Blockchain speziell für Energiewelt wird in Deutschland getestet

Die Zukunft der Blockchain sind nicht unbedingt das Darkweb und chinesischen Miner-Schmieden, wo in gigantischen Rechenzentren im Akkord durch das Nachprüfen von Transaktionen neue Bitcoins verdient werden und so den Wert der Krypto-Währung in ungeahnte Höhe treiben. Ein viel wichtigerer Teil der Zukunft der Technologie könnte genausogut in einigen Haushalten in Brooklyn, einem New Yorker Stadtteil, in Landau in der Pfalz oder aber im „Energiedorf“ Wilpoldsried beginnen.

Diese Zukunft hat damit zu tun, dass ab 2020 vermehrt PV-Anlagen aus der staatlichen Förderung fallen. Das könnte das lokale Verkaufen dieser Energie vom Dach, zum Beispiel an den nächsten Nachbarn, attraktiv machen. Das Ganze muss natürlich für alle Beteiligten zumindest nicht nachteilig, automatisiert und flexibel verlaufen, um zum intelligenten Stromnetz der Zukunft, dem sogenannten Smart Grid, zu passen.

Genau darum geht es bei den beiden Feldversuchen in Landau und Wilpoldsried: Sie fragen, wie praktisch ein solcher lokaler Energiehandel ablaufen könnte. Vorbild der beiden Vorhaben ist ein bereits existierendes lokales Stromnetz im New Yorker Stadtteil Brooklyn. Es verbindet rund 60 lokale Solarstromerzeuger mit einigen Hundert aus der Nachbarschaft stammenden Verbrauchern. Käufer und Verkäufer bestimmen selbst Preise und Rahmenkonditionen wie beispielsweise die Erzeugungsweise oder den Erzeugungszeitpunkt zu denen sie handeln wollen, der Rest läuft automatisch.

Smart Grid in kleinem Maßstab

Ähnliches wird auch bei den nun geplanten Piloten stattfinden: In Wilpoldsried werden insgesamt fünf Pilothaushalte gesucht, davon mindestens zwei Erzeuger, die etwa 5 bis 10 kWp erzeugten Solarstrom auf den Minimarkt werfen, dazu drei Abnehmer, die diesen Strom zu von ihnen definierten Konditionen kaufen können. Ab März wird für drei Monate gehandelt, gegebenenfalls verlängert, dann werden die Daten ausgewertet. Projektpartner sind hier aktuell das Allgäuer Überlandwerk und der US-Startup LO3, das Geld stammt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Das Projekt soll drei Jahre laufen. „In späteren Projektphasen werden unter Umständen weitere Industrieunternehmen hinzukommen“, sagt Projektleiter Christian Ziegler.

Am Landauer Microgrid project (LAMP) werden sich 20 Haushalte eines bestimmten Stadtteils zu ganz ähnlichen Konditionen an den Feldversuchen beteiligen. Projektträger sind hier neben der Stadt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Energie Südwest und LO3. Auch hier beginnt die aktive Phase im März 2018. Sie kann bis in den Herbst 2018 verlängert werden. Mit einer App werden Stromverbrauch und Erzeugungsdaten gemessen, dazu kommt das Smart Meter von LO3 als Basis der lokalen Stromhandelsaktivitäten. Kosten soll das Projekt die freiwilligen Teilnehmer in landau nichts, im Gegenteil, abhängig vom eingesparten Strom erhalten sie bis zu dreimal 25 Euro. Mehrkosten zum bisherigen Strombudget übernimmt das Projekt.

Die zugrundeliegende Basistechnologie vom US-amerikanischen Startup LO3 besteht aus Hard- und Software. LO3 hat sich zum Ziel gesetzt hat, Blockchain-basierte Algorithmen speziell für die Energieindustrie zu entwickeln. Ein wichtiger Kooperationspartner des Unternehmens ist Siemens.

Was tut die Blockchain?

Zur Erinnerung: Blockchain ist eine Methode, ohne zentrale Erfassung und Kontrolle sichere, automatisierte, unveränderliche und nachvollziehbare Transaktionen durchzuführen. Der bekannteste Exponent dieser Algorithmenklasse ist die Kryptowährung Bitcoin – besonders beliebt bei den Verfassern und Versendern von Erpressersoftware. Das diskreditiert jedoch nicht die Technologie als solches, für die sich inzwischen auch Banken, Versicherungen und nicht zuletzt Cloud-Provider interessieren. Letztere können damit dafür sorgen, dass ihre Kunden bei der Verletzung von Dienstgütevereinbarungen ohne langes Federlesen automatisch die vereinbarte finanzielle Kompensation bekommen, ohne dass dafür ganze Heerscharen von Managern oder Anwälten in Bewegung gesetzt werden müssen. Das könnte dem Cloud-Geschäft einen größeren Vertrauensvorschuss verschaffen.

Der Grundmechanismus der Blockchain ist im Grund einfach und steckt schon im Namen: Transaktionen werden verteilt gespeichert, für jede Transaktion jeweils ein Datenblock und eine Prüfsumme (Hash). Der dafür verwendete Algorithmus bezieht in die Berechnung und Überprüfung solcher Hashwerte nicht nur die aktuelle, sondern auch die vorhergehende Transaktion mit ein. So werden alle Transaktionen und damit Datenblöcke zu einer unveränderlichen Kette, eben der Blockchain. Versucht jemand, eine Transaktion zu verändern, fliegt das schon bei der ersten Überprüfung auf, da die Hash-Werte ab der manipulierten Transaktion nicht mehr stimmen.

Betrug ist in Blockchain-Umgebungen nach bisherigen Kenntnissen nur dann möglich, wenn jemand den Überprüfungsalgorithmus manipuliert. Da dieser gleichzeitig auf mehreren Geräten läuft („distributed ledger“ – verteiltes Hauptbuch) und zwischen diesen Maschinen die errechneten Prüfsummen abgeglichen und nach bestimmten Regeln als valide oder nicht valide bewertet werden, ginge dies nur unter einer Bedingung. Nämlich dann, wenn jemand die absolute Mehrheit der die Hashes überprüfenden Rechner kontrollieren und die Ergebnisse der dortigen Berechnungen manipulieren würde.

Die Grafik zeigt die Segmentierung des Energiemarkts. Von links nach rechts steigt die Komplexität von Clearing-Vorgängen. Der von LO3 vorgeschlagene Token-basierte Algorithmus eignet sich derzeit vor allem für die Anwendungen im Smart Grid, die auf der Grafik weiß unterlegt sind (Bild: LO3)

Doch so weit ist es in den beiden Pilot-Orten noch lange nicht. Hier werden nun die Tokenmeter von LO3 manipuliert, die, so das Unternehmen, leistungsfähiger sind als übliche Smartmeter. Das Interessante an der Arbeitsweise des LO3-Blockchain-Systems ist, dass es mit sogenannten Tokens, eine Art virtueller Münzen oder Währungseinheiten, arbeitet. Diese Tokens bilden neben der Blockchain die Basis für die automatisiert ablaufenden intelligenten Verträge, nach denen dann der Strom zwischen den Projektteilnehmern gehandelt wird. Sie repräsentieren den Wert der Strommenge und daneben beispielsweise zunächst den eines bestimmten Erzeugungszeitpunkts. Auch weitere Eigenschaften lassen sich, so ein Whitepaper von LO3 in diesen Mechanismus einbeziehen, etwa die derzeitige Qualität der Spannungsversorgung – also ob zu viel oder zu wenig Strom im Netz ist – die Erzeugungsart, der Ort der Erzeugung beziehungsweise dessen Entfernung vom geplanten Verbrauchsort, ob der Strom vom Verbraucher zunächst gespeichert oder gleich verbraucht werden soll und so weiter. Dabei soll das System für seine Reaktionen weniger als eine Sekunde brauchen, also ad-hoc-Strombedarf befriedigen.

LO3 geht davon aus, dass das Konzept der Tokenisierung es erleichtert, für alle Beteiligten vorteilhafte neuartige Geschäftsmodelle zu entwickeln. Sie sollen den nutzbaren Strom nach Marktmechanismen möglichst sinnvoll auf die vorhandenen potentiellen Nutzer verteilen und nutzen dafür in Tokens ausgedrückte Preismechanismen. In Brooklyn scheint das zu funktionieren – ob das auch in Landau und Wilpoldsried so sein wird, wird man sehen.