22. Januar 2019: In der Energiewirtschaft wird derzeit eine Anwendung der Blockchain diskutiert. Im Projekt B10X der FfE in Kooperation mit zahlreichen Unternehmen wurde die Technologie analysiert sowie Anwendungsfälle identifiziert. Von Michael Hinterstocker, Alexander Bogensperger und Andreas Zeiselmair.

Am Projekt B10X waren neben der FFE beteiligt: Innogy SE, SMA Solar Technology AG, Stadtwerke Augsburg Energie GmbH, Thüga AG, TransnetBW GmbH, VBEW Dienstleistungsgesellschaft mbH, Verbund AG und Vorarlberger Kraftwerke AG. 

Eine Blockchain stellt eine Art verteilte Datenbank dar, in welcher Transaktionen und weitere Daten in diskreten Blöcken gespeichert werden. Aufgrund des verteilten Charakters sowie durch die Anwendung von Konsensmechanismen ist sowohl die Datenintegrität als auch die korrekte Abbildung der Transaktionsreihenfolge jederzeit gewährleistet. Der häufig verwendete Konsensmechanismus „Proof of Work“ ist für die hohen Energieverbräuche der Blockchain-Technologie verantwortlich, alternative Konzepte befinden sich jedoch bereits in Erprobung oder Entwicklung. Der erste und derzeit populärste Anwendungsfall der Blockchain-Technologie sind digitale Zahlungsmittel, sogenannte Kryptowährungen wie beispielsweise Bitcoin. Die Technologie kann jedoch auch eine Grundlage für weitere Anwendungsfälle in verschiedenen Branchen bieten – auch in der Energiewirtschaft. Seit der Entwicklung von Ethereum besteht die Möglichkeit, Programme auszuführen und somit z. B. Vertragsstrukturen abzubilden und automatisiert abzuwickeln. Diese sogenannten Smart Contracts sind Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungsfällen der Blockchain-Technologie.

Die Vorteile einer Blockchain-basierten Infrastruktur liegen unter anderem in der Transparenz des Transaktionsverlaufs, der Manipulationssicherheit, der möglichen Pseudonymität und dem hohen Grad der Verfügbarkeit. Limitationen bestehen heute vor allem noch in den Bereichen Skalierbarkeit, Transaktionskosten und -geschwindigkeit, Anonymität und Interoperabilität sowie Energieverbrauch. Aktuell ist jedoch eine Vielzahl an Lösungsansätzen in Entwicklung oder bereits im Einsatz, welche diese Limitationen perspektivisch reduzieren oder aufheben.

Im Projekt wurden in Zusammenarbeit mit insgesamt 161 Expertinnen und Experten der Projektpartner 91 potenzielle Anwendungsfälle der Blockchain-Technologie in den Kategorien Labeling, Sharing, Systemdienstleistungen, Partizipation, Finanzierung, Kryptowährungen, Asset Management und Prozessoptimierung identifiziert. Die Blockchain-Technologie kann jedoch nur dann einen Mehrwert innerhalb dieser Bereiche leisten, wenn sie sowohl aus der Sicht einzelner beteiligter Akteure als auch aus Sicht des Gesamtsystems einen Mehrwert bietet. Dies betrifft im Wesentlichen die in § 1 EnWG definierten Ziele einer sicheren, preisgünstigen, verbraucherfreundlichen, effizienten und umweltverträglichen Energieversorgung, an denen sich technologische Neuerungen messen lassen müssen. Viele aktuell verwendete Blockchain-Implementierungen nutzen beispielsweise Proof of Work und sind damit aus Effizienz- und Umweltaspekten nicht geeignet. Andere Ausgestaltungsformen, innovative Technologien und Konzepte oder alternative Konsens-Mechanismen (wie Proof of Authority) bieten hier jedoch bereits heute Möglichkeiten, diese Ziele zu erreichen Dies ist jedoch für jeden Anwendungsfall individuell zu bewerten.

Die ermittelten Anwendungsfälle wurden in einem ersten Schritt bezüglich ihres theoretischen Potenzials bewertet und auf ihre energierechtliche Umsetzbarkeit hin analysiert. Die Auswertung zeigt, dass die theoretischen Potenziale meist relativ hoch sind, jedoch regulatorisch häufig einige Hürden vorliegen. Diese umfassen beispielsweise standardisierte Marktprozesse (z. B. Mabis, GPKE) oder Herausforderungen hinsichtlich des Doppelvermarktungsverbots nach § 80 EEG und sind damit grundlegend vom betrachteten Anwendungsfall abhängig. Grundlegende rechtliche Herausforderungen, die den Einsatz der Blockchain-Technologie erschweren oder zu denen noch keine Rechtssicherheit besteht, liegen hingegen vor allem im Bereich des Vertragsrechts und Datenschutzes.

Die entwickelte Methodik zeigt, dass eine Vielzahl der Anwendungsfälle vor allem bestehende Prozesse optimieren. Dabei ist eine Digitalisierung der Prozesse die Grundlage für alle Blockchain-Anwendungen. Während dies in und zwischen Unternehmen häufig bereits der Fall ist, verhindern der sich verzögernde Smart-Meter-Rollout und der ungenügende Breitbandausbau einen kurz- bis mittelfristigen Einsatz der Technologie im Endkundensegment. Eine Bewertung des Mehrwerts durch eine Blockchain-Lösung ist also nur dann sinnvoll möglich, wenn der Referenzprozess als Benchmark bereits sinnvoll im digitalisierten Umfeld etabliert ist.

Die Untersuchung von Synergieeffekten der Anwendungsfälle ergab, dass die Blockchain-Technologie ihre Stärke häufig vor allem im Kontext von Plattformen, also der Bereitstellung einer zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungsinfrastruktur aufweist. Aus den insgesamt 91 identifizierten Anwendungsfällen wurden deshalb die Gruppen Labeling und Asset Logging ausgewählt, näher evaluiert und sollen in einem nachfolgenden Umsetzungsprojekt real implementiert und getestet werden.

Die detaillierte Bewertung einer Labeling-Plattform ergab, dass damit potenziell die Herkunft kleinster Energiemengen in hoher zeitlicher Auflösung hinsichtlich Erzeugungsart und regionaler Verortung mit direkter Kopplung an physikalische Randbedingungen ermöglicht wird. Der Einsatz diese Plattform reicht also von der Weiterentwicklung des bestehenden Herkunftsnachweissystems über Energiespeicher-Labeling bis hin zu Regionalstromangeboten und regionaler Direktvermarktung.

Mittels einer verteilten Asset-Logging-Plattform auf Blockchain-Basis ist es möglich, Daten zur Zustandsdokumentation verschiedenster Anlagentypen einheitlich und transparent abzubilden und allen relevanten Stakeholdern zur Verfügung zu stellen. Dabei können Messdaten, Protokolle, Zugriffsdokumentation oder Anlagen-/Fehlermeldungen manipulationssicher gespeichert werden. Der Anwendungsbereich ist dabei explizit nicht auf die Energiewirtschaft beschränkt, zeigt dort auf Grund der Anlagenintensität allerdings hohes Potenzial. Eine einheitlich definierte Plattform könnte perspektivisch als eine Art Branchen-Standard derartige Dokumentationsprozesse vereinheitlichen und somit große Effizienzgewinne ermöglichen.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Blockchain-Technologie im Bereich der Energiewirtschaft vor allem als verteilte und manipulationssichere Plattform für unterschiedliche Anwendungsfälle mit gemeinsamer Datenbasis und einer Vielzahl an Akteuren relevantes Potenzial aufweist. Bezogen auf einzelne Anwendungsfälle sind vor allem Verbesserungen der Prozesse hinsichtlich Kosten, Zeit und Sicherheit zu erwarten. Voraussetzungen dafür sind sowohl eine weitreichende Digitalisierung als Grundlage sowie eine weitgehend standardisierte Definition von Schnittstellen. Um dazu beizutragen, werden die hier dargestellten Anwendungsfälle in Kürze in der praktischen Anwendung untersucht und bewertet.

Die gesamten Projektergebnisse stehen zusammengefasst in zwei Teilberichten zum freien Download zur Verfügung (direkte Links: Technologiebeschreibung, Anwendungsfälle).