#3 // KW22 // 2.6.2022 // Solar pt.3
// Starter 🍸
Wie angekündigt kommt hier nun die dritte Staffel der Solar Mining Miniserie. Ich werde ähnlich wie letzte Woche zunächst ein paar Begriffe erklären und Annahmen formulieren, um diese dann im Hauptteil zu einer Projektion bzw. einer kurzen Machbarkeitsstudie zu verknüpfen.
Die Preisentwicklung von Bitcoin verhält sich immer noch horizontal. Nachdem der Preis die psychologische Grenze von 30.000 US Dollar deutlich überschritten hatte, steht vorne wieder die 2. Es gab hier und da kurze Sprünge in das 30k Territorium, aber der aktuelle Kurs von 29.900 USD zeigt, dass immer noch kein Aufwärtstrend seit dem Kursrutsch am Anfang des Monats in Sicht ist und der Markt immer noch verhalten reagiert.
Des Weiteren habe ich es in einem vorigen Post bereits angesprochen. Es wird eine der großen Schritte sein, die Bitcoin in naher Zukunft zu bewältigen haben wird. Das De-Coupling von anderen Crypto Währungen und Shitcoins. Um meinen kleinen Beitrag dazu zu leisten, werde ich von nun an entweder über Bitcoin oder Digital Assets schreiben. Digital Assets umfasst damit alles im Crypto Bereich, ohne jedes Mal differenzieren zu müssen, ob ich eine Crypto Währung, einen Coin, einen Token, oder ein Protokoll meine. Auch werde ich konsequenter mit der Nutzung von Bitcoin / bitcoin umgehen. Details zur Unterscheidung gibt es HIER.
// Meat 🥩
💵 Nun endlich die finanziellen bzw. Bitcoin-seitigen Variablen.
🚂 Hashrate und Difficulty
Die Hashrate bezeichnet die dem Bitcoin Netzwerk zur Verfügung gestellt Rechenleistung. Jeder Mining Node hat eine unterschiedliche Rechenleistung und die Hashrate summiert die gesamte Leistung, die gegenwärtig vorhanden ist. Es ist also keine im Protokoll vorgegebene Größe, sondern ein Abbild der Ist-Situation. Insgesamt bleibt festzuhalten, dass immer mehr Rechenleistung hinzu kommt, da das Mining immer mehr professionalisiert wird und auch die im letzten Post beschriebenen ASIC Chips immer leistungsfähiger werden. Wie bereits im letzten Post erwähnt gehen wir davon aus, dass unsere Operation mit einem Bitmain Antminer S19 XP arbeitet. Annahme 8️⃣ ist, dass wir eine Leistung von 140TH/s erzeugen.
Die steigende Hashrate hat direkten Einfluss auf die Difficulty. Bei der Difficulty handelt es sich um eine in Bitcoins Konsens-Algorithmus eingebaute Logik zur Erhaltung einer stetigen Blockzeit. Anders als die Hashrate ist die Difficulty also eine im Protokoll veranlagte Variable. Neue Blocks sollen ca. alle 10 Minuten der Chain hinzugefügt werden und um sicherzustellen, dass die Rate, mit der neue Blöcke erstellt werden, konstant bleibt und proportional zur Hashrate (Rechenleistung) ist, die dem Netzwerk gewidmet ist. Einfach gesprochen soll das "Rätsel" bei vielen Teilnehmern (Nodes) nicht zu einfach, und bei weniger Nodes nicht zu schwierig sein, und somit wird die Schwierigkeit (Difficulty) regelmäßig vom Protokoll angepasst. Das bedeutet, dass jedes Mal, wenn neue Miner dem Netzwerk beitreten und die Hashrate und damit auch der Wettbewerb zunimmt, auch die Difficulty steigt, wodurch verhindert wird, dass die durchschnittliche Blockzeit abnimmt. Andersherum sinkt die Difficulty, wenn Miner das Netzwerk verlassen. Dadurch bleibt die Blockzeit konstant, obwohl dem Netzwerk mehr oder weniger Rechenleistung gewidmet wird. Eine Anpassung der Schwierigkeit findet alle 2.016 Blocks statt (oder alle 20.160 Minuten = 14 Tage). Die Difficulty ist bisher mit Unterbrechungen immer weiter gestiegen, und seit dem ersten gemineten Block in 2009 ist die Schwierigkeit von 1 auf heute ca. 30 Billionen (Englisch Trillions) geklettert. Deshalb ist davon auszugehen, dass die Schwierigkeit auch weiterhin zunehmen wird.
Für unsere Rechnung gehen wir davon aus, dass sich die Schwierigkeit jedes Jahr verdoppelt, also einem Schwierigkeitsgrad von 100% jedes Jahr als Annahme 9️⃣.
📈 Bitcoin Preis
Der Preis ist wohl die am einfachsten zu verstehende Variable. Den tagesaktuellen Bitcoin Kurs kennt mittlerweile sogar jede Großmutter, er wird auf allen Seiten jeglicher Finanzdienstleister angezeigt, und große Schwankungen sind meistens sogar einen Bericht in der Presse wert. Diese Schwankungen, z.B. der kürzliche Kursverlust von über 50% seit ATH (All time high) letztes Jahr, machen die Rechnung für jede Mining Operation gerade so kompliziert. Denn der Preis ist natürlich ausschlaggebend für die Profitabilität, allerdings lässt er sich genau so gut vorhersagen, wie die nächsten sechs Richtigen im Lotto. Diese Planungsunsicherheit macht das ganze Unterfangen viel risikoreicher als herkömmliche Operationen, bei denen der Preis des hergestellten Produkts einer gewissen Preisstabilität unterliegt, oder maximal im einstelligen Prozentbereich nach oben oder unten ausschlagen kann. Das Ziel der meisten Miner ist es auch so viele bitcoins wie möglich in der Bilanz zu halten, wegen der großen möglichen positiven Preisentwicklung. So wird versucht nur die Anzahl an bitcoins zu verkaufen, die nötig ist, um die Kosten zu decken, denn jeder bitcoin, der heute nicht verkauft wird, könnte morgen schon ein vielfaches wert sein. Oder aber genau andersrum, was einen weiteren Risikofaktor darstellt.
In diesem Zusammenhang interessant zu beobachten ist, dass ein sinkender oder horizontal handelnder (vergleichsweise niedriger) Preis nicht unbedingt bedeutet, dass viele Miner ihr Equipment abstellen. So kann man in dem Chart hier unten sehen (BTC Price vs Hash Rate), dass am 16. Mai eine Hashrate von 258.04 EH/s (1 Exa Hash per Second = 1.000.000.000.000.000.000) erreicht wurde, was sehr nahe dem ATH für Hashrate liegen dürfte.
Für unsere Analyse haben wir konservativ rechnen wollen, weshalb wir von einem Mittelwert von 30.000 Euro ausgegangen sind, da die Anlage so zeitnah wie möglich in Betrieb genommen werden sollte (falls profitabel). Annahme 1️⃣0️⃣: Bitcoin Preis = 30.000 Euro.
💰 Block Reward
Beim Mining sammeln die verschiedenen Nodes (Miner-Knoten) mm Netzwerk Transaktionen und bündeln diese zu Blocks. Als aller erstes, fügt der Miner-Knoten dem neuen Block jedoch eine Transaktion hinzu, bei der er sich selbst den Block Reward sendet, also eine Belohnung für die getane Arbeit. Diese Transaktion, auch Coinbase-Transaktion genannt, ist eine spezielle Art von Transaktion, bei der Coins „aus dem Nichts“ geschaffen werden. Der Block Reward ist also einer von zwei Wegen (noch!) mit dem Mining Geld zu verdienen (die andere Quelle ist die Mining Fee, also eine Gebühr, die bei jeder Transaktion zu entrichten ist). Noch in Klammern weil sich der Block Reward alle 210.000 Blocks halbiert, bis er schlussendlich keine relevante Größe mehr besitzt und demnach gleich Null ist. Zur Zeit liegt der Reward bei 6.25, was bedeutet, dass der erfolgreiche Miner für den neu erstellten Block 6.25 bitcoins (zuzüglich der Fees) erhält. Das nächste sogenannte Halvening findet in 2024 statt, wonach der Reward also auf 3.125 gesenkt wird. Das Protokoll rechnet nicht in Zeitabständen, sondern in Blocks. Da allerdings, wie oben erwähnt, die Blockzeit relativ konstant bei 10 Minuten pro Block gehalten wird, lässt sich rechnerisch ermitteln, wann die jeweiligen Halfenings eintreffen (und sogar wann ungefähr der letzte, einundzwan21gmillionste bitcoin gemined wird - Spoiler Alert: gar nicht. Durch das Halbieren wird es niemals dazu kommen, dass der einundzwan21gmillionste bitcoin gemined werden wird. Allerdings wird es einen letzten bitcoin geben und dieser wird voraussichtlich im Jahr 2140 das Licht des Lebens erblicken). Da wir uns einen kurz- bis mittelfristigen Planungshorizont ausgelegt haben, gehen wir als Annahme 1️⃣1️⃣ von einem Block Reward von 6.25 BTC aus.
🏊♀️ Pool Fee
Zunächst mal muss ich hier das Konzept des Mining Pools erklären. Am einfachsten ist es einen Pool mit einer Lotto Spielgruppe zu erklären. Der Mining Prozess ähnelt einem Glücksspiel, bei dem jede//r Spieler//in eine möglichst kleine Zahl erraten muss, und je mehr Rechenleistung ein//e Spieler//in hat, desto häufiger darf diese//r raten bzw. desto schneller kann sie//er hintereinander raten. Um die Chancen zu verbessern schließt man sich also einer Spielgruppe bzw. einem Mining Pool an. Denn so kann man auch mit kleinerer Rechenleistung seine Chancen auf einen Gewinn erhöhen. Der Mining Pool bündelt die Rechenleistung seiner Mitglieder und suggeriert dem Netzwerk so, dass es sich um einen Teilnehmer mit enorm hoher Hashrate handelt. Bei erfolgreichem Minen eines Blocks, werden dann die Gewinne (Block Reward plus Transaktionsgebühr) vom Pool auf seine Mitglieder anteilig der zur Verfügung gestellten Rechenleistung aufgeteilt. Bei der Lotto Spielgruppe würde also der Jackpot auf die Anzahl der Spieler//innen und von der//dem jeweiligen Spieler//in bezahlten Reihen aufgeteilt. Für diese administrativen Aufgaben behält der jeweilige Poolbetreiber in der Regel eine Gebühr ein, meist um die 2%, jedoch ist das von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich. Wie bereits angesprochen, wird das Mining immer professioneller und die Difficulty immer schwieriger. Deshalb ist es einer kleinen Mining Operation mit verschwindend geringer Hashrate, im Vergleich zum Gesamtaufkommen, sogut wie unmöglich ohne einen Pool zu arbeiten. Die Größe der Pools werden in der nächsten Grafik sehr gut deutlich, da man hier schön sieht, dass mehr als die Hälfte der gesamten Hashrate unter den sechs größten Pools aufgeteilt wird.
Also, für unsere Analyse nehmen wir also als Annahme 1️⃣2️⃣ eine Pool Fee von 2% an.
🧾 Womit wir endlich zur Rechnung bzw. dem Zusammenziehen aller Annahmen kommen.
Der Vollständigkeit halber, habe ich die Annahmen von letzter Woche übernommen und die neuen ergänzt:
Annahme 1️⃣: Strom ist vorhanden
Annahme 2️⃣: Mining Equipment ist im Handel vorrätig
Annahme 3️⃣: Ein Stromspeicher mit 50 kWh Kapazität wird benötigt
Annahme 4️⃣: Peripherie ist vorhanden bzw. vernachlässigbar
Annahme 5️⃣: Wir rechnen mit 1525 Sonnenstunden pro Jahr
Annahme 6️⃣: Der Break Even beträgt 12 Cents
Annahme 7️⃣: Volle Abschreibung des Equipments in einem Jahr
Annahme 8️⃣: Erzeugte Rechenleistung von 140TH/s
Annahme 9️⃣: Schwierigkeitsgrad von 100% jedes Jahr
Annahme 1️⃣0️⃣: Bitcoin Preis = 30.000 Euro
Annahme 1️⃣1️⃣: Block Reward von 6.25 BTC
Annahme 1️⃣2️⃣: Pool Fee von 2%
Die Berechnung / Projektion ist jetzt eigentlich gar nicht mehr so schwierig. Nachdem man für sich alle Annahmen getroffen hat und diese mit den tatsächlichen Umständen / der Realität abgestimmt hat, bedarf es jetzt keinen großen mathematischen Fähigkeiten mehr. Stattdessen gibt es für diese Zwecke sogenannte Profitability Rechner, mit denen sich relativ schnell verschiedene Szenarien bei abweichenden Variables durchspielen lassen. Einen dieser Rechner stellt Braiins.com zur Verfügung, einer der führenden Anbieter für Mining Software. Trägt man nun die oben gesammelten Variablen in diesen Rechner ein, kalkuliert dieser anhand der der aktuellen Difficulty u.a. Gewinne/Verluste, den Break Even, die Anzahl gemineter bitcoins und auch den Cash Flow.
Gibt man die Variablen nun in den Profitability Rechner ein und schaut sich nur die nächsten 12 Monate an, so bekommt man das folgende Bild.
Was hier gut zu erkennen ist, ist zunächst mal ein End Profit von 1.526 Euro im Jahr. Juhu, denkt man sich also, wir haben Gewinn gemacht. Allerdings ist dieser (1) sehr schmal und somit den Aufwand eigentlich schon gar nicht wert, denn wir haben in unserer Rechnung noch gar keine Arbeitsstunden oder weitere Overheads berücksichtigt, und (2) sind 12 Cents pro kWh ziemlich günstig und eine Anpassung auf nur 18 Cents sorgen schon dafür, dass der Gewinn zu einem Verlust wird.
Weiterhin müssen wir sehen, dass unsere Hardware Value von 35.000 Euro innerhalb nur eines Jahres auf ca. 20.000 gefallen ist, da wir das Mining Equipment im ersten Jahr voll abschreiben müssen und ich für den Speicher mal 5 Jahre veranlagt habe. Unser Cashflow liegt also bei -33.124 Euro, da wir das ganze Equipment im ersten Jahr erstmal angeschafft haben.
Jetzt kann man natürlich überlegen, an welchen Stellschrauben muss ich drehen, um mir ein Szenario zu basteln, das für mich sehr dankenswert ausgeht, ohne gleichzeitig absurd und komplett aus der Luft gegriffen scheint. Also nehmen wir an, der Bitcoin Preis steigt wieder auf sein voriges ATH und läge somit bei ca. 60.000 Euro und meinen Strom bekomme ich deutlich günstiger, also für 6 Cents pro kWh. In solch einem Szenario generieren wir dann tatsächlich ca. 7.800 Euro an Gewinn. Das heißt, wenn wir davon ausgehen, dass das Equipment 5 Jahre lang hält, hätten wir sogar einen kleinen Gewinn zu verbuchen und unsere Investitionskosten wieder raus.
Wenn Mining so eine schlechte Marge hat, warum sollte jemand überhaupt in das Geschäft einsteigen fragt man sich da konsequenterweise. Zunächst Mal gibt es viele Länder auf der Welt, in denen Elektrizität immer noch sehr günstig zu bekommen ist, das steigert natürlich die Marge. Außerdem muss man an die Skalierbarkeit des Mining Equipments denken. Die Großzahl aller ASIC Chips (wenn nicht alle) wird in Asien hergestellt, was bedeutet, dass Mining Rigs dort auch viel günstiger zu kaufen sind, und weitere Betriebskosten (Personal, Miete für die Unterbringung, Wasser für die Kühlung, etc.) dort auch vergleichsweise günstig sind. Hinzu kommt, dass viele der großen Mining Operationen seit mehreren Jahren aktiv sind und dementsprechend von höheren Block Rewards profitieren konnten und viele Investitionen in Equipment dadurch auch schon wieder wettgemacht haben.
Insgesamt bleibt aber festzuhalten, dass Bitcoin Mining kein leichtes und vor allem kein besonders profitables Unterfangen darstellt. Besonders in Deutschland führen die hohen Anschaffungskosten für die Hardware, sowie der hoch subventionierte Strom dazu, dass es sich lohnt seinen gewonnenen Solarstrom ins Netz einzuspeisen. Überschüssiger Strom kann leider durch Bitcoin Mining noch nicht kostengerecht umgewandelt und gespeichert werden (Alternativlösung ist die Umwandlung in Wasserstoff, allerdings ist auch dies eine teure Methode), sodass eine Hybridlösung, in der zwischen Einspeisevergütung zu Stoßzeiten und Bitcoin Mining zu Stromüberflusszeiten gewechselt wird, keinen profitablen Mehrwert erzeugt.
// Wrap 🌯
Um die letzten drei Posts zusammenzufassen: Der Nutzen bei Bitcoin ist gegeben und rechtfertigt den Stromverbrauch. Welchen genauen Nutzen Bitcoin hat, ist ein sehr individuell zu betrachtendes Argument. In entwickelten Ländern und für Sparer, Investoren und Händler bietet Bitcoin z.B. Inflationsschutz und noch viel weiter gedacht könnte Bitcoin in Zukunft den Dollar als Leitwährung ablösen. In armen, viel weniger entwickelten Ländern wird der Nutzen viel kleiner gedacht. Geld ist dort wenig vorhanden und das Senden von solchem aus reicheren Ländern ist extrem teuer. Der Markt für globale Rücküberweisungen (Remittance market) wird auf 450 Milliarden Dollar jährlich geschätzt (zusätzlich einer Dunkelziffer von geschätzten 250 Milliarden Dollar) und die Kosten, die bei diesen Rücküberweisungen anfallen, liegen oft in zweistelligen Prozentbereichen. Dazu kommt, dass viele Menschen einfach keinen direkten Zugang zu Banken haben. Man geht davon aus, dass ca. 30% aller Erwachsenen auf der Welt unbanked sind. Banking the unbanked, also Menschen den Zugang zum Finanzsektor zu ermöglichen ist einer dieser, wenn nicht sogar Bitcoins größter, Nutzen.
Das heißt eine Debatte darüber, ob das Bitcoin Protokoll von PoW auf PoS umgestellt werden sollte, oder darüber ob Bitcoin Mining per se umweltschädlich ist, oder ob sogar sauberer Strom, der beim Mining genutzt wird nicht anderweitig besser verwendet werden könnte, muss nicht geführt werden. Die Frage, die sich stellt, ist ob Mining mit erneuerbaren Energien profitabel erreicht werden kann und ob dies hier in Deutschland möglich ist.
Bei der Profitabilität eines Mining Betriebs auf Solarenergie kann man letztlich davon ausgehen, dass 6 Cent pro kWh bei einem deutlich höheren Bitcoin Preis erreicht werden müssen damit sich der Aufwand und die Investition lohnen. Der globale Mining Betrieb wird immer weiter professionalisiert, was den kWh Preis zusätzlich nach unten treibt. Dazu kommen steigende Difficulty Adjustments, sowie sinkende Block Rewards. Heutzutage sind fossile Brennstoffe weltweit oft noch günstig genug, dass sich an diesen Stellen das Bitcoin Mining lohnt. Allerdings gibt es insgesamt eine starke Tendenz hin zu erneuerbaren Energien und es ist davon auszugehen, dass schon heute über 50% des Mining Betriebs auf erneuerbaren bzw. anderweitig ungenutzten Energien läuft.
Dadurch dass sich der Kostenbereich, in dem sich Bitcoin Mining lohnt immer weiter nach unten verschoben wird, erzeugt Bitcoin eine Incentivierung den überproduzierten Strom, der vom Stromnetz nicht absorbiert werden kann, zu verwenden. Anders als bei der Idee der Energiespeicherung in Wasserstoff, ist Bitcoin Mining eine viel transportablere und direktere Art der Energiespeicherung, da die überschüssige Energie nicht in einem weiteren Produkt wie Wasserstoff, sondern direkt in Geld, gespeichert wird. Diese Incentivierung jegliche Erzeugung von Strom profitabler zu gestalten und dauerhaft Strom zu erzeugen (selbst wenn der erzeugte Strom weniger brächte als die Subventionen und dadurch oft Anlagen ausgeschaltet werden) ist ein klassischer marktwirtschaftlicher Vorgang. Denn ein wichtiger Punkt ist die Subventionierung von Energie in Deutschland. Hierbei wird die Herstellung von erneuerbaren Energien vom Staat unterstützt wird, auch wenn z.B. gar keine Sonne scheint und somit die Solaranlage keinen Strom produziert.
Insgesamt ist eine Tendenz hin zu 100%igem behind-the-meter Mining zu beobachten, also dass Bitcoin ausschließlich an Stellen geminet wird, an denen über produzierter Strom vorhanden ist, der sonst nicht ins Stromnetz eingespeist würde. Damit wären den Kritikern alle Argumente genommen, da auch nicht argumentiert werden kann, dass selbst bei Mining auf Basis von erneuerbaren Energien, dieser Strom anderweitig genutzt werden könnte und somit andernorts wieder fossile Brennstoffe benötigt werden.
Es bleibt also festzuhalten, dass der gesamt Mining Betrieb immer effizienter und ressourcenschonender wird, dabei aber auch immer kompetitiver und somit immer weniger profitabel. Wenn es sich also nicht mehr lohnt selber zu minen, bedeutet dass nicht nur, dass die Einspeisevergütung oder Subventionierung höher ist, sondern auch, dass das nicht investierte Geld einfach direkt in Bitcoin gesteckt werden könnte um damit höhere Erträge zu erzielen.
Ein immer professionalisierterer Mining Betrieb hat aber auch eine Clusterung zu folge, da sich immer stärker nur die großen Mining Operationen und Mining Pools langfristig durchsetzen, die mit viel niedrigeren Margen arbeiten können, als z.B. semi-professionelle Operationen. Anders als in den Kindertagen von Bitcoin, als Mining noch aus den Kellern und Kinderzimmern mit Spielegrafikkarten betrieben wurde und damit eine wirkliche Dezentralisierung der Hashrate garantiert wurde, führt die Clusterung dazu, dass eine kleinere Gruppe von Entscheidungsträgern größere politische und technische Einflussnahme erreicht. Das kann z.B. bei der Einführung von Updates im Protokoll nicht zu vernachlässigende Folgen haben.
// Candy 🍭
Die Candy Section lasse ich heute mal fast unkommentiert so stehen. Beide Artikel sind interessant und sind mir während meiner Recherchen in den letzten Tagen in die Hände gefallen. Sie belegen deutlich, dass sich einiges im Mining Sektor tut.
Zack Voell
Jialiang David Pan
Energy costs remain the single biggest factor pushing up prices for consumers and businesses, rising in May by a record 39.2 percent from a year earlier, while processed food, alcohol and tobacco rose 7 percent.
Das Pferd frisst keinen Gurkensalat und wer hätte gedacht, dass Eichhörnchen Erdbeeren anknabbern? 🐿️🍓 Keep stacking sats! In diesem Sinne, 2... 1... Risiko!
Gene