Blockchain soll Smart Meter und Peer-to-Peer-Handel sicher machen

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Aktuelle internationalen Protokolle für die Kommunikation zwischen Energielieferanten, intelligenten Stromzählern und Haushaltsgeräten sind nach Meinung von Experten nicht ausreichend geschützt. Smart Meter bieten demnach noch viele Angriffsflächen und können zum Einfallstor für Hacker werden, die so an sensible Kundendaten kommen. Eine neue gemeinsame Publikation der Deutschen Energie-Agentur (Dena) und der Wirtschaftshochschule ESMT Berlin untersucht, wie Blockchain-Technologie die Datensicherheit von Smart Metern erhöhen kann. Die Technik schaffe darüber hinaus die Möglichkeit für den Peer-to-Peer-Handel, also zum Beispiel für den nachbarschaftlichen Stromhandel für Hausbesitzer mit Photovoltaik-Anlagen.

Die dezentralen Transaktionsprotokoll erschweren es demnach den Hackern, an die sensiblen Daten zu kommen. Das Problem: Die derzeit verfügbaren Blockchain-Technologien sind immer noch zu langsam, energieintensiv und unhandlich, warnten bereits die Experten auf der Blockchain-Konferenz Event-Horizon Anfang 2017 in Wien. Der nun veröffentlichte Bericht basiert auf den damals geführten Diskussionen internationaler Experten.

„Die Schnelligkeit und der Energieverbrauch der Technologie sind unmittelbar von dem Validierungsverfahren der jeweiligen Blockchain abhängig, da die Validierung grundsätzlich durch Rechenleistung realisiert wird und Rechenleistung Energie verbraucht“, sagt Philipp Richard, Teamleiter Energiesysteme und Digitalisierung bei der Dena, auf Nachfrage von pv magazine. Der Energieverbrauch der Bitcoin-Blockchain, die nach dem bisher gängigen „proof of work“-Verfahren arbeite, sei beispielsweise sehr hoch, aber es würden bereits effizientere Konsensmechanismen entwickelt und eingesetzt. Ein Konsensmechanismus ist dabei ein Algorithmus, der eine Einigung über den Status eines Netzwerkes zwischen seinen Teilnehmern erzielt. In verteilten Systemen werden sie meist eingesetzt, um sicherzustellen, dass alle Teilnehmer eine identische Kopie der verteilten Datenbank haben.

„Alternativen sind Proof Stake oder Proof of Authority, so dass nicht jeder verifizieren muss“, erklärt Christoph Burger pv magazine. Burger ist einer der Autoren des Berichts und Experte für Blockchain an der ESMT. Speziell konsortiale Blockchains ermöglichen demnach andere Verifizierungsmechanismen und damit mehr Transaktionen pro Sekunde sowie weniger Energieverbrauch. „Grundsätzlich ist natürlich klar, dass ein sich automatisch ausführender Konsensmechanismus, der Mittelmänner ersetzen soll, immer auch Energie verbrauchen wird“, sagt Richard. „Ohne wird es nicht gehen.“ Initiativen, die von Gruppen wie der Energy Web Foundation geleitet werden, sowie breitere Industrie-Blockchain-Allianzen wie Ethereum Enterprise Alliance oder Hyperledger entwickeln effizientere Blockchains. So sei es nur eine Frage der Zeit, bis weiterentwickelte Blockchains die notwendigen Voraussetzungen bezüglich Transaktionsgeschwindigkeit und Energieeffizienz erfüllten.

Bisher laufen immer größere Datenmengen vor allem an zentralen Orten in entsprechenden Rechenzentren zusammen. Erhalten Hacker hier Zugang, wäre es ihnen unter Umständen möglich, Lösegelder von Endverbrauchern zu verlangen oder Rechnungen zu manipulieren. In Puerto Rico sind demnach die Smart Meter bereits zur Einfallsschneise für Hacker geworden: Dort wurde das lokale Energieversorgungsunternehmen mutmaßlich um hunderte Millionen Dollar geschädigt, heißt es in dem Bericht.

„Die Blockchain sieht in ihrer Dezentralität die technischen Chance, besonders sicher zu sein“, sagt Blockchain-Experte Richard. Die Lösung für alles ergibt sich daraus allerdings nicht. Denn natürlich würden auch zentrale Lösungen gegen Eingriffe geschützt, beispielsweise durch kryptographische Verfahren. „Nach jetzigem Wissensstand ist der spezielle Anwendungsfall entscheidend, ob die eine oder andere technische Lösungsoption vorteilhaft ist, da immer Aufwand und Nutzen gegeneinander abzuwiegen sind“, sagt Richard.

Aber auch hierzulande besteht den Experten zufolge das Problem, dass die Anreizregulierung für Verteilnetzbetreiber Kosteneinsparungen zu Lasten von Sicherheitsaspekten favorisieren würden. Den Energieversorgungsunternehmen fehlten außerdem häufig Fachkräfte, die das Gefährdungspotenzial hinreichend erkennen und den von Subunternehmen durchgeführten Ausbau sachgerecht begleiten könnten. Die Experten fordern deswegen für Energieunternehmen nationale und internationale Sicherheitsrichtlinien ähnlich wie im Bankensektor oder bei Mobilfunkbetreibern. Dabei müssten auch Haftungsfragen geklärt werden.

Die Publikation mit dem Titel „Vulnerabilities in smart meter infrastructure – can blockchain provide a solution?“ steht kostenlos zur Verfügung.

Insbesondere die Kryptowährung Bitcoin brauchen für ihre Transaktionen einen immer gewaltigeren Energieaufwand. Vor wenigen Wochen hat Tobias Federico von Energy Brainpool jedoch darauf hingewiesen, dass die Blockchains im Energiesektor anders funktionieren und vergleichsweise wenig Energie für ihre Transaktionen benötigen. Auf der Konferenz „Event Horizon 2017“ gaben bei einer Umfrage 80 Prozent an, dass Blockchain-basierte Geschäftsmodelle in den nächsten ein bis drei Jahren kommen werden.

Es gibt eine Reihe an Unternehmen aus der Energiewirtschaft, darunter Eon und Enel sowie die Stadtwerke Wuppertal die Blockchain für unterschiedliche Anwendungen in ersten Schritten erproben. „Daher initiiert die Dena aktuell auch ein Multi-Stakeholder-Vorhaben, mit dem Ziel, diese und andere Use Cases der Blockchain-Technologie zu analysieren. Ein Start ist noch für das Frühjahr dieses Jahres vorgesehen“, sagt Dena-Experte Richard.