicken uns bereits ihr Material und wir prüfen es“, sagt Höber.

Das Labor von sequestra ist weltweit einzigartig. | © sequestra

Patentschutz mit Unterstützung der Austria Wirtschaftsservice (aws)

Die technologischen Prozesse, die sequestra für all das nutzt, sind komplex. Und sie sind weltweit einzigartig. Gleichzeitig forschen Mitbewerber auf der ganzen Welt an derartigen Lösungen. Der Schutz der IP durch Patente liegt also auf der Hand. „Wir haben bislang drei Patente angemeldet, bei einem vierten sind wir momentan im Prozess“, erzählt Höber. Dabei wird sequestra auch von der Austria Wirtschaftsservice (aws) unterstützt.

Konkret nutzte das Startup zum einen die Förderung der Austria Wirtschaftsservice (aws) „Freedom to Operate“. „Man muss auch bei den eigenen Prozessen wissen, was man machen darf. Wenn ein einzelner Prozessschritt bereits von jemand anderem patentiert ist, hat man ein Problem. Daher müssen Patentanwälte ermitteln, was noch frei ist“, erklärt Höber.

Zum anderen nationalisiert sequestra gerade zwei seiner bestehenden Patente, eines davon in den USA, Kanada und im Vereinigten Königreich, denn im ersten Schritt galten diese nur innerhalb der EU. „Hier fördert uns die Austria Wirtschaftsservice (aws) im Rahmen des Programms aws Innovationsschutz mit 50 Prozent“, sagt der Gründer. „Das ist ein extrem kostspieliger Prozess, die Förderung hilft uns also sehr.“

„In manchen Fällen ist es auch schlauer, etwas nicht patentieren zu lassen“

Ist es damit mit dem Schutz der Technologie getan? „Patente sind für uns sehr wichtig, manche komplexen Prozessabläufe kann man aber gar nicht patentieren und in manchen Fällen ist es auch schlauer, etwas nicht patentieren zu lassen“, erklärt Höber. Denn nicht nur sei die Patentierung ein teurer und sehr zeitaufwändiger Vorgang. „Sobald etwas patentiert ist, ist es öffentlich für alle auf der Welt einsehbar und in manchen Ländern kann der Patentschutz umgangen werden“, so der Gründer.

Die Lösung für diese Fälle? Geheimhaltung. Tatsächlich habe man aktuell nur rund 20 Prozent der eigenen Technologie patentiert, der Rest seien Betriebsgeheimnisse. „Als schnell wachsendes Tech-Unternehmen kann man es gar nicht anders machen“, ist Höber überzeugt. Er gibt ein internationales Beispiel: „SpaceX praktiziert das enorm. Trotz der Größe hat das Unternehmen nur ca. 500 Patente. Der Rest läuft über Geschäftsgeheimnisse, um schnell zu sein.“

Rasante Weiterentwicklung – technologisch und am Markt

Und diese Geschwindigkeit brauche man, denn die technologische Entwicklung geht auch bei sequestra zügig weiter. Ein aktuelles Forschungsprojekt, das auch von der FFG gefördert wird, soll etwa die Einsatzmöglichkeit der Technologie auf ein anderes Level heben. „Im Moment brauchen wir für unsere Reaktoren noch hochreine CO₂-Ströme, die nur in bestimmten Verfahren entstehen, etwa in Biogas-Anlagen. Mit diesem Entwicklungsschritt wollen wir auch Abgase verarbeiten können, die einen weit geringeren CO₂-Anteil haben“, sagt der Gründer.

Und nicht nur technologisch entwickelt sich das Startup rasant weiter, wie Höber, den wir per Videocall auf einer Konferenz in Südafrika erreichen, erzählt: „Ich spreche hier unter anderem mit Bergbauunternehmen. Danach geht es für mich weiter nach Südostasien. Das Potenzial ist enorm und die Nachfrage nicht nur in Europa hoch.“

Disclaimer: Dieser Artikel ist im Rahmen einer Medienbeauftragung mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) entstanden.

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