Is het energieverbruik van Bitcoin verspild?

Er wordt in de media vaak aandacht gegeven aan een van de meer controversiële aspecten van Bitcoin: het energieverbruik van alle miners. De hoeveelheid energie die het Bitcoinnetwerk verbruikt zou een verspilling zijn, maar klopt dit wel?

De verkeerde discussie

Zo zou IJsland meer energie besteden aan het minen van bitcoin dan aan de verwarming van huizen, zou Bitcoin per jaar meer CO2 produceren dan een miljoen transatlantische vluchten, en zou er in het jaar 2020 meer energie aan het minen van bitcoin besteed worden dan de hele wereld bij elkaar verbruikt. Voor tegenargumenten door voorstanders van Bitcoin hoef je vervolgens niet ver te zoeken. Deze zijn echter vaak gebaseerd op vergelijkingen die lastig te maken zijn, zoals de vergelijking van Bitcoin met de traditionele banksector, of het delven van goud. Maar al zou Bitcoin positief uit deze vergelijking komen, betekent dat dan dat de verbruikte energie goed besteed is? Nee, Bitcoin moet op zichzelf beoordeeld worden door een afweging te maken van wat het ons biedt, en wat het ons kost.

Tevens wordt er met dergelijke vergelijkingen voorbij gegaan aan de onderliggende functie van mining. Het begrijpen van deze functie is echter van essentieel belang om een goede discussie te kunnen voeren over de hoeveelheid verbruikte energie het wel waard is. Zonder hier kennis van te hebben wordt de verkeerde discussie gevoerd. Het is simpel: Bitcoin verbruikt een grote hoeveelheid energie, daar komen we niet omheen. Het vraagstuk dat centraal staat is echter of deze energie verspild is. Dat wil zeggen, of de energie een belangrijk doel dient of niet. Als minen alleen maar draaide om het aanmaken van nieuwe bitcoins, wat veel mensen denken, dan zou het er wel op lijken dat de verbruikte energie slechts dient om de hebberige miners van meer bitcoins te voorzien. Dit is echter niet het geval, want het aanmaken van nieuwe bitcoins is een secundaire functie van mining. Primair staat de beveiliging van het netwerk.

Terug naar het begin

Zoals beschreven in ons artikel over het belang van het draaien van een node, weten we dat miners niet de macht hebben om te bepalen welke transacties geldig zijn of om transacties te doen die de regels van het protocol niet volgen. Wat de miners wel kunnen, mits zij een meerderheid van de rekenkracht van het netwerk beheren, is een transactie uit het verleden aanpassen op zo'n manier dat deze de regels niet breekt. Dit kan omdat er één regel is die ervoor zorgt dat iedereen dezelfde versie van de transactiegeschiedenis aanhoudt. Simpel gezegd is de regel: de langste blockchain is geldig. Nauwkeuriger beschreven is de blockchain waarop het meeste werk is uitgevoerd, de 'zwaarste' blockchain, geldig.

Deze regel is gebaseerd op de aanname dat miners uit eigenbelang en hebberigheid zullen handelen. Een miner die controle heeft over 10% van de rekenkracht van het netwerk zou een betaling uit het verleden kunnen aanpassen en opnemen in een alternatieve versie van de transactiegeschiedenis. Maar om de rest van het netwerk zo ver te krijgen dat deze alternatieve versie van de geschiedenis gezien wordt als de 'echte' geschiedenis zal de miner een blockchain moeten maken die langer of 'zwaarder' is dan de blockchain die gevolgd wordt door de rest van het netwerk. Dit is niet onmogelijk, hoewel er een flinke dosis geluk, of een meerderheid van de rekenkracht, voor nodig zou zijn. Dit is tevens waarom een transactie met een enkele bevestiging over het algemeen niet als veilig beschouwd wordt.

Hoogstwaarschijnlijk zou de miner er niet in slagen om de overige 90% van de rekenkracht bij te benen en gaat de energie die de kwaadwillende miner besteed heeft aan het aanpassen van de geschiedenis verloren. Het is daarom in het voordeel van de miner om eerlijk te handelen: het aanpassen van een transactie zal de miner meer kosten aan gemiste inkomsten en energie dan het hem op zal leveren. En hierin vinden we het antwoord op de vraag of de verbruikte energie verspild is: de energie die alle eerlijke miners in het netwerk besteden dient als beveiliging van het netwerk tegen dit soort aanvallen.

Goedkope beveiliging is geen beveiliging

Er is op dit moment een enorm vermogen aan rekenkracht én energie nodig om succesvol een aanval op het Bitcoinnetwerk uit te voeren. Naarmate het netwerk beveiligd wordt door meer rekenkracht, hoe hoger de kosten van een dergelijke aanval. Hoewel de berekeningen die de miners uitvoeren, herhaaldelijk SHA-256 hashes berekenen, niet bijdragen aan het oplossen van medische problemen, is deze energie ook zeker niet verspild. Het beveiligt een wereldwijd, decentraal betaalsysteem met op dit moment een waarde van een paar honderd miljard euro. Een succesvolle aanval zou dan ook miljarden kosten. Hierdoor is Bitcoin opgewassen tegen aanvallen van over de hele wereld. De hoeveelheid verbruikte energie staat gelijk aan een aantal uitgevoerde hashes en daarmee aan een bepaalde mate van veiligheid. Niet alleen de benodigde energie draagt bij aan de veiligheid van het netwerk, ook de gespecialiseerde miningapparatuur zorgt ervoor dat een aanval niet zomaar op te zetten is. De kosten van de aanschaf van deze apparatuur staan los van de (energie-)kosten van het onderhouden van een aanval, maar beide moeten in de overweging meegenomen worden.

Ervan uit gaande dat bitcoin in de toekomst breed gebruikt gaat worden als wereldwijd betaalsysteem is de vraag die centraal staat: is de hoeveelheid energie die het kost om het systeem te beveiligen dit waard?

Maar zal de hoeveelheid verbruikte energie dan alleen maar blijven stijgen naarmate het gebruik van bitcoin toeneemt? Het antwoord daarop is 'nee'. De hoeveelheid energie die het netwerk verbruikt schaalt onafhankelijk van het aantal transacties dat gedaan wordt. De hoeveelheid verbruikte energie zal blijven stijgen naarmate het winstgevend blijft om te minen: zo lang er geld te verdienen valt zullen meer miners zich aansluiten bij het netwerk. Het is duidelijk dat het netwerk van vandaag veiliger moet zijn dan het in de beginjaren was om te kunnen functioneren als betrouwbaar betaalsysteem op grote schaal en resistent te zijn tegen aanvallen. Maar het kan zomaar zijn dat de mate van veiligheid die we nu bereikt hebben voldoende is; het is immers al praktisch onmogelijk om een succesvolle aanval uit te voeren. Waarschijnlijk zal de hoeveelheid benodigde rekenkracht en energie nog wel blijven variëren en stijgen, totdat bitcoin zelf in waarde stabiliseert. Wanneer bitcoin in waarde stabiliseert, kunnen miners door de concurrentie met elkaar aan te gaan ook een evenwicht vinden in de hoeveelheid rekenkracht (en daarmee energie) die zij aan het netwerk leveren.

Tot slot: is Bitcoin groen?

Maakt het nog uit hoeveel energie bitcoin verbruikt als alle energie die verbruikt wordt duurzame energie is? Er is dan immers geen schadelijk effect meer voor het milieu. Het is lastig om te beoordelen in hoeverre Bitcoin op dit moment al 'groen' is. Wel is het duidelijk dat het minen van Bitcoin tot interessante ontwikkelingen op de energiemarkt leidt. Minen is namelijk onafhankelijk van locatie; het kan overal ter wereld. Hierdoor zullen miners zoeken naar plekken op de wereld waar elektriciteit goedkoop is en zich daar vestigen.

Elektriciteit is vaak goedkoop op plekken waar meer energie opgewekt wordt dan er verbruikt wordt - er is sprake van overproductie. Dit is energie die normaal gesproken wél verspild zou worden, want opslag is (nog) niet mogelijk. Andreas Antonopoulos legt uit dat er over de hele wereld, maar vooral in China, veel energiecentrales zijn die nu gebouwd worden om in de energiebehoeftes van de toekomst te voorzien. In het begin zullen deze energiecentrales te maken hebben met overcapaciteit, omdat de energiecentrales gebouwd worden om over 15 tot 20 jaar aan de vraag te kunnen voldoen.

Een mooie uitkomst is het gebruik van deze overcapaciteit voor het minen van bitcoins: de miners vestigen zich in de buurt van energiecentrales en kunnen (goedkoop) energie afnemen die anders verspild zou worden. Zoals te zien in afbeelding hierboven (bron: BitMEX Research) is dit in China inderdaad al het geval. De afbeelding laat zien dat miners zich voornamelijk vestigen in gebieden waar meer energie opgewekt wordt dan nodig is. Hiermee wordt de energie omgezet in waarde: in de vorm van nieuwe bitcoins en beveiliging van het netwerk. Daarnaast is de investering die nodig was om de energiecentrale te bouwen eerder terugverdiend, een win-win situatie.