Tech by VICE

Bitcoin is totaal niet duurzaam

Het energieverbruik van de transactie van één Bitcoin staat gelijk aan het dagelijks energieverbruik van anderhalf Nederlands huishouden.

door Christopher Malmo
30 juni 2015, 1:37pm

Het is het jaar 2018. Griekenland ligt uit de eurozone en de economische malaise heeft zich verspreid over Italië, Portugal, Spanje en Frankrijk. De burgers van Europa maken zich ernstig zorgen en zoeken naar een manier om hun geld weg te sluizen van de banken. De euro wordt steeds minder waard, de koopkracht daalt en de banken stellen een limiet op de pinautomaten.

De Bitcoin doet zijn intrede.

Vergeleken met de euro is deze peer-to-peer cryptovaluta een relatief stabiele munteenheid. Momenteel gebruikt slecht een kleine groep deze digitale munt, maar spoedig zal de rest van de wereld volgen. De waarde van de Bitcoin zal stijgen, hij zal gebruiksvriendelijker worden en zowel door overheden als bevolkingen volledig geaccepteerd worden.

Het hierboven geschetste scenario klinkt een beetje als een verhaal van de 'conspiracy site' infowars.com. Maar kan (of zal) de Bitcoin echt het nieuwe financiële systeem worden? Volgens enthousiaste voorstanders van de Bitcoin is de munteenheid er klaar voor om nationale valuta over te nemen. Maar wordt de wereld hier beter van?

Vanuit het milieustandpunt is dit zeker geen goed nieuws voor de wereld. Helaas voor de Bitcoin-aanhangers: de Bitcoin gebruikt momenteel veel te veel elektriciteit. Volgens mijn berekeningen gebruikt één enkele bitcointransactie net zoveel stroom als anderhalf Nederlands huishouden in een hele dag verbruikt.

Maar de energie die hiervoor gebruikt wordt, heeft wel een belangrijk doel, namelijk de Bitcoin beschermen tegen aanvallen van cybercriminelen en andere mensen die kwaad in de zin hebben. De computers die de ruggengraat vormen voor bitcoin-transacties zorgen voor de beveiliging van de cryptovaluta en lossen continu cryptografische puzzels op om het netwerk zo veilig en soepel mogelijk te laten verlopen. Dit proces wordt "mining" genoemd. De mensen die zorgen voor het delven van deze Bitcoins worden ook in Bitcoins beloond. Hiermee worden zij aangemoedigd om hun machines te verbeteren en zo efficiënt mogelijk te delven.

De efficiëntie van de Bitcoin kan toenemen naarmate er meerdere transacties worden gedaan tijdens het delven. Maar uiteindelijk zullen deze transacties alleen maar meer elektriciteit gaan kosten. Motherboard zocht eerder al uit hoe groot Bitcoin mining operaties kunnen worden. Dus over hoeveel elektriciteit praten we hier eigenlijk?

Neem deze Bitcoin-mijn in China als voorbeeld van de schaal waarop er vandaag de dag gedelfd wordt. Volgens een CEO van een Chinees bitcoin-bedrijf lopen de mijnen nu op ongeveer 6PH (waarde om het vermogen aan te geven) per seconde. Maar deze kunnen opgeschaald worden naar 12PH per seconde. Hierdoor zou de mijn ongeveer 3,3 procent van de totale kracht van het Bitcoin Netwerk verbruiken. Het totale Bitcoin-netwerk verhandelt zo'n 3600 Bitcoins per dag, waardoor deze mijn ongeveer 118,8 Bitcoins per dag verhandelt, wat goed is voor 30,000 dollar. Dat is niet slecht voor een plek waar de elektriciteitskosten het laagst zijn: zo'n 3 tot 6 cent per kilowattuur.

Het bedrijf Allied Control, dat koelelementen maakt voor computers, schat dat de totale energieconsumptie van het Bitcoin Netwerk zo'n 250 tot 500 Megawatt is. Wanneer er wordt gekeken naar de totale "hashrate" (het aantal berekeningen die het netwerk per seconde uitvoert), en we nemen 0,6 watts per gigahash, dan kom je uit op een constant energieverbruik van het totale bitcoin netwerk van 215 MW. Dit getal verschilt wel altijd (het is belangrijk om te vermelden dat veel van de variabelen in mijn berekening constant lichtjes veranderen). Maar dit is genoeg elektriciteit om 173000 gemiddelde Nederlandse huishoudens een hele dag van stroom te voorzien.

Per dag zijn er ongeveer 110.000 bitcoin transacties. Dus elke keer wanneer je een Bitcoin koopt, verbruik je net zoveel elektriciteit als 1.57 Nederlandse familie.

"Het werkelijke cijfer ligt eigenlijk nog veel hoger, omdat veel transacties korte uitwisselingen zijn tussen delvers," aldus Matthew Green, een cryptografie-expert aan de John Hopkins Universiteit. "Dus als je alle transacties bij elkaar optelt, zul je uitkomen op een nog veel groter elektriciteitsverbruik."

Klimaatverandering is op het moment een groot probleem en de komst van de Bitcoin zal dit probleem alleen maar verergeren.

"Het zal een enorme uitdaging worden om te voorkomen dat de groei van de Bitcoin zo min mogelijk effect zal hebben op het milieu," aldus Jeremy McDaniels, een financieel expert van de UNEP. "Het verbruik van zoveel elektriciteit bij schaalvergroting zal ongetwijfeld zijn sporen achterlaten." Toch is er hoop dat de Bitcoin in staat is om zo min mogelijk schade aan het milieu te veroorzaken.

Een belangrijk punt om te begrijpen is dat het elektriciteitsverbruik niet evenredig stijgt met het aantal transacties. Bitcoin-miners gebruiken speciale hardware om bepaalde computationele problemen voor ieder "block" op te lossen en slaan dit op in een logboek. Degene die als eerste een probleem oplost wint de "block" en verdient hiermee nieuwe Bitcoins.

Volgens Jorge Stofie, een computerwetenschapper van Campinas University in Brazilie, kunnen er op het moment per dag maximaal 360,000 transacties uitgevoerd worden. Er is dus nog wat ruimte voordat dit netwerk echt buitensporig veel elektriciteit zal gaan gebruiken.

Er bestaat een mogelijkheid om het gemiddelde energieverbruik per Bitcoin-transactie te verminderen, namelijk door het achterliggende Bitcoin-protocol aan te passen. Dit is echter niet zo makkelijk als het klinkt. De Bitcoin-gemeenschap is op dit moment druk aan het discussiëren over een grote verandering binnen het Bitcoin-netwerk die het mogelijk zou moeten maken om 7,2 miljoen transacties per dag te kunnen doen, met hetzelfde energieverbruik als nu. Hiervoor moet eerst wel het grootste deel van de Bitcoin-gemeenschap het er mee eens zijn.

Door de elektriciteitsconsumptie hoog te houden, blijft het netwerk wel veiliger, en maakt het veel moeilijker voor één persoon of bedrijf te controleren. "Je moet het hoge elektriciteitsverbruik zien als een beveiligingssysteem. Het kost nu ontzettend veel geld om een Bitcoin-aanval uit te voeren. Bij 31% of 51% aanvallen kunnen de aanvallers transacties blokkeren en op deze manier dubbel zoveel Bitcoins uitgeven, vertelde Emin Gun Sirer, een professor aan de Cornell Universiteit, mij in een email.

Maar dezelfde beveiliging zou gehandhaafd kunnen worden voor meerdere transacties, waardoor de kosten per transactie zullen dalen. Alles wat daarvoor moet gebeuren is het aantal Bitcoin-gebruikers laten toenemen zodat er meer transacties plaats kunnen vinden.

Maar wanneer er meer gebruikers zullen komen zal de prijs van de Bitcoin stijgen, en daarmee automatisch het energieverbruik.

"Bitcoin-mining leidt tot een wapenwedloop tussen miners om een stukje van de vaste beloningen te krijgen van het Bitcoin-netwerk," zei Stolfi. Hoe hoger de financiële beloning is, hoe meer miners zullen investeren in apparatuur om bij te blijven met de concurrentie. Het Bitcoin-protocol zal de cryptopuzzels steeds moeilijker maken om de beloningen evenredig te verdelen, waardoor de wapenwedloop in stand wordt gehouden totdat het laatste "block" is gedelfd.

Waar het op neerkomt? Prijs = energie. "De totale opbrengst van de mining industrie is de prijs van de Bitcoin maal de BTC opbrengst in USD per dag. Het elektriciteitsverbruik is een groot deel daarvan," concludeert Stolfi. Green is het daarmee eens: "Bijna alle facetten van de Bitcoin zijn flexibel, maar die dynamiek niet.

Het zou natuurlijk niet eerlijk zijn om het elektriciteits verbruik van Bitcoin af te branden zonder het met andere betaalsystemen te vergelijken, zoals VISA.

Volgens Network Computing doet het VISA netwerk meer dan 80 miljard transacties per jaar, wat neerkomt op 2537 transacties per seconde. Hiervoor gebruiken zij twee datacenters, die onafhankelijk van elkaar in staat zijn om het hele netwerk te beheren. De grootste datacenter verbruikt nu per dag ongeveer net zoveel elektriciteit als 25000 huishoudens, maar omdat zij er twee gebruiken kunnen we dit vermenigvuldigen met twee. In 2013 gaf VISA aan dat zij 58,5 miljard transacties hadden voltooid.

Wanneer we deze (niet helemaal correcte) cijfers doorberekenen blijkt het dat ieder VISA transactie ongeveer gelijkstaat aan het elektriciteitsverbruik van 0.0003 huishuiden per dag. Bitcoin verbruikt dus 5033 keer zoveel energie per transactie dan VISA.


Natuurlijk maakt VISA ook gebruik van callcenters en kantoren die ook elektriciteit verbruiken, maar dit zal weinig verschil maken gezien de enorme verschillen per transactie.

In een onderzoek naar de duurzaamheid van de Bitcoin uit 2014 concludeert Bitcoin-analyst Hass McCook dat: "Bitcoin 99,8% minder koolstof uitstoot dan het banksyteem." Het onderzoek vermeldt echter niet het verschil in grootte tussen de Bitcoin-economie en de conventionele betaalsysteem. De wereldwijde marktkapitalisatie alleen al was in 2010 1989 keer groter dan de totale Bitcoin taxatie van vandaag.

Aan de hand van de voorgaande analyse kunnen we zien dat het niet mogelijk is om het conventionele financiële systeem te vervangen met Bitcoins. In de toekomst kan de Bitcoin enorm aan populariteit gaan winnen, maar zal het systeem onhoudbaar zijn vanwege de wapenwedloop tussen de delvers.

In een email voegde de Bitcoin-expert Piasecki wat meer context aan de vergelijking: "Met de toename van de block grootte, zullen er meer transacties ingesloten zitten in één block, dus gaan de kosten per transactie omlaag. Het zal nooit zulke lage waardes halen als VISA, maar we hebben het hier dan ook over twee verschillende systemen.

Piasecki heeft hier een goed punt, maar Bitcoin zal wat aanpassingen nodig hebben om de capaciteit te kunnen vergroten. Hij gaf ook aan dat verschillende alternatieven munten, die momenteel veel minder waard zijn dan Bitcoin, veel minder elektriciteit nodig hebben voor hun transacties.

Bitcoin-mining zal niet niet langer beloningen krijgen wanneer er 21 miljoen bitcoins zijn gedelfd. Het elektriciteitsverbruik zal dus flink kunnen gaan afnemen zodra er geen drijfveer meer is voor de miners. Maar omdat verwacht wordt dat de laatste Bitcoin block gedelfd wordt in 2140, zal het aannemen van de Bitcoin als wereldvaluta zorgen voor een enorme verergering van het klimaatveranderingsprobleem door de enorme toename van elektriciteitsverbruik tot dat het te laat is.

McDaniels stelde wel een aantal manieren voor om de duurzaamheid van de Bitcoin te vergroten. Ten eerste door een lage instapkosten te maken voor mensen zonder bankrekening en ten tweede door snel terrein te vergaren binnen de huidige systemen van banken. Maar beide voorstellen worden al zonder de Bitcoin toegepast door mobiele betaalsystemen als M-Pesa.

Het resultaat van dit alles is vrij duidelijk. Gemodificeerde blockchain technieken zullen ongetwijfeld gebruikt worden achter de schermen in de financiële sector. Maar energiebewuste mensen die een alternatieve munteenheid willen gebruiken zullen verder moeten kijken dan de BItcoin.

Correcties: Een eerder versie van dit verhaal suggereerde dat de mining zal stoppen zodra er 21 miljoen bitcoins gemaakt zijn. Dit is niet waar, de mining zal doorgaan, maar de beloning per block, en daarmee de drijfveer, zal stoppen. De eerdere versie stelde ook dat een 34% of 51% aanvallen de aanvaller is staat zou zijn om transacties te controleren. Dit is niet waar, het laat de aanvaller de transacties blokkeren waardoor hij dubbel zoveel bitcoins kan uitgeven.