Solarmining - Eine CO2-neutrale Alternative zum klassischen Cryptomining?

Deutschland und Cryptomining in Zeiten der Energiewende ist eher Fluch als Segen. Das klassische Mining mit konventionell hergestellten Strom ist bei kWh-Preisen von 42 Eurocent völlig unrentabel. Selbst wenn im Zuge eines Bullruns auf dem Kryptomarkt die Coins noch mal richtig steigen sollten, sehen die Aussichten eher düster aus. 

Dieser Artikel betrachtet alternative Möglichkeiten um Cryptomining in Deutschland zu betreiben. Es geht darum vorhandene Ressourcen effizient zu nutzen und einen größeren Ertrag pro kWh zu erhalten, als bei der klassischen Einspeisung ins Stromnetz. 

Disclaimer: Alle Angaben im Artikel stellen keine konkreten Handlungsempfehlungen oder Finanzberatung des Autors dar und sind auch nicht als solche gedacht. Die bereitgestellten Informationen dienen nur zur Unterhaltung. Alle Angaben sind zudem ohne Gewähr.

Die Vorraussetzungen

Um Solarmining zu betreiben zu können sind folgende technische Vorraussetzungen zu erfüllen.

1. Einsatzfähige Photovoltanik-Anlage mit Akku zur Überbrückung von Spannungsschwankungen und Dunkelflauten. Zur Dimensionierung der Anlage kommen wir später.
2. Cryptomining Hardware passend zur Photovoltanik-Anlage. Ob und wann Asic/Fpga/Cup/Gpu Hardware Sinn ergibt kommen wir auch später.
   
3. Klärung der Steuerrechtlichen Situation im Einzelfall über Steuerberater.
4. Stabile Internet-Verbindung 

Solormining wird in der Regel nicht 24 Stunden betrieben sondern in Abhängigkeit von der örtlichen Sonneneinstrahlung. Ein 24 Stundenbetrieb ist nur möglich, wenn zur Überbrückung der Dunkelphasen genügend Energie gespeichert werden kann. In der folgenden Grafik erkennen Sie den schematischen Aufbau einer Solarmining-Anlage.

Solarmining Konzept

Die Vorteile und Nachteile

Was sind die Vorteile? Das größte Problem bei Photovoltanik ist, dass in Deutschland meist nicht konstant die Sonne scheint. Es existieren Saisonale- und Tages-Zyklen, darüberhinaus beeinflusst die Bewölkung die Ausbeute einer Photovoltaikanlage. Das sind Faktoren die Niemand beeinflussen kann. Daraus ergibt sich, dass die erzeugte Solarenergie entweder gespeichert werden muss oder die Verbraucher nicht auf ständig verfügbaren Strom zugreifen können. Zudem kann Solarmining das Stromnetz stabilisieren, da nicht der komplett erzeugte Solarstrom eingespeist wird.

Für die Einspeisung von 1 kWh Strom ins Netz erhalten Anlagenbetreiber aktuell 7 cent, müssen jedoch ein vielfaches für die Entnahme von Strom aus dem Netz bezahlen. Wäre es da nicht ein Vorteil, wenn es Möglichkeiten gibt, anstatt der 7 cent mehr für die produzierten kWh zu bekommen? Und hier kommt Solarmining ins Spiel. Stand 15.08.2024 lassen sich über GPU Mining bis zu 15 cent pro kWh, über CPU Mining bis zu 20 cent, über ASIC Mining teilweise sogar 50 cent und mehr erreichen. Eine gute Übersicht zur Effizienz von Mining Hardware erhalten Sie hier: https://www.hashrate.no/

Nachteil ist, dass durch Solarmining weitere Hardwarekosten entstehen, die sich amortisieren müssen, bevor ein wirklicher Ertrag entsteht. Zudem sind die Zeiten von 2021 und 2022 (letzter Kryptobullrun) vorbei, wo Miner selbst in Deutschland mit eine einfachen GPU mit ETH-Mining bis zu 2000 € im Jahr bei knapp 700 € Strom und Hardwarekosten erzielen konnten. Aktuell ist der ROI der Hardware nicht sonderlich gut und liegt mitunter bei über 2000 Tagen. Außerdem ist Mining eine gewerbliche Tätigkeit und von steuerlicher Relevanz (Hierzu bitte einen Steuerberater zu rate ziehen).

Fazit: Ob sich Solarmining lohnt oder nicht muss jeder selbst entscheiden. Im Weiteren klären wir an einem konkreten Beispiel, wie sich ein Solarmining-Rig gestallten und aufbauen lässt.

Das Solarmining-Rig

Ein Solarmining-Rig ist im Grunde ein PC der spezifische Komponenten fürs Cryptomining besitzt. Ich werde im Beispiel speziell auf leicht zugängliche Komponenten eingehen die die größte Flexibilität gewährleisten. Also keine ASICs und kein FPGAs sonder CPUs und GPUs.

Worauf kommt es denn an? Beim Solarmining sollte "möglichst" der gesamte erzeugt Strom der Solaranlage ins Mining fließen. Es geht darum, aus den erzeugten kWh den maximalen Ertrag im Mining herauszuholen. Das bedeutet, dass Stromverbraucher, die nichts mit dem Mining zu tun haben minimiert werden. Was sind das für Verbraucher konkret? Zum einen das Netzteil des PCs. Solaranlagen produzieren Gleichstrom und Computer benötigen auch Gleichstrom. Standard PC-Netzteile wandeln jedoch Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom für den PC um. Das bedeutet, dass der produzierte Solarstrom normalerweise in Wechselstrom (durch Wechselrichter) gewandelt werden müsste und dieser dann im PC-Netzteil wieder in Gleichstrom gewandelt würde. Sie bemerken schon 2mal Verlustleistung durch 2 im Grunde überflüssige Komponenten (der Wechselrichter und das klassische PC Netzteil).

Werbung (Ich habe keine Kooperation mit den Firmen HDPLEX, AMD, NVIDIA, INTEL, HIVEOS)

Die Firma HDPLEX vertreibt Gleichstrom ATX Netzteile für 500 Watt (https://hdplex.com/hdplex-500w-hi-fi-dc-atx-power-supply-12v-48v-wide-range-voltage-input.html) bzw. 800 Watt (https://hdplex.com/hdplex-800w-dc-atx-with-12v-63vdc-input.html) die für ein Solarmining-Rig in Frage kommen und direkt an eine Batterie angeschlossen werden könnten. Wo gegen die 500 Watt Variante mit aktuell 115,- € deutlich günstiger ist und Gleichstrom-Eingangsspannungen zwischen 12 bis 48 Volt verträgt. Was ist der Effekt? Ein guter Wechselrichter hat einen Wirkungsgrad von 92% und ein 80 Gold Plus Netzteil ebenso. Zusammen also ca. 15 % Verlustleistung (1-(0,92*0,92)). Das oben besprochene 500 Watt DC-ATX Netzteil besitzt eine Verlustleistung von 6% bei geringeren Kosten für (klassisches PC Netzteil und Wechselrichter)!

HDPlex 500 Netzteil

Kommen wir zur nächsten Komponente dem Mainboard und der CPU. Eine kleine Überlegung dazu: Wir wollen möglichst viele Komponenten am Mining beteiligen lassen. Bei klassischen GPU Mining wird die CPU nicht fürs Mineing verwendet, verbraucht aber trotzdem Strom. Effektiv wäre es also, wenn die CPU sich auch am Mining beteiligen würde! Auf https://www.hashrate.no/ können wir folgende effiziente Mining CPUs  identifizieren:

1. AMD Ryzen 5900 (besser ohne als mit X wegen Stromverbrauch)
2. AMD Ryzen 7900 (besser ohne als mit X wegen Stromverbrauch)
3. AMD Ryzen 3900 (besser ohne als mit X wegen Stromverbrauch)

Bei den Hardware-Komponenten kommt es nicht nur auf die Performance an, sonder auch auf das Kosten-Nutzen Verhältnis also dem ROI der Komponenten. Beim Mainboard kommt es darauf an, dass der Mainboardchipsatz möglichst wenig Strom verbraucht und natürlich zur CPU passt! Faustregeln: Die AMD B--- Chipsätze verbrauchen in der Regel weniger Strom (bei geringeren kosten) als die X--- Chipsätze. Wichtig: immer prüfen ob die CPU kompatibel zum Mainboard ist! Kleinere Mainboards mit weniger Zusatz-Features am Mainboard verbrauchen weniger Strom. Zum Beispiel verbraucht ein X-570 ATX Mainboard ca. 13-15 Watt wogegen ein B-450 Mainboard je nach Ausstattung 4-5 Watt benötigt. Das heißt 10 Watt weniger Mainboard Strombedarf sind aufs Jahr Dauerbetrieb gerechnet 87 kWh weniger Strom. 

Kommen wir zur letzten Hardware-Komponente der GPU. Im Grund sind hier 2 Chipsatzhersteller Hersteller von Relevanz NVIDIA und AMD. Intel stellt mittlerweile auch Grafik Chipsätze her, diese sind jedoch weniger fürs Mining geeignet. Also AMD oder Nvidia, das ist hier also die Frage? Es kommt ein wenig darauf an, welche Coins geschürft werden sollen. Auf https://hiveon.com/statistics/ befindet sich eine Übersicht zu den beliebtesten GPUs und Coins beim Mining. Meine Empfehlung vielleicht auch mal über gebrauchte GPUs anstatt Neukauf nachdenken.

Wie spielt das alles jetzt zusammen?

Wir haben eine Solaranlage. Ein MPPT Laderegler läd eine Batterie. An der Batterie wird ein Batteriewächter geschalten, der ab einer bestimmten Batteriespannung (z.B. 12 V) abschaltet und sobald wieder eine bestimmte Spannung (z.B. 13.6V) erreich wird zuschaltet. Daran kann wiederum der Mining PC mit einem DC-ATX Netzteil direkt angeschlossen werden. Die Batterie übernimmt so zusagen eine Art Pufferfunktion um Schwankungen der Solaranlage auszugleichen. Sobald die Batterie geladen ist, läuft das Mining an und am Abend wenn die Solaranlage keinen Strom mehr erzeugt geht das Mineing-Rig automatisch wieder aus sobald die Batterie leer ist. Im Folgenden geht es um ein konkretes Fallbeispiel, dass nach diesem Prinzip Funktioniert.

Test-Beispiel

In diesem konkreten Labor-Beispiel wird mit einer Solaranlage mit 600 Watt Maximal Leistung und 100 Ah Stunden 12.8V LiFePo4 ein Rechner mit einer AMD Ryzen 9 3900 CPU (TDP 65W), zwei AMD RX 6600XT (TDP 160W ) Grafikkarten, 16GB DDR4 RAM und Mainboard mit AMD B-450 Chipsatz betrieben. Beim Mining mit RandomX und Kawpow Algorithmus verbraucht diese Zusammenstellung ca. 150 Watt. Doch was kommt bei rum? Der Ertrag der GPUs und CPU beträgt aktuell ca. 0,035 Cent pro Stunde bei 0,15 kWh. Das sind ca. 23 Cent pro kWh Einnahmen. Auf Jahr gerechnet können wir im Beispiel von ca. 600 kWh erzeugtem Strom ausgehen. Das ergibt dann Einnahmen von ca. 138 € pro Jahr.

Doch was kostet die Hardware?
Da die Solaranlage in unserem Gedankenspiel bereits vorhanden war und ins klassische Stromnetz eingespeißt, kann sie aus der folgenden Berechnung entfallen. Fragen wir also eBay was die PC-Hardware im Test-Beispiel kostet.

CPU (AMD Ryzen 9 3900) -> ca. 125 € mit Lüfter
Mainboard (B-450) -> ca. 50 €
GPU (AMD RX 6600XT) -> 2 x ca. 150 €
RAM (DDR4 3200 2x 8 GB) -> ca. 25 €

Insgesammt: ca. 500 €

Es aufmerksamer Leser haben Sie vielleicht schon festgestellt, dass es eventuell günstiger ist 2 CPU Mining Rigs ohne GPUs zu nutzen und 400 € anstatt 500€ auszugeben. Jaein, denn ohne GPUs würde der Stromverbrauch pro Rig zwar auf 100 Watt sinken aber wir hätte bei 2 Rigs wieder ca. 0,035 cent Ertrag müssten jedoch 0,2 kWh Strom dafür zahlen und hätten somit weniger Einnahmen von ca. 105€.

Fazit

Wichtig: Bitte Disclaimer am Anfang des Artikels beachten!

Egal wie es gedreht wird, es bleibt ein Nullsummen Spiel. Nach 3-4 Jahren hat man frühstens seinen ROI erreicht. Ob das sinnvoll ist, naja nicht wirklich. Die Hoffnung ist, dass der 4 Jährige Crypto Bullrun Zyklus dafür sorgt, dass die gemineten Coins mit einem 5-10x Aufschlag am Markt verkauft werden können, was alles andere als Sicher ist.

Ist es ein Beitrag für den Umweltschutz? Mehr oder weniger. Bei entfallender Einspeisung ins Stromnetz müssen weniger sogenannte "Schatten-Kraftwerke" ans Netz gehen. Eine Kooperation zwischen Netzbetreibern und Minern könnte den durch erneuerbare Energien erzeugten Flatterstrom im Netz glätten und diesen effizienter nutzen. Ein Bsp. hier für ist der US Bundesstaat Texas.