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Im Bereich der Kryptowährungen mehren sich die Bedenken hinsichtlich der ökologischen Belastung durch den Einsatz von Blockchain. Doch eine neue Lösung auf Basis der Layer-2-Technologie könnte alles verändern.
Die Dezentralität von Kryptowährungen bietet zwar zahlreiche Vorteile, geht aber oft mit einem erhöhten Energieverbrauch einher. Was wäre aber, wenn es einen Weg gäbe, die Dezentralität und Sicherheit der Blockchain beizubehalten und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck zu reduzieren?
Im Folgenden werden wir uns näher mit den L2-Lösungen befassen und ein ganzheitliches Verständnis für deren Auswirkungen auf die Umwelt vermitteln.
Skalierbarkeit und Effizienz verbinden: Wie funktionieren Layer-2-Lösungen?
Ethereum, eine führende Blockchain-Plattform, verarbeitet 500.000 Transaktionen pro Tag. Zum Vergleich: Bei Visa sind es 150 Millionen. Eine solch hohe Rate kann jedoch zu einer Überlastung des Netzwerks und hohen Gebühren führen.
Hier kommen Layer-2-Lösungen wie Polygon und andere ins Spiel, die das Problem der Skalierbarkeit beheben wollen, indem sie einen Teil der Arbeitslast vom Mainnet (Layer 1) abziehen.
3 Arten von Layer-2-Lösungen
- State Channels: Zwei-Wege-Kommunikationskanäle, die die Transaktionsgeschwindigkeit erhöhen, z. B. das Lightning Network von Bitcoin.
- Zero-Knowledge Rollups: Verwendung kryptografischer Beweise, die als zk-SNARKs bekannt sind, um Transaktionen außerhalb der Hauptblockchain zu konsolidieren und so die Gebühren zu senken, z. B. Polygon Hermez.
- Optimistic Rollups: Vertrauen auf Betrugsnachweise und Bestrafung betrügerischer Transaktionen, z. B. Arbitrum.
Diese Methoden erhöhen die Transaktionsraten von 16 Transaktionen/Sekunde auf Layer 1 auf 10.000 Transaktionen/Sekunde auf Layer 2.
Krypto und „schmutzige“ Energie
Die Herausforderungen der Kryptowährungen für die Umwelt liegen in ihrer Proof-of-Work-Technologie (PoW). Allein Bitcoin ist für etwa 199,65 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent seit seiner Einführung verantwortlich.
Die energieintensive Natur des Minings und der schnelle Anstieg der Hash-Rate tragen zu diesem Problem bei. Der Rückgang der Rentabilität des Mining und die Entwicklung energieeffizienter Hardware haben jedoch zu einer Verringerung der Emissionen geführt.
Die Umweltbedenken im Zusammenhang mit Kryptowährungen beziehen sich in erster Linie auf den Energieverbrauch, der für die Validierung von Transaktionen erforderlich ist.
Bei diesem als Mining bezeichneten Prozess werden komplexe mathematische Aufgaben gelöst, was eine erhebliche Rechenleistung erfordert.
In traditionellen Proof-of-Work-Systemen wie Bitcoin hat dies zu einem explodierenden Strombedarf geführt, vergleichbar mit dem Verbrauch ganzer Länder.
Ethereum hat die Problematik erkannt und mit Ethereum 2.0 den Weg für ein umweltfreundlicheres Modell geebnet, indem ein Proof-of-Stake (PoS) Konsensmechanismus eingeführt wurde.
Dieser Paradigmenwechsel zielt auf eine erhebliche Senkung des Energieverbrauchs und die Anpassung des Netzwerks an Nachhaltigkeitsanforderungen ab – ein entscheidender Schritt, um die Auswirkungen von Kryptowährungen auf das Klima anzugehen.
Layer-2-Lösungen für Blockchains: ein nachhaltiger Übergang?
Layer-2-Lösungen verringern die Umweltbelastung, indem sie einen Teil der Rechenarbeit von der Hauptkette auslagern. Eine Umstellung von Proof-of-Work auf Proof-of-Stake, wie bei Ethereum 2.0, kann den Energieverbrauch um 99,95 % senken.
Die Einführung von Layer-2-Lösungen wie State Channels und Rollups trägt weiter zur Energieeinsparung und damit zu einem nachhaltigeren Blockchain-Ökosystem bei.
Durch die Umleitung eines Großteils der Transaktionen aus dem Hauptnetz bieten Layer-2-Lösungen eine unmittelbare Möglichkeit zur Verbesserung der Umwelteffizienz. So werden die Belastung und der Energieverbrauch der zugrunde liegenden Blockchain erheblich reduziert.
Ob State Channels, Zero-Knowledge-Rollups oder Optimistic Rollups – all diese Lösungen ermöglichen schnellere Transaktionen, ohne den Stromverbrauch unnötig in die Höhe zu treiben.
Der Übergang zu Layer-2 ist kein rein theoretischer Vorschlag. Vielmehr ist er in vielen Projekten wie Polygon bereits Realität.
Der Merge ist ein Paradebeispiel: Voraussichtlich wird er den Stromverbrauch von Ethereum um fast 99,99 % senken und die Kette damit umweltfreundlicher machen. Diese Initiativen sind bedeutende Schritte in Richtung nachhaltigerer Blockchain-Technologien.
Der grüne Fußabdruck: Wie viel CO2 wird von Layer-2 verursacht?
Ein datengestützter Blick auf die Emissionen von Layer-2-Lösungen bietet einige vielversprechende Zahlen:
CO2-Fußabdruck vor dem Merge: Polygons jährliche Emissionen bis Juli 2022 betrugen 60.953,26 Tonnen CO2-Äquivalent (oder tCO2e), wobei 99,92 % aus Aktivitäten auf der Ethereum-Basisschicht stammen.
CO2-Fußabdruck nach dem Merge: Mit der Verschmelzung von Ethereum, die den Stromverbrauch um 99,99 % reduziert, werden die CO2-Emissionen von Polygon voraussichtlich auf nur 56,22 tCO2e jährlich sinken.
Im Vergleich dazu verbraucht PoW von Ethereum so viel Energie pro Transaktion wie ein Haushalt an 2,8 Tagen, während Layer-2-Lösungen einen enormen Sprung in Richtung Effizienz und Nachhaltigkeit darstellen.
Berücksichtigt man die Emissionen von Layer-2-Lösungen, so zeigen die Daten eindeutig eine erhebliche Reduzierung im Gegensatz zu herkömmlichen Layer-1-Technologien.
Nehmen wir zum Beispiel das Polygon-Netz, dessen jährliche CO2-Emissionen bis Juli 2022 lediglich 60.953,26 tCO2e Tonnen betrugen. Diese Zahl ist deutlich niedriger als der Ausstoß vieler Layer-1-Netze.
Von diesen Emissionen werden 99,92 % den Aktivitäten von Polygon auf der Ethereum-Basisschicht zugeschrieben, so dass nur 50,13 tCO2e auf das eigene PoS-Netzwerk von Polygon entfallen.
Mit dem erwarteten Merge werden diese Zahlen voraussichtlich noch weiter sinken, auf nur noch 56,22 tCO2e jährlich.
Vergleicht man diese Werte mit denen der globalen Industrie oder anderer energieintensiver Bereiche, so sind die relativen Auswirkungen von Layer-2-Lösungen minimal.
Diese datengestützte Perspektive unterstreicht die entscheidende Rolle, die Layer-2-Technologien bei der Abmilderung der Umweltauswirkungen von Blockchain spielen, indem sie mit umfassenderen Nachhaltigkeitszielen und gesellschaftlichen Forderungen nach saubereren Technologielösungen in Einklang gebracht werden.
Fazit: neue Visionen für eine grünere Krypto-Zukunft
Layer-2-Lösungen sind nicht nur ein theoretisches Konzept, sondern ein wichtiges Instrument zur Bewältigung der dringenden ökologischen Herausforderungen, die durch Blockchain-Technologien entstehen.
Durch die Verbesserung der Skalierbarkeit, die Reduzierung des Energieverbrauchs sowie die Beibehaltung der Kernprinzipien der Dezentralisierung und Sicherheit stellen Layer-2-Lösungen einen bahnbrechenden Schritt in Richtung nachhaltiger Kryptotechnologien dar.
Die Umweltauswirkungen von Layer 2 sind mehr als nur ein Nischenproblem. Es ist ein Blick in die Zukunft der Blockchain: eine Zukunft, in der Technologie und Nachhaltigkeit Hand in Hand gehen.
Für eine Welt, die mit dem Klimawandel zu kämpfen hat, ist die Einführung und Weiterentwicklung von Layer-2-Lösungen nicht nur ein aufregender technologischer Fortschritt, sondern auch ein ethischer Imperativ.
