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Zwei große Herausforderungen im Zusammenhang mit den globalen Treibhausgasemissionen sind auf zwei Ursachen zurückzuführen: das Abfackeln von Erdölbegleitgas und das energieintensive Schürfen von Kryptowährungen. Erdgas bzw. Erdölbegleitgas wird seit den Anfängen der Ölförderung vor über 160 Jahren abgefackelt.

Daneben entwickelt sich das Bitcoin-Mining seit seinem Entstehen vor etwa zwölf Jahren zu einem immer größeren Umweltproblem. Nun haben sich zwei Unternehmen zusammengetan, um diese beiden Probleme mit einer einzigen innovativen Lösung in Angriff zu nehmen: Crusoe Energy Systems und INNIO Waukesha gewinnen aus Erdölbegleitgas Energie für das Schürfen von Kryptowährungen.

Die enormen Umweltauswirkungen von Bitcoins

Tag für Tag werden Kryptowährungen gehandelt. Dies führt dazu, dass Computer um die Wette rechnen, um für jede Kryptowährung eine 64-stellige Hexadezimalzahl zu erzeugen. Diese Berechnungen werden in einem öffentlichen Hauptbuch aufgezeichnet, sodass Nutzer:innen jede einzelne Transaktion separat verifizieren können. Jener Computer, der diese Berechnungen zuerst löst, erhält eine Zahlung, die pro Transaktion bei den derzeitigen Preisen bis zu 225.000 USD betragen kann. Jede dieser Transaktionen benötigt eine enorme Menge an Energie.

Ein Krypto-Mining-Rig ist ein herkömmlicher Computer, der mit mehreren Grafikkarten (Graphic Processing Units; GPUs) ausgestattet ist. Bei GPUs handelt es sich um spezialisierte elektronische Schaltungen, die den Speicher schnell manipulieren und ändern können, um den Aufbau von Bildern in einem Bildspeicher für die Ausgabe auf einem Display zu beschleunigen. GPUs werden unter anderem in eingebetteten Systemen, Mobiltelefonen, PCs, Workstations und Spielekonsolen verwendet. Jede Grafikkarte benötigt für den Betrieb eine beträchtliche Menge an Strom, da die Prozessoren in den Mining-Rigs 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche und 365 Tage im Jahr in Betrieb sind und viel mehr Strom benötigen als ein Computer, der für herkömmliche Aufgaben genutzt wird. Ein einzelnes Mining-System mit drei Grafikkarten verbraucht im Betrieb mindestens 1.000 Watt. Dies entspricht etwa dem Energiebedarf einer in ein Fenster integrierten Klimaanlage mittlerer Leistung. Und Krypto-Mining-Unternehmen betreiben Hunderte oder sogar Tausende solcher Systeme an einem Standort.

Krypto-Mining-Rigs verbrauchen nicht nur enorme Strommengen, sondern erzeugen auch sehr viel Wärme. Wenig überraschend also, dass mit  der Anzahl der Rigs die Umgebungstemperatur steigt. Damit entsteht ein erheblicher Kühlungsbedarf, sodass trotz der vielen in die Rechner integrierten Lüfter nicht auf externe Kühlung verzichtet werden kann. Dafür kommen größere Ventilatoren oder die weitaus effektiveren Klimaanlagen infrage. All dies trägt zum hohen Gesamtenergieverbrauch bei. Einige Analyst:innen schätzen, dass für eine Bitcoin-Transaktion bis zu 1.544 kWh Strom benötigt werden. Das entspricht etwa dem Stromverbrauch eines durchschnittlichen amerikanischen Haushalts in 53 Tagen.

Heftiger Gegenwind

Hier kommt nun das Fackelgas ins Spiel. In der gesamten Förderindustrie ist das Abfackeln von Erdölbegleitgas seit Langem eine wesentliche Begleiterscheinung der Exploration, Produktion und Verarbeitung von Erdgas. In der Branche ist die kontrollierte Verbrennung gängige Praxis. Sie dient beispielsweise zur Druckentlastung, um die Gefahr von Explosionen durch die einfache Entlüftung großer Mengen reaktiver Gase zu vermeiden, zur Beseitigung von Abfallprodukten aus chemischen Produktionsprozessen oder zur Verbrennung flüchtiger organischer Verbindungen. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur wurden im Jahr 2020 durch das Abfackeln rund 265 Megatonnen (Mt) CO2, beinahe 8 Mt Methan, schwarzer Ruß und andere Treibhausgase direkt in die Atmosphäre freigesetzt. Fünf Länder – Russland, der Irak, der Iran, die USA und Algerien – waren dabei für mehr als die Hälfte aller weltweit abgefackelten Mengen verantwortlich.

Während einzelne Unternehmen der Förderindustrie seit Langem erkannt haben, dass die Erfassung von Begleitgasen zahlreiche Vorteile bieten könnte – wie etwa die Nutzung überschüssiger Energie für Verbraucher:innen, Stromerzeugung vor Ort und höhere langfristige Einnahmen –, zog man sich in der Praxis auf die branchenüblichen Begründungen zurück, dass das Abfackeln dieser Gase betriebliche und wirtschaftliche Vorteile bringt. Diese Rechtfertigungen erweisen sich vor allem durch den Gegenwind aus Sicht des Umweltschutzes als zunehmend problematisch. Die Branche befindet sich derzeit an einem Wendepunkt: Die Haltung von Gemeinden, Aufsichtsbehörden, Investor:innen, Aktionär:innen und der Branche selbst wandelt sich von verhaltener Toleranz zusehends in offene Ablehnung des Abfackelns.

Eindämmung der durch das Mining drohenden Gefahren

Crusoe Energy Systems und INNIO Waukesha haben nun gemeinsam eine neue Technologie entwickelt, die nicht nur die durch das Schürfen von Kryptowährungen verursachten CO2-Emissionen reduzieren kann, sondern auch jene, die durch das Abfackeln von überschüssigem Gas in der Öl- und Gasindustrie entstehen.

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Die von Crusoe Energy Systems in Denver entwickelte und von INNIO Waukesha umgesetzte neue Technologie – Digital Flare Mitigation® (DFM) – wandelt ansonsten freigesetztes oder abgefackeltes Erdgas in elektrische Energie um. Die DFM-Technologie kann potenziell an allen Standorten eingesetzt werden, an denen Gas abgefackelt wird, und damit die Methanemissionen vor Ort als auch die Umweltauswirkungen des hohen Stromverbrauchs beim Bitcoin-Mining zu verringern. Man geht davon aus, dass die DFM-Technologie die Öl- und Gasindustrie dazu bringen wird, eine bisher verschwendete Ressource zu nutzen, um ihre Betriebsstruktur neu zu gestalten. So könnten einerseits die Vorteile einer verbesserten Produktivität und höheren Effizienz genutzt und andererseits die dringend benötigte saubere Energie für die aufstrebende Bitcoin-Mining-Branche bereitgestellt werden.

Aktuelle Schätzungen belaufen sich auf eine Verbrennungseffizienz von 99,9 % für das mithilfe der DFM-Technologie abgefackeltes Gas. Darüber hinaus werden für die Zukunft von DFM auch zusätzliche Vorteile durch den Aufbau neuer Netzwerke für Rechenzentren und Mining-Standorte erwartet. Mithilfe dieser bahnbrechenden Technologie könnten die weltweit niedrigsten Betriebskosten für Rechenzentren erreicht werden. Zwar entstehen den Nutzer:innen von DFM Kosten für den Aufbau der erforderlichen Infrastruktur, um die Daten zu den Kund:innen zu bringen, doch sind diese Kosten im Vergleich zum Energieverbrauch vernachlässigbar. Die DFM-Technologie wird derzeit bereits genutzt, um 40 modulare Rechenzentren in North Dakota, Montana, Wyoming und Colorado mit Energie aus ansonsten verschwendetem und abgefackeltem Erdgas zu versorgen. Künftig könnte diese Netzwerkkapazität die dringend nötige bessere Anbindung ländlicher Gemeinden in der Umgebung der DFM-Standorte ermöglichen. Mit dem steigenden Interesse an dieser Technologie und der Expansion von Crusoe Energy Systems und INNIO Waukesha auf neue Märkte wie Texas und New Mexico ist zu erwarten, dass in absehbarer Zeit 100 Standorte mit DFM ausgestattet sein werden.

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