Bergbaueffizienz: Was ist das und wie kann man sie messen?

1. Definition der Bergbaueffizienz

Die Effizienz des Kryptowährungs-Mining bezieht sich im Allgemeinen auf den Output, der pro Input-Einheit im Mining-Prozess erzielt wird. Vereinfacht ausgedrückt misst es, wie viel Kryptowährung oder Gewinn durch den Verbrauch einer bestimmten Menge an Ressourcen (z. B. Strom oder Rechenleistung) generiert werden kann. Dieses Konzept bewertet das Verhältnis von Input zu Output beim Mining: Der Input umfasst Stromkosten, Hardware-Rechenleistung usw., während der Output die Menge oder den Wert der geschürften Münzen ist. Je höher die Mining-Effizienz, desto mehr Coins können geschürft werden bzw. desto größer ist der mit der gleichen Menge an Ressourcen erzielte Ertrag, wodurch sich die Rentabilität des Minings verbessert.

2. Schlüsselkennzahlen

Die Mining-Effizienz umfasst mehrere technische Kennzahlen, die zusammen die Leistung und Effizienz des Mining-Geräts bestimmen:

Hash-Rate: Die Hash-Rate gibt an, wie viele Hash-Berechnungen (Versuche, das Rätsel zu lösen) ein Miner pro Sekunde durchführen kann, normalerweise gemessen in Hashes pro Sekunde (H/s). Beim Bitcoin-Mining werden üblicherweise TH/s (Billionen Hashes pro Sekunde) verwendet. Je höher die Hash-Rate, desto mehr Versuche innerhalb einer bestimmten Zeit und desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, einen gültigen Block zu finden. Eine höhere Hash-Rate geht jedoch häufig mit einem höheren Stromverbrauch einher, sodass zur Bewertung der Effizienz auch der Stromverbrauch berücksichtigt werden muss.
Stromverbrauch: Der Stromverbrauch bezieht sich darauf, wie viel Strom (gemessen in Watt, W) der Miner im Betrieb verbraucht. Der Stromverbrauch wirkt sich direkt auf die Mining-Kosten aus, da Strom einer der Hauptkosten ist. Stromverbrauch und Hash-Rate werden gemeinsam ausgewertet: Wenn zwei Miner die gleiche Hash-Rate haben, ist derjenige mit dem geringeren Stromverbrauch energieeffizienter und profitabler.
Energieeffizienzverhältnis (J/TH): Dies wird oft in Joule pro Terahash ausgedrückt und ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Effizienz eines Bergmanns. Es spiegelt wider, wie viel Energie pro Hash-Rate-Einheit verbraucht wird. Sie wird berechnet, indem der Stromverbrauch durch die Hash-Rate des Miners dividiert wird. Beispielsweise hat ein Bergmann, der 3.250 W bei 110 TH/s verbraucht, einen Wirkungsgrad von etwa 29,5 J/TH. Eine niedrigere Zahl weist auf eine höhere Effizienz hin (d. h. weniger Joule werden pro Hash verbraucht). Ein Miner mit 20 J/TH ist doppelt so energieeffizient wie einer mit 40 J/TH.

In den letzten Jahren hat sich die Hardwareeffizienz (J/TH) beim Bitcoin-Mining deutlich verbessert. Von etwa 89 J/TH im Jahr 2018 verbesserte sich der Wirkungsgrad kontinuierlich auf etwa 33 J/TH im Jahr 2023, was bedeutet, dass die pro Terahash verbrauchte Energiemenge um etwa 60 % gesunken ist. Dies unterstreicht den schnellen technologischen Fortschritt bei der Mining-Hardware zur Verbesserung der Gesamteffizienz.

3. Hauptfaktoren, die die Effizienz des Bergbaus beeinflussen

Mehrere Faktoren beeinflussen die tatsächliche Effizienz des Bergbaus, die Bergleute erreichen können:

Hardwareleistung und -typ: Das Design und die Hardware des Mining-Geräts selbst bestimmen seine Effizienz. Moderne ASIC-Miner sind um Größenordnungen effizienter als ältere CPU- oder GPU-Mining-Ansätze. Neuere Geräte nutzen fortschrittliche Chip-Fertigungsprozesse und -Architekturen, um leistungsfähigere Hash-Raten bei geringerem Energieverbrauch bereitzustellen. Einige Geräte der nächsten Generation können etwa 20 J/TH oder sogar weniger erreichen, während ältere Modelle von vor ein paar Jahren möglicherweise 80–100 J/TH benötigten. Daher ist die Hardware-Generation ein Hauptfaktor: Durch die Aufrüstung auf Geräte mit höherer Effizienz können sowohl die Mining-Effizienz als auch die Rentabilität deutlich verbessert werden.
Energiekosten: Die Strompreise haben einen massiven Einfluss auf die Rentabilität des Bergbaus. Selbst wenn ein Miner hinsichtlich der Hardware hocheffizient ist, können hohe Stromtarife die Gewinne schmälern oder ganz zunichtemachen. Typischerweise machen die Stromkosten den größten Teil der Betriebskosten im Bergbau aus. Daher bevorzugen Bergleute häufig Regionen mit niedrigen Stromtarifen oder nutzen erneuerbare oder überschüssige Energiequellen. Derselbe Bergmann, der sich in einem Gebiet befindet, in dem Strom 0,05 $/kWh kostet, wird weitaus profitabler sein als in einem Gebiet, in dem er 0,15 $/kWh verlangt. Daher wirken sich Strompreis und Versorgungsstabilität direkt auf die tatsächliche Bergbaueffizienz (Kosteneffizienz pro Produktionseinheit) aus.
Netzwerkschwierigkeit und Wettbewerb: Blockchains passen die Mining-Schwierigkeit regelmäßig an, um eine konstante Blockproduktionsrate aufrechtzuerhalten. Je mehr Miner beitreten und die Gesamt-Hash-Rate des Netzwerks steigt, desto schwieriger wird das Netzwerk, wodurch sich die Menge an Coins verringert, die ein einzelner Miner in einer bestimmten Zeit produzieren kann. Selbst wenn die Effizienz eines Miners konstant bleibt, verringert ein erhöhter Schwierigkeitsgrad den Ertrag pro Einheit der Hash-Rate. Dies treibt Bergleute dazu, ihre Ausrüstung kontinuierlich zu verbessern, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Darüber hinaus wirken sich Reduzierungen der Blockbelohnungen (z. B. die Halbierung von Bitcoin) und Schwankungen des Münzpreises auch auf die Einnahmen aus dem Mining aus. Daher sind die allgemeinen Netzwerkbedingungen (Schwierigkeit, Münzpreis, Belohnungsrate) wichtige externe Faktoren für die Mining-Effizienz.
Andere Faktoren: Betriebsumgebung und Management beeinflussen auch die Effizienz. Eine ordnungsgemäße Kühlung verhindert eine Überhitzung und Drosselung der Miner und hilft ihnen, ihre Spitzeneffizienz aufrechtzuerhalten. Die Gebührenstruktur und Stabilität des Pools wirken sich auf die endgültigen Einnahmen aus (die effektive Nutzung der übermittelten Hashes), und die Wartung und Ausfallraten der Geräte wirken sich auf die Betriebszeit aus. Wenn Miner häufig offline gehen oder Hash-Rate-Schwankungen erleben, leidet die durchschnittliche Effizienz.

4. Strategien zur Verbesserung der Bergbaueffizienz

Unter Berücksichtigung der oben genannten Faktoren können Bergleute und Bergbaubetriebe verschiedene Schritte unternehmen, um die Effizienz zu steigern:

Nutzen Sie hocheffiziente Mining-Hardware: Die Umrüstung auf Geräte der neuesten Generation mit besserer Energieeffizienz ist der direkteste Weg zur Steigerung der Gesamteffizienz. Fortschrittliche ASIC-Miner erzeugen höhere Hash-Raten und verbrauchen gleichzeitig weniger Strom. Obwohl neue Hardware teuer sein kann, reduziert das niedrigere J/TH letztendlich die Kosten für das Mining jeder Münze. Miner sollten ein Auge auf neue Versionen haben und ältere Geräte durch effizientere Modelle ersetzen, wenn dies wirtschaftlich sinnvoll ist.
Stromkosten optimieren: Suchen Sie nach stabilen, kostengünstigen Stromquellen, um die Gemeinkosten zu reduzieren. Große Bergbauunternehmen siedeln sich häufig in Gebieten mit billigem Strom an oder arbeiten mit Kraftwerken zusammen, um überschüssige Energie zu nutzen. Beispielsweise können durch die Nutzung von Wasserkraft, Windkraft oder anderen erneuerbaren Energien die Stromkosten erheblich gesenkt werden. Der Betrieb außerhalb der Spitzenzeiten oder die Nutzung von Abwärme zum Heizen kann den Gesamtenergieverbrauch verbessern und so die Produktionskosten pro Münze senken.
Verbessern Sie die Kühlung und Energieeinsparung: Effektives Kühldesign und Umgebungskontrolle sorgen dafür, dass Bergleute optimal laufen. Hohe Temperaturen können zu Drosselung, geringerer Effizienz oder Hardwareschäden führen. Mining-Farmen nutzen häufig Zwangsbelüftung, Wasserkühlung oder Tauchkühlung, um Bohrinseln kühl zu halten, die Hash-Raten zu stabilisieren und die Energieeffizienz zu verbessern. Einige neue Miner verwenden Wasserkühlung oder weniger Lüfter, um die Wärmeableitung zu verbessern und den Stromverbrauch zu senken. Regelmäßige Wartung, Reinigung und der Austausch veralteter Lüfter oder Netzteile sind ebenfalls entscheidend für die langfristige Aufrechterhaltung der Effizienz.
Nutzen Sie optimierte Algorithmen und Software: Auch Optimierungen auf Softwareebene können die Effizienz steigern. Beispielsweise kann der Einsatz leistungsstarker Mining-Software oder -Firmware und optimierter Algorithmusimplementierungen entweder die Hash-Rate erhöhen oder den Stromverbrauch senken. Bestimmte Firmware von Drittanbietern kann ASIC-Miner untertakten, um den Verbrauch zu senken. Beim GPU-Mining kann die Anpassung der Taktraten und Spannungen oder die Optimierung der Algorithmusparameter die Hash-Rate pro Watt erheblich verbessern. Durch die Gewährleistung stabiler Netzwerkverbindungen und die Minimierung abgelehnter Anteile wird das Verhältnis der gültigen zur gesamten Hash-Leistung weiter verbessert. Diese Hardware-Software-Synergien können dazu beitragen, die Effizienz bestehender Geräte zu steigern.
Planen Sie Betrieb und Wartung: Intelligente Bedienung und Verwaltung maximieren die Gesamteffizienz. Die Überwachung der Miner-Leistung in Echtzeit ermöglicht eine schnelle Fehlerbehebung und reduziert Ausfallzeiten; Planung von Abläufen, um von Schwankungen der Stromtarife zu profitieren; und die Stilllegung weniger effizienter Maschinen bei Marktabschwüngen tragen alle zu besseren Renditen bei. Kontinuierliche Iteration und Verbesserung, die die optimale Konfiguration der Mining-Flotte gewährleisten, sorgen langfristig für eine anhaltend hohe Effizienz.

5. Gängige hocheffiziente Miner und Leistungsvergleich

Derzeit sind mehrere hocheffiziente ASIC-Miner auf dem Markt erhältlich. Nachfolgend finden Sie Beispiele repräsentativer Modelle mit Parametern wie Hash-Rate und Effizienz (Energieverbrauch) zum Vergleich:

Bitmain Antminer S21: Ungefähr 200 TH/s, ungefähr 3.500 W Stromverbrauch und ungefähr 17,5 J/TH. Es wurde Ende 2023 auf den Markt gebracht und bietet eine erhebliche Effizienzsteigerung gegenüber der vorherigen S19-Generation.
Bitmain Antminer S21 Pro: Bis zu 234 TH/s mit einer Leistungseffizienz von etwa 15,0 J/TH. Dies ist ein Upgrade des S21, das höhere Hash-Raten bei vergleichbarem Leistungsniveau bietet und ihn zu einem Spitzenreiter in Sachen Energieeffizienz macht.
Bitmain Antminer S21 XP: Bis zu 270 TH/s, was die Effizienz weiter auf etwa 13,5 J/TH senkt. Dies setzt einen neuen Maßstab für luftgekühlte Mining-Rigs. Im Vergleich dazu bietet der ältere Antminer S19 XP 140 TH/s bei etwa 21,5 J/TH, was darauf hindeutet, dass das neue Modell über 30 % effizienter ist.
Bitdeer SEALMINER A2 Pro: Diese hocheffiziente Produktreihe ist sowohl in luftgekühlter als auch in flüssigkeitsgekühlter Ausführung erhältlich. Das luftgekühlte Modell liefert etwa 255–270 TH/s und verbraucht etwa 3.790–4.050 W (etwa 14,9 J/TH). Die flüssigkeitsgekühlte Version kann 500 TH/s bei 7.450–7.900 W überschreiten, also etwa 14,9 J/TH. Diese beweisen die Wettbewerbsfähigkeit aufstrebender Hersteller.
MicroBT Whatsminer M60S+: Ungefähr 212 TH/s, ungefähr 3.600 W und ~17 J/TH. Als Flaggschiff der M60-Serie, die auf 5-nm-Chiptechnologie setzt, erreicht sie unter 20 J/TH und liegt damit weit vor der Vorgängergeneration M50 (ca. 29 J/TH).
Canaan AvalonMiner A1566: Etwa 185 TH/s bei etwa 3.420 W, was etwa 18,5 J/TH ergibt. Mit seiner Markteinführung im Jahr 2024 ist es das bislang effizienteste Modell von Canaan und stellt einen bemerkenswerten Sprung gegenüber seinen früheren Versionen dar.

Die führenden Miner von heute erreichen üblicherweise etwa 15 J/TH oder sogar weniger. Bei der Auswahl eines Miners sollten Betreiber das Budget, die Strompreise und den Betriebsumfang sowie die Hash-Rate, den Stromverbrauch und die Gesamtenergieeffizienz berücksichtigen. Durch die Kombination hocheffizienter Mining-Hardware mit den oben beschriebenen Optimierungsstrategien können Miner die Rendite ihrer Ressourcen maximieren und in der dynamischen Welt des Kryptowährungs-Mining wettbewerbsfähig bleiben.

Referenzen

D-Central: „Verstehen der Energie-zu-Hashrate-Dynamik im Bitcoin-Mining“.d-central.tech d-central.tech
Bitdeer: „Wie lange dauert es, einen Bitcoin abzubauen?“bitdeer.com
Compass Mining: „Warum Energiekosten und die Effizienz der Mining-Flotten für Bitcoin-Miner von entscheidender Bedeutung sind“.education.compassmining.io education.compassmining.io
CoinDesk: „Die Effizienz der Bitcoin-Mining-Maschinen hat sich in fünf Jahren verdoppelt“.Coindesk.com
EZ Blockchain: „Wie wählt man Bitcoin-Mining-Ausrüstung 2024 aus?“ezblockchain.net ezblockchain.net
Finanznachrichten von Investing.com: „Bitdeer bringt die neue SEALMINER A2 Pro-Serie von Bitcoin-Minern auf den Markt“.cn.investing.com

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