Kann Blockchain den Energiesektor revolutionieren?

Blockchain bringt Chancen, hat aber auch deutliche Grenzen (Foto: iStock)
Blockchain bringt Chancen, hat aber auch deutliche Grenzen (Foto: iStock)
11.04.2017

Blockchain verspricht der Energiewirtschaft ein dezentrales, effizientes und sicheres System, dessen Einsatzmöglichkeiten vom Energiehandel über Ablesung und Abrechnung, Clearing, Eigentumsdokumentation und Asset Management bis hin zur Ausstellung von Zertifikaten reichen. Doch die disruptive Macht der Technologie im Energiesektor hält sich bis auf weiteres in Grenzen.

Ob Wohnung, Elektroauto oder die Ladesäule dafür, moderne Verbraucher wollen flexibel nutzen und teilen. Das Startup Demos aus dem sächsischen Mittweida hat gemeinsam mit der RWE-Tochter Innogy eine Plattform entwickelt, die solche Transaktionen vertraglich absichert und wurde dafür 2016 mit dem Deutschen Mobilitätspreis ausgezeichnet. „Das Ziel ist, dass Leute alles, was sie besitzen, teilen können“, sagt Gründer Simon Jentzsch. „Dazu brauchen wir eine Technologie, die das einfach macht.“ Die Plattform von Demos basiert auf einer Blockchain, dem Internetprotokoll, das seit etwa zwei Jahren den Bankensektor aufmischt und zunehmend auch im Energiebereich für Gesprächsstoff sorgt. Das Versprechen der Entwickler: Die Blockchain soll Transaktionen präzise, sicher, transparent und vollautomatisch abwickeln. Bei Demos stellt man sich zum Beispiel vor, dass Ladesäule und Auto den Strompreis miteinander aushandeln, und sobald die Zahlung eingegangen ist, der Ladevorgang selbstständig startet. „Wenn Dinge Bankkonten erhalten, und das können sie mit der Blockchain, dann sind ganz neue Applikationen möglich“, erklärt Mitgründer Christoph Jentzsch.

Das Prinzip Blockchain

Die Blockchain geht zurück auf eine Publikation, die 2008 unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto erschienen ist und die Grundlage der Kryptowährung Bitcoin darstellt. Das Prinzip ist einfach: Die basalen Programminformationen werden in einem Datenblock zusammengefasst und versiegelt. Sämtliche Transaktionsdaten werden danach in regelmäßigen Abständen wiederum in Blocks zusammengefasst und an den vorhergehenden Block angehängt, so dass die Datenbank nie verändert, sondern immer nur erweitert wird. Die gesamte Handelsgeschichte bleibt in der Blockchain erhalten und ist für alle Teilnehmer einsehbar.

Allerdings schließt dieses Verfahren per Definition die Reparatur von Fehlern im Ursprungscode aus. Als sogenannte Distributed Ledger Technology ist eine Blockchain nicht auf einem zentralen Server gespeichert, sondern verteilt auf allen teilnehmenden Computern, von denen jeder die komplette Datenbank erhält. Diese sogenannten Miners überprüfen sich gegenseitig und nur wenn Konsens herrscht, gilt eine Transaktion als validiert. Durch diese Architektur gibt es keinen zentralen Angriffspunkt, weil jede Manipulation an einem Computer durch die anderen Miners entdeckt und überschrieben wird. Das macht die Blockchain sehr sicher.

Blockchain im Energiesektor

Laut einer Umfrage der Deutschen Energie-Agentur (Dena) halten 21 % der Führungskräfte in der Energiewirtschaft hierzulande die Blockchain-Technologie für einen „Game Changer“ auch in ihrer Branche. Weitere 60 % halten eine breitere Anwendung zumindest für sehr wahrscheinlich. Wie also sehen potenzielle Anwendungsfelder im Energiesektor aus?

Die Digitalisierung fordert durch die intelligente Vernetzung von Haushalten und Industriebetrieben eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit der Stromversorgung. Gleichzeitig müssen erzeugerseitig konventionelle Kapazitäten zu- oder abgeschaltet werden, um Leistungsspitzen aus Wind- und Solarenergie auszugleichen, während Großverbraucher gezielt Lasten vom Netz nehmen, um auf Engpässe zu reagieren, oder Lasten zuschalten, um ein Herunterfahren von Erzeugungsanlagen zu vermeiden. Hinzu kommt die fortschreitende Verbreitung von Batterien zur lokalen Speicherung. „Die Zukunft des Stromsektors ist automatisiert“, folgern die Autoren der Dena-Studie.

Die Blockchain-Technologie verspricht, dieser zunehmenden Komplexität und Dezentralisierung mit einem ebenso dezentralen wie effizienten und sicheren Verwaltungssystem zu begegnen, dessen Einsatzmöglichkeiten vom Energiehandel über Ablesung und Abrechnung, Clearing, Eigentumsdokumentation und Asset Management bis hin zur Ausstellung von Zertifikaten reichen.

Durch die automatische Validierung von Transaktionen sollen Kosten gesenkt sowie Prozesse schneller und flexibler gestaltet werden. Vor allem aber stärkt die Blockchain „die Rolle des einzelnen Konsumenten und Produzenten im Markt“, wie aus einer Studie der Unternahmensberatung PricewaterhouseCoopers im Auftrag der Verbraucherzentrale Nordrheinwestfalen hervorgeht. Prosumer, also Haushalte, die zugleich Energie produzieren und verbrauchen, erhielten über die Blockchain-Technologie die Möglichkeit, mit einem hohen Freiheitsgrad Energie direkt zu kaufen und zu verkaufen, argumentieren die Autoren.

Die Grenzen von Blockchain

Rückt also das dezentrale Energiesystem, in dem Verbraucher und Erzeuger auf Augenhöhe ohne Vermittler kooperieren, in greifbare Nähe? „Nein“, urteilt Simon Göß von Energy Brainpool. Der Ingenieur sieht zunächst technische Einschränkungen: „Bisher sind noch keine großen Datenmengen auf der Blockchain speicherbar und die Zahl der Transaktionen pro Zeiteinheit ist gering“. Groß ist dagegen der Hardware-Bedarf. Würden über Bitcoin so viele Transaktionen abgewickelt, wie über VISA, dann kämen pro Jahr 214 Petabyte (1 Petabyte = 1.000 Terabyte) Daten hinzu, rechnet Jesse Yli-Huumo von der Lappeenranta University of Technology in der Zeitschrift PLOS one vor.

Der Energieverbrauch ist ebenso beeindruckend: Obwohl ökonomisch weitgehend unbedeutend, verbraucht die Bitcoin-Blockchain bereits permanent rund 1.000 MW Strom. Das entspricht der Leistung eines Kernkraftwerkes. Verantwortlich dafür ist die Verifizierungsmethode Proof of work, erklärt Göß. „Für die Skalierung der Blockchain-Technologie muss hier eine neue Methode gefunden werden.“ Ansätze gibt es bereits, wie zum Beispiel Proof of stake und Proof of authority. Beide Verfahren sind aber mit dem ursprünglichen Gedanken der offenen und demokratischen Blockchain nicht wirklich gut vereinbar. Beim Proof of stake werden Entscheidungen in Abhängigkeit von den Eigentumsverhältnissen der hinterlegten Kryptowährung getroffen, während Proof of authority auf der Validierung durch ein Kuratorium statt durch die Gesamtheit der Teilnehmer beruht.

Die eigentliche Herausforderung liegt aber in der Dezentralisierung des Stromhandels, schreibt Shermin Vosghmir, Gründerin des Blockchain-Hubs, in einer Studie für die Technologiestiftung Berlin. Insbesondere kleine Akteure sähen sich mit hohen Transaktionskosten durch administrative und regulatorische Hürden konfrontiert, die sie am Markteintritt hinderten. So benötigt ein Stromlieferant eine Zulassung als Energieversorgungsunternehmen und als solches auch eine Gewerbeanmeldung.

Jeder Energieverbraucher in einem solchen Peer-to-peer-Netzwerk wird hingegen automatisch zum Bilanzkreisverantwortlichen. Er muss die entsprechenden Anforderungen hinsichtlich Sicherheiten-Hinterlegung und Risikomanagement erfüllen sowie eine Zulassung als Messstellenbetreiber beantragen. Weiter müssen die Regularien der Bundesnetzagentur technisch abgebildet und der Fahrplan an den Übertragungsnetzbetreiber gemeldet werden. Kurz: Der gegenwärtige rechtliche und regulatorische Rahmen spiegelt in keiner Weise die Anforderungen eines dezentralen Energienetzwerkes.

Viele kleine Bockchains als Effizienzanwendung

Während im Finanzsektor bereits einige Anwendungen auf Blockchain-Basis öffentlich erreichbar sind und große Dienstleister offensiv an konsortialen Blockchain-Lösungen arbeiten, befindet sich die Community im Energiesektor in einer völlig unübersichtlichen Testphase. Der erste Schritt auf dem Weg zum Nutzervertrauen wird also die Schaffung von Standards sein. „Die eine, globale Blockchain wird es aber nicht geben“, ist Simon Göß sicher, „kleine gibt es hingegen immer mehr“. An einem praktischen Beispiel erklärt er, warum das auch sinnvoll ist: „Stellen Sie sich eine Windenergieanlage vor, für die die Standortgüte für das Referenzertragsmodell nach fünf Jahren neu gerechnet werden muss. Wurden die Ertragsdaten konsequent über die Blockchain erfasst, ist das leicht abbildbar. Die Daten können ohne Gutachten an die Fördergesellschaft Windenergie und gleichzeitig an den Finanzierer gesendet werden. Das spart Kosten.“ Ob eine solche automatisierte Übermittlung aber auch juristischen Ansprüchen genüge, sei wieder eine andere Sache, räumt der Experte ein.

Bei allem Potenzial in Bezug auf die Effizienz im Datentransfer, die physische Erzeugung von Energie wird weiterhin mit Kosten verbunden bleiben. Daran ändert auch die Blockchain nichts. Insofern hält sich die disruptive Macht der Technologie im Energiesektor bis auf weiteres in Grenzen. Roman Beck von der IT-Universität in Kopenhagen sagt voraus, dass viele Firmen die Blockchain am Back End als Effizienzanwendung einsetzen werden, während der Kunde am Front End vorerst keine Veränderung bemerkt.

Allerdings gibt es weltweit eine Reihe von Projekten, die an nutzerorientierten Blockchain-Anwendungen im Energiebereich arbeiten. Demos von Simon und Christoph Jentzsch ist eines davon, das Brooklyn Microgrid der Gründer Lawrence Orsini und Bill Collins, das die Versorgung mehrerer Haushalte einer Nachbarschaft mit Solarstrom regeln soll, ein anderes. Langfristig könnte eine wachsende Zahl solcher Initiativen verbunden mit einer Weiterentwicklung der Technologie in Bezug auf Speicherplatz und Energieverbrauch durchaus einen Innovationsdruck erzeugen, der das bestehende Regulationssystem in Frage stellt. „Man muss die Blockchain ernst nehmen“, stellt Roman Beck fest. „Die Technologie ist gekommen, um zu bleiben.“

Stefanie Geiselhardt

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