Blockchain und die Energiewirtschaft

Kategorie: Topnews, Märkte und Trends, Politik und Gesellschaft

Alle wundern sich, dass sich jetzt auch die jeweils anderen in der Energiewirtschaft mit Blockchain beschäftigen. Auch Tobias Federico. Der Geschäftsführer von Energy Brainpool, erklärt, was ihn daran für die Energiewirtschaft so fasziniert.

Blockchain

In der Blockchain, den verketteten Blöcken, stellen verschlüsselte Datenblocks Tranzparenz und Vertrauenswürdigkeit her.
Fotolia/enzozo

pv magazine: Warum interessieren Sie sich für Blockchain?

Tobias Federico (Foto): Ich finde sie toll, ich finde sie interessant, und ich bin begeistert. Und das hat weniger mit der Blockchain zu tun als mit der Tatsache, wie die Blockchain in den zukünftigen Energiemarkt passt: Die Blockchain eröffnet die Möglichkeit, zu relativ geringen Kosten Transaktionen zu verifizieren und zeitgleich die finanzielle Abwicklung durchzuführen. Durch die geringen Transaktionskosten lohnt es sich tatsächlich, auch kleine und Kleinstmengen zu handeln. Das ist genau das, was für die Energiewende nötig ist, denn hier wird der Markt dezentral und damit automatisch kleinteiliger.

Die Blockchain ist ein dezentrales System, das auf etlichen Rechnern läuft, im Gegensatz zu dem System mit einem zentralen Server, der die Transaktionen verwaltet. Wieso sind die Transaktionskosten durch die Blockchain günstiger als mit einem System mit zentralem Server?

Ein zentrales System würde auch gehen. Nur möchte derjenige, der dieses zentrale System aufsetzt und entwickelt, dafür auch entlohnt und belohnt werden. Je größer so ein zentralistisches System wird, umso größer werden seine Managementkosten. Die Blockchain selbst ist relativ schlank aufgesetzt und kommt aus der Open-Source-Welt. Es gab keine zentralistische Organisation, die die Blockchain aufgesetzt hat, sondern ein Entwicklungsteam. Dadurch gibt es keine Abwick­lungskosten im Sinne einer Software-Lizenzgebühr. Wir dürfen aber nicht vergessen, dass auch für die Blockchain-Technologie Rechenleistung vorgehalten werden muss. Nur dadurch, dass auf mehreren Rechnern das Krypto-Rätsel der Blockchain gelöst wird, kann eine zustande gekommene Transaktion ordnungsgemäß verifiziert und ausgeführt werden.

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Mehr zum Thema:

Mit "Blockchain in der Energiewirtschaft" bietet Energy Brainpool am 16. November wieder eine Schulung zu dem Thema an.

Einführungsartikel Blockchain in pv magazine September 2016, "Hi, we are here"

"Blockchain – das erste Stadtwerk startet Anwendung einer "echten" Blockchain"

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Dass der zentrale Akteur, wenn man ihn als Alternative zur Blockchain sieht, höhere Lizenz- oder höhere Transaktionskosten verursacht, liegt ja eigentlich an der Marktmacht. Die Technologie skaliert doch ansonsten genauso wie bei der Blockchain. Oder?

Das kommt noch dazu. Skaleneffekte sind nicht zu ignorieren, die gibt es hier immer. Aber, bei einem zentralen Akteur komme ich um die Dienstleistung nicht herum und muss diese entsprechend zahlen. Bei der Blockchain ist die Vorhalteleistung der Rechenkapazität durch den Wettbewerb der Mineure untereinander nicht durch den Transaktionsverursacher zu zahlen, sondern intrinsisch in den Systemkosten enthalten. Kurz gesagt: Derjenige, der die Transaktionen durchführt, bezahlt nicht, weil er ja keine Rechenleistung vorhalten muss.

Gibt es denn jemanden, der für Fehler im System haftet wie sonst der zentrale Akteur? Das hat ja auch einen Preis.

Im Fall einer komplett dezentralen Blockchain haftet tatsächlich niemand. Jeder Teilnehmer muss sich dieses Risikos bewusst sein. In anderen Fällen, also zum Beispiel bei einer Blockchain, die durch ein Konsortium von mehreren Banken entwickelt und geführt wird, gibt es zumindest in Ansätzen wieder eine zentrale Instanz, die gegebenenfalls Regeln festlegt, die auch das Haftungsthema beinhalten.

Die Währung Bitcoin dürfte den meisten inzwischen ein Begriff sein. Was ist der Unterschied zwischen einer Blockchain in der Energiewirtschaft und einer Blockchain in der Finanzwirtschaft?

Am Handel mit Bitcoins kann jeder teilnehmen, der ein Wallet aufmacht. In der Energiewirtschaft muss man aber die Versorgungssicherheit sicherstellen. Daher ist dort eine Präqualifikation nötig. Das bedeutet: Wenn ich mitmachen will, brauche ich einen Zählpunkt. Ich brauche den Nachweis, dass dieser Zählpunkt mit den entsprechenden Geoinformationen wirklich existiert. Ich muss verifizieren, dass ich Strom ­produzieren kann, und ich muss auch schon einmal Strom produziert haben. Und ich muss natürlich auch irgendwo ans Netz angeschlossen sein. Ich brauche also das, was heute ein Bilanzkreis ist.

Wie lässt sich das sicherstellen?

Dazu brauchen wir so etwas wie ein Konsortium, das die Regeln aufsetzt, wer an dem Handel teilnehmen darf. Deswegen ist die Blockchain für die Energiewirtschaft nicht die klassische dezentrale, von unten kommende Blockchain, wie es die meisten Blockchains heutzutage sind. Was wir brauchen, muss „von oben“ kommen und gleichzeitig auch die Versorgungssicherheit gewährleisten.

Noch sind Blockchains durch die begrenzte Rechenleistung beschränkt. Je mehr Transaktionen es gibt, umso mehr Rechenleistung brauchen wir. Beim Kostenvergleich mit dem zentralen Akteur wäre das ein Nachteil. Gibt es dafür eine Lösung?

Das kann durch den Prozess der Transaktionsverifikation der Blockchain angegangen werden. Es gibt hier zwei grundlegend unterschiedliche Ansätze: „Proof of Work“ und „Proof of Stake“. Im Moment basiert die Verifikation bei fast allen Blockchains auf dem Konzept „Proof of Work“, das mehr Rechenleistung erfordert.

„Proof of Work“ haben wir umfangreich beschrieben (siehe Artikel Seite 34). Was ist der Unterschied zum „Proof of Stake“?


Beim „Proof of Work“ bestimmt die Rechenleistung der Mineure, ob ein Block der Blockchain verifiziert ist. Beim „Proof of Stake“ wird Stimmrecht nach Anteilen an der Krypto-Währung bestimmen, ob ein Block verifiziert wird. Das ist eine neue Technologie, die gerade erst am Entstehen ist und die sowohl die Energieintensität reduziert als auch die Skalierbarkeit verbessert. Die Entwicklung des „Proof of Stake“-Konzeptes ist zurzeit noch im Gange, und es soll natürlich auch verhindern, dass derjenige mit den größten Anteilen an der Krypto-Währung zu viel Einfluss auf die Transaktionsverifikation hat.

Das ist etwas, was für die Energiewirtschaft noch wichtiger ist als für die Finanzwirtschaft?

Wenn ich Geld überweise, etwa mit Bitcoin, und meine Transaktion kommt nicht in den nächsten Block, sondern vielleicht erst in den übernächsten und wird dadurch erst etwas später verifiziert, dann ist das in der Finanzwirtschaft nicht so tragisch. Im Energiemarkt geht es aber um Strommengen. Wenn hier Transaktionen nicht sofort in einen Block hineinkommen und verifiziert werden, kann es versorgungstechnisch kritisch werden. Deswegen ist hier die
Geschwindigkeit relevanter. Der zweite Unterschied ist die Anzahl der Transaktionen: Wenn wir das Internet der Dinge oder das Internet der Energie weiterdenken und jeden kleinsten Zählpunkt mit einer Blockchain verbinden, haben wir bei 30 Millionen Haushalten mehr als 30 Millionen Transaktionen in einer Viertelstunde. Da ist noch gar nicht berücksichtigt, dass man minutenscharf abrechnen kann und dass das weitere Vorteile hätte. Das heißt, die Vorteile der Blockchain, zeitnah abzurechnen, können wir gar nicht ausschöpfen, weil die Blockchain nur damit beschäftigt wäre, Stromnachfragen zu verifizieren.

Das heißt, die Energiewirtschaft braucht einen neuen Ansatz, von dem dann vielleicht auch die Finanzwirtschaft profitieren kann?

Ja, ganz klar. Sobald auf „Proof of Stake“ umgeschaltet wird, wird das auch in der Finanzwirtschaft von Vorteil sein. Die tatsächliche Menge der umgesetzten Transaktionen können wir uns heute noch gar nicht vorstellen. Vor 20 Jahren hat die Schweizer Aktienbörse auf elektronischen Handel umgeschaltet. Sie hat mit 27 Transaktionen pro Sekunde angefangen. Heute ist sie bei 20.000 Transaktionen pro Sekunde. Das wird wieder passieren.

Die Blockchain reduziert die Transaktionskosten. Wie viel Wertschöpfung bleibt dann noch beim Stromhandel?

Die Wertschöpfung einer reinen Stromlieferung durch die gesamte Prozesskette ist nicht groß. Das Produkt Strom wird nicht veredelt. Es wird im Großhandelsmarkt eingekauft, kleiner skaliert und dann im Endkundenmarkt verkauft. Da entstehen Kosten für Beschaffung und Durchleitung. Es findet aber keine Veredelung des Produktes statt. Am Stromvertrieb wird sich in Zukunft, wie wir heute schon sehen, immer weniger Geld verdienen lassen.

Die Veredelung wäre in diesem Beispiel ja das Netzmanagement und die Sicherstellung der Versorgungssicherheit.

Ja, diese Dienstleistungen sind weiterhin nötig. Und diese sind auch dann nötig, wenn wir großflächige Mieterstromkonzepte oder den Stromverkauf und -kauf zwischen ihnen und Solaranlagenbetreibern betrachten. Die operativen Tätigkeiten, das Einkaufen und das Verteilen, können jedoch automatisiert ablaufen. Auch die Prognosen können zum Teil automatisiert werden.

Welche Rolle spielen die Prognosen?

Bei den momentanen Blockchain-Anwendungen geht es um quasi Real-Time-Lieferung. Man produziert und verkauft einen Teil der Produktion. Das ist bei den Mieterstromkonzepten genauso, dazu braucht man keine Erzeugungs- und Lastprognosen. Sie verlassen sich auf das Netz als Back-up. Man überlässt die Prognose dem Residuallastlieferanten. Wenn wir mit dem Blockchain-Handel aber auch die Versorgungssicherheit gewährleisten wollen, brauchen wir einen Algorithmus, der die Prognose übernimmt. Am Ende gewinnt der, der den besseren Algorithmus hat. Wenn man nur in der momentanen Situation optimiert, weil man keine gute Prognose hat, ist man schlechter gestellt als der, der mehr Informationen zur Hand hat und eine halbe Stunde vorher fundiert zwischen verschiedenen Erzeugungs- und Lastoptionen wählen kann. Solch ein Marktteilnehmer hat dann einen entsprechenden Preisvorteil.

Wie ist die Blockchain-Diskussion in die Energiewirtschaft geschwappt?

Ethereum (siehe Seite 30, die Red.) läuft seit Oktober letzten Jahres und hat die Diskussion, aber auch die Anwendung der Blockchain im Energiesektor bei vielen auf die Tagesordnung gebracht. Ich beschäftige mich seit Dezember 2014 mit der Blockchain und habe relativ früh einen Aha-Moment gehabt, dass das genau die richtige Technologie für die Energiewirtschaft wäre, um die ganzen Verifikationen und komplizierten Abrechnungssysteme wesentlich effizienter zu gestalten. Ich habe das 2015 partiell in der Energiebranche angesprochen, meine Gesprächspartner haben mich alle angeschaut wie ein Turnschuh. Der Blockchain-Tag der Solarpraxis Neue Energiewelt hat da sehr viel Bewegung reingebracht. Ich war sehr erstaunt, wie viele unserer Bestandskunden sich schon einmal mit diesem Thema beschäftigt haben.

Entlohnt werden nur die Mineure, nicht die Programmierer. Kann das gut gehen?

Diejenigen, die die Software aufsetzen, werden dann belohnt, wenn sie damit eine bestimmte Dienstleistung für Dritte erfüllen. Man kann zum Bespiel anbieten, ein Kraftwerk zu visualisieren. Das ist dann noch kein gutes Geschäftsmodell. Aber wenn man zur Visualisierung des Kraftwerkes die Verifikation der Produktion vornimmt, wird es schon besser. Noch besser wird es, wenn man zusätzlich das Bilanzkreismanagement und die Prognose übernimmt. Dann schafft man als Programmierer und Dienstleister plötzlich eine Wertigkeit.

Gibt es andere neue Anwendungen?

Ethereum hat in der gesamten Blockchain-Community eine Menge Bewegung reingebracht, weil man plötzlich nicht mehr auf den reinen Finanzmarkt limitiert ist. Es gibt zum Beispiel Everledger. Das ist ein Zertifizierungssystem für Diamanten. Damit kann verifiziert werden, wo ein einzelner Diamant gehandelt wurde und wo dieser liegt. Dazu braucht man aber auch keine große Anzahl von Transaktionen, sodass das schon heute operationell besser funktioniert als in der Energiewirtschaft.

Kann man mit der Programmiersprache wirklich so etwas Komplexes wie ein Energiesystem programmieren?

Was ist denn am Energiesystem komplex? Die Frage höre ich wirklich oft. Energie ist total einfach, Strom insbesondere. Wir müssen die Versorgungssicherheit gewährleisten. Das ist das Entscheidende. Wir müssen dazu sicherstellen, dass die Strommenge produziert wird, die auch verbraucht wird. Alles andere ist durch technische Restriktionen bestimmt. Heute sind ­Kraftwerke nicht so flexibel. Aber das ist die alte Welt. Wenn wir uns die komplett neue Welt anschauen: Sie ist regenerativ, stark fluktuierend und sie enthält Speichersysteme, die relativ schnell reagieren können. Das Entscheidende der Energiewende ist, dass wir weggehen von der Thermodynamik, also den dampfgetriebenen Generatoren, und hingehen zur schnelleren Elektrotechnik. Die kann sehr schnell reagieren. Darauf aufbauend können die Regeln, die in Smart Contracts hinterlegt werden müssen, relativ einfach sein.

Auch an der Regulierung wird sich noch entscheiden, wie weit und wann sich Blockchain-Technologien durchsetzen können. Was sind dabei die wichtigen Punkte?

Entscheidend ist die Frage, ob sich mit der Technik die Versorgungssicherheit gewährleisten lässt. Das wird vonseiten der Regulierung immer gefordert werden. Das zweite Thema ist der Datenschutz. Wie transparent sind die Daten und was ist am Ende erlaubt? Es gibt außerdem noch einige energiewirtschaftliche Punkte, die eigentlich völlig unabhängig von der Blockchain zu diskutieren sind. Wann gehen wir endlich davon weg, einen großen Teil der Verbraucher nach Standardlastprofilen zu berücksichtigen? Und warum darf ein Standardlastprofilkunde nur einen Lieferanten haben? Warum darf ich nicht mehrere Lieferanten haben? Das sind Regulierungen, die aufgehoben werden sollten. Dazu ein Beispiel: Ein Solaranlagenbetreiber könnte sich beispielsweise mit seinem Nachbarn koppeln und nur noch den Reststrom von einem Lieferanten beziehen. Das geschieht physikalisch im Prinzip ja heute auch schon, kann aber nicht abgerechnet werden. Die Gegenstimmen sagen, dass dies aber viel zu kompliziert in der Abrechnung und viel zu teuer ist – da greift dann die Blockchain.

Was die Versorgungssicherheit angeht, könnte man mit Blockchain-Technologien also nicht zunächst das bestehende System nachbilden?

Ja, aber genau das ist auch die Herausforderung. Im Fintech-Bereich ist die Blockchain eine Komplementärwährung geworden. Deren Tenor ist: „Ihr habt eure Währung, und wir machen was parallel.“ Parallel etwas machen kann man aber in der Energiewirtschaft nicht. Was Transactive Grid in Brooklyn gemacht hat, war höchst illegal. Sie betrieben Kilowattstundenhandel, sind aber kein Versorger. Das hat Kreise gezogen.

In New York hat das Unternehmen Transactive Grid in einem Versuch zum ersten Mal per Blockchain Strom verkauft. Wie schätzen Sie das ein?

Ich finde an ihnen genial, dass sie die Ersten waren, die einen Proof of Concept für einen Peer-to-Peer-Stromhandel mit der Blockchain-Technologie als dezentrales Abrechnungssystem in der Energiewirtschaft gemacht haben. Sie haben damit eine riesige Medienaufmerksamkeit bekommen. Aber sie haben das eben nur einmal gemacht. Wenn sie jetzt ein Microgrid aufsetzen, ist das wie ein Arealnetz oder das Mieterstromkonzept. Man macht das innerhalb seines Hauses und rechnet das ab. Das ist auch cool, aber ist das skalierbar? Nein, denn dazu müsste damit eben auch die Versorgungssicherheit gewährleistet werden können. Damit sind wir wieder bei dem Thema, dass die Blockchain noch im Volumen der verifizierbaren Transaktionen eingeschränkt ist.

Ist es trotzdem der Schritt in die richtige Richtung?

Ja, auf jeden Fall, denn ein Wandel im Markt ist notwendig. Und idealerweise sollte man anfangen, indem man die komplette energiewirtschaftliche Welt in einer Blockchain abbildet, und zeigen, dass kein Licht ausgegangen ist. Dann kommt man dem richtigen Wechsel näher. Ich persönlich sehe die Blockchain entsprechend dem TCP/IP-Protokoll im Internet. Das ist das Protokoll, mit dem die Rechner im Internet miteinander kommunizieren. Alle wollen jetzt verstehen, wie Blockchain funktioniert, aber Blockchain ist etwas, was eigentlich im Hintergrund funktionieren muss. Wenn dies reibungslos läuft, redet keiner mehr darüber. Über das System, mit dem die Banken Überweisungen verifizieren, redet auch keiner. Man vertraut drauf. So sollte sich auch die Blockchain entwickeln.

Das Gespräch führte Michael Fuhs.


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