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Blockchain in der Energiewirtschaft

Sie sorgt für Gesprächsstoff in der Energiebranche und bei IT-Entwicklern: die Blockchain-Technologie. Experten schreiben ihr große Potenziale zu, gegenwärtig testen Energieversorger gemeinsam mit Start-up-Unternehmen und Pilot-Initiativen mögliche Anwendungen im Strommarkt. Was steckt hinter der noch jungen Technik?

Großes Interesse erregt derzeit, was seit April 2016 im New Yorker Stadtteil Brooklyn erprobt wird: In einem Nachbarschaftsprojekt ist ein neue Art Kleinststromnetz entstanden. Über das Brooklyn Microgrid können PV-Anlagen-Betreiber ihren überschüssigen Strom nach Bedarf an die Nachbarn direkt verkaufen, statt ihn gegen eine pauschale Vergütung ins Netz zu speisen. Leistung und Verbrauch werden über in die Blockchain eingebundene intelligente Stromzähler virtuell erfasst und mit Preissignalen abgeglichen. Die Transaktionen werden automatisch gesteuert und gespeichert. Ein autonomes System, das von den Teilnehmern selbst verwaltet wird und jedem die Freiheit bietet, zu entscheiden, wem er Strom verkauft oder von wem er ihn beziehen will. Über 130 Hausbesitzer und Mieter beteiligen sich inzwischen als Erzeuger und Verbraucher am Brooklyn Microgrid, darunter auch ein Lebensmittelladen, eine Tankstelle und ein Feuerwehrgebäude. Künftig soll das Kleinstnetz als genossenschaftliche Organisation betrieben werden.

Was ist Blockchain?

Technisch gesehen ist Blockchain ein internetbasiertes, dezentral organisiertes, öffentlich geführtes Register, das - einem virtuellen Kassenbuch gleich - Transaktionen in kryptografisch hochverschlüsselte Datensätze schreibt und speichert. Weil das Kassenbuch chronologisch linear erweitert wird, entsteht eine Kette von Datenblöcken. (Grafik in Großansicht)

Die Verwaltung dieser ungeheuer großen Datenmenge erfordert enorm viel Rechenkapazität, die durch ein Netz von Computern bereitgestellt wird. „Statt auf einem zentralen Server werden die Informationen dezentral auf vielen verteilten Rechnern gespeichert und untereinander abgeglichen. Einmal dokumentiert, sind sie nicht mehr veränderbar“, erklärt Kirsten Hasberg, Expertin der Initiative Blockchain Hub Berlin. Das ist der Clou der Technologie: Der Intermediär, eine zentrale Instanz wie eine Bank, Börse, Handelsplattform oder ein Energieversorger, wird damit überflüssig. „Das Vertrauen in die Richtigkeit und Legitimität von Transaktionen, für das bislang der Mittelsmann steht, wird im Blockchain-System technologiebasiert erzeugt“, so Hasberg.

Nutzbar ist die Blockchain für jeden mit einem PC und Internetanschluss. Jeder Nutzer hat Einsicht in die Blockchain und seine dort registrierten Transaktionen, z. B. Strombezug und -verbrauch sowie getätigte Zahlungen. Es wird unterschieden zwischen öffentlichen und privaten Blockchains - bei letzteren erfolgt die Teilnahme einladungsbasiert und die Validierung  durch den Betreiber. Im Grundmodell sind alle Transaktionen öffentlich sichtbar. Nutzerzugänge werden als Alias angelegt und sind für andere Teilnehmer anonym. In beiden Modellen kann der Nutzer seine  Transaktionshistorie einsehen. Dies schafft einen Grad an Übersicht, der in klassischen digitalen Modellen eben nicht erreicht wird.

Blockchain beschleunigt und vereinfacht Verwaltungsvorgänge

Erste bekannte Anwendung der Blockchain-Technologie ist die Bitcoin-Währung. Die Blockchain-gesteuerte digitale Geldeinheit entspricht einem Eigentumsnachweis, der in einer persönlichen „digitalen Brieftasche“ gespeichert wird. Die Transaktionen werden auf der Blockchain verzeichnet und mit einem privaten Schlüssel - ähnlich wie eine PIN-Nummer - signiert. Ihr größtes Potenzial als neues Datenmedium hat die junge Technologie nach Einschätzungen von Experten aber jenseits digitaler Zahlungswege: Wenn Anbieter und Interessenten wie im New Yorker Pilotprojekt direkt zusammen kämen, bräuchten Stromverbraucher auch keinen zentralen Energieversorger, sondern könnten Strom unmittelbar von lokalen Erneuerbare-Energie-Erzeugern beziehen. Umgekehrt könnten Grünstromerzeuger ihren Strom direkt vermarkten und so den Zwischenhändler einsparen.

Energieversorger wie RWE und enercity, aber auch Verteilnetzbetreiber sowie Verbrauchter sehen sich daher durch die Möglichkeiten dieser Technologie in ihrer traditionellen Rolle herausgefordert. Daneben bietet die Technologie bereits heute aber auch Chancen für die Akteure der Energiewirtschaft. Mithilfe von Blockchain-Anwendungen können beispielsweise interne Prozessabläufe optimiert werden, um Kosten zu sparen. Allerdings finden solche Anwendungen dort ihre Grenzen, wo bereits effiziente digitale Lösungen für den geschäftsrelevanten Datenaustausch bestehen. Interessante Anwendungsperspektiven bieten zudem Projekte, die die Transparenz der Blockchain nutzen. Da alle Transaktionsprozesse zwischen zwei Parteien präzise registriert werden, wird es möglich, die Eigenschaften der gehandelten Werte, z. B. von erneuerbar erzeugtem Strom, genau zu beschreiben.

Technisch wird das durch sogenannte Smart Contracts möglich: digitale Protokolle, die definierte Transaktionsprozesse automatisieren und ausführen und auf diese Weise Prozesse beschleunigen können. Eine vollständig dezentrale Abwicklung von Handelsgeschäften wird hierdurch möglich.

Regulatorischer Rahmen setzt der Blockchain-Anwendung Grenzen

„Perspektivisch hat das Verfahren das Potenzial, den Verbraucher und insbesondere die Prosumer zu stärken und so den Strukturwandel in der Energiewirtschaft beschleunigen“, sagt Udo Sieverding, Energieexperte der Verbraucherzentrale NRW, im Interview mit der EnergieAgentur.NRW. Noch aber steckt die Blockchain-Anwendung in der Energiewirtschaft in den Kinderschuhen und steht vor enormen Hürden.  Derzeit ist der private Austausch von Strom über das herkömmliche Stromnetz, wie dies in New York geschieht, problematisch, da sich autonom agierende Prosumer nicht ohne Weiteres in das bestehende energiewirtschaftliche Raster und damit die Steuer- und Abgabenpflicht einfügen lassen. Betreibern von PV-Anlagen etwa müssten Versorgereigenschaften mit den entsprechenden Pflichten zugeschrieben werden und Abrechnungsketten in Bilanzkreise fassen lassen, um die Stromversorgung abzusichern. 

Fazit: schöne neue Energiewelt?

Die breite Anwendung der Blockchain-Technologie in der Energiewirtschaft steht noch ganz am Anfang. Vieles ist noch unklar, ihre revolutionäre Wirkung noch spekulativ. „Solche Innovationen müssen zunächst als redundante Systeme eingeführt werden, um zu sehen, ob sie funktionieren“, sagt der Marktplatz-IT-Experte Ingo Fiedler von der Universität Hamburg. Für Unsicherheit sorgen auch spektakuläre Hacks wie jüngst der vom RWE-Partner Slock.it initiierten Blockchain-Crowdfunding-Institution DAO. Durch einen Programmierfehler kamen über 50 US-Millionen Dollar abhanden, die nur teilweise zurückgeholt werden konnten. Anfang August wurde die Bitcoin-Börse Bitfinex virtuell angegriffen. Deren Bitcoin-Anleger verloren ein Drittel ihrer Einlagen.

Abseits der technischen Seite stellen sich zahlreiche regulatorische Fragen: beispielsweise wer als Stromlieferant zugelassen wird, wie sich Bilanzkreise auf der Blockchain abbilden lassen, wer für Schäden und Ausfälle haftbar wird, wie persönliche Daten geschützt werden. Einer Umfrage der Deutschen Energie-Agentur (dena) zufolge glauben allerdings zwei Drittel der befragten Entscheider im Energiesektor an die künftige Verbreitung der Technologie in der Branche. 21 Prozent halten sie für einen Schlüssel zu einem grundsätzlichen Wandel des Marktes, während weitere 14 Prozent darin zumindest eine Nischenlösung sehen. Ob sich Blockchain-Anwendungen durchsetzen werden, hängt vom konkreten Fall ab. Vor allem in neuen und entstehenden Märkten bestehen dafür die größten Chancen, zur dominierenden Technologie zu werden, resümieren die Analysen. „Wir werden in nächster Zeit viele kleine Blockchain-basierte Pilotanwendungen sehen“, ist auch Blockchain Hub-Mitglied Kirsten Hasberg überzeugt. Sie werden im Laufe ihrer Entwicklung zeigen, was mit der Technologie im Energiesektor möglich ist und was nicht. Sie jedoch zu verdrängen, sei der falsche Weg.

Weiterführende Informationen:

Blockchain in der Praxis

Enercity: Digital bezahlen – ohne Zwischeninstanz

Was in Reaktion auf die Finanzkrise 2008 in der Bankenwelt seinen Anfang nahm, nutzt jetzt der Regionalversorger enercity AG in Hannover. Kunden können seit September ihre Strom-, Gas- und Wasserrechnungen in digitalen Bitcoins bezahlen. Die Prozesse laufen über eine Smartphone-App oder ein Online-Bezahlportal – „so einfach wie das Senden einer Nachricht“, wirbt ihr Entwickler PEY, der die Nutzung von Bitcoins vereinfacht hat. Obgleich die Zahl der Blockchain-Brieftaschennutzer weltweit stetig steigt, ist der Anteil der Bitcoin-Transaktionen an internationalen Währungsmärkten verschwindend gering, sagen Analysten. Wie der neue digitale Bezahlservice von den enercity-Kunden angenommen wird, werde die Zukunft zeigen, heißt es beim Energieversorger. Man wolle mit dem Angebot nicht nur frühzeitig neue Standards im Kundenservice setzen: „Die Blockchain-Technologie fordert uns heraus, unsere jetzige Rolle neu zu definieren“, sagt die enercity-Vorstandsvorsitzende Susanna Zapreva dem Branchendienst energate messenger.

SEV GrünStromJetons: Blockchain macht reale Grünstromverbräuche nachweisbar

Der Stadtwerke Energie Verbund (SEV), der unter der Vertriebsmarke „Kleiner Racker“ regional erzeugten Strom aus erneuerbaren Energien vertreibt, will die Transparenz der Blockchain nutzen und mit der Pilot-Anwendung „GrünStromJetons“ ausprobieren: Damit sollen die Stromkunden erstmals genau erkennen können, ob sie zu einem gegebenen Zeitpunkt tatsächlich Strom aus dem Windpark nebenan oder von der Solaranlage vom Dach des Nachbarn nutzen und ihr Verbrauchsverhalten danach ausrichten. „Kleiner Racker“-Kunden sollen ab dem neuen Jahr mit intelligenten Stromzählern ausgestattet werden, die als Kommunikationsknoten in ein Blockchain-Register eingebunden werden. Das Register gleicht die Verbrauchswerte des Stromkunden mit dem aktuellen lokalen Grünstrom-Index ab, der die Strommengen aus erneuerbaren Energien im Netz postleitzahlenscharf erfasst. Ist der Indexwert hoch, wird mehr grüner Strom als konventioneller Strom in das lokale Stromnetz eingespeist und der Kunde erhält einen GrünStromJeton gutgeschrieben. Ist er niedrig, überwiegen konventionelle Stromquellen und der Kunde erhält einen grauen Jeton. Ein Anreiz für netzdienliches Verbrauchsverhalten, das der Regionalstrom-Anbieter mit lastvariablen Tarifen fördern will: Wer zum Beispiel seine Autobatterie gerade dann auflädt, wenn ein besonders hoher Grünstromanteil auch verbraucht werden sollte, schont nicht nur die Umwelt durch den direkten Verbrauch von regenerativem Strom, sondern zahlt günstigere Konditionen. Damit könnte das bislang genutzte Standard-Lastprofil, mit dem Stromversorger bislang kalkulieren, der Vergangenheit angehören.

Slock.it und RWE: Ladeprozess vereinfachen

In einer Kooperation zwischen RWE und dem Start-up Slock.it wird die Blockchain und die Kryptowährung Bitcoins genutzt, um dem Lade- und Abrechnungsprozess an Ladesäulen für Elektromobile zu optimieren. Wie das gehen könnte, soll das Pilot-Projekt zeigen. Über die Blockchain könnten ein Elektrofahrzeug und eine Ladesäule direkt miteinander kommunizieren - von Maschine zu Maschine, ohne die Beteiligung eines Menschen. Lade- und Abrechnungsprozesse ließen sich auf diese Weise direkt verknüpfen. Der Betreuungsaufwand für herkömmliche Zahlungswege mit EC- oder Kreditkarten, Münzgeld oder Smartphone-Apps fiele weg. Ein weiterer Vorteil: Weil sich das System selbst organisiert, fallen praktisch keine Kosten an.

Stand: Januar 2017

Dipl.-Kauffrau (FH) Lisa Conrads
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Rechtsanwältin Ka Yee Winkler
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