Blockchain in der Energiewende

Was ist das und was kann sie?

Der Begriff „Blockchain“ ist ein weibliches Substantiv und wird in der EDV eingesetzt. Im Alltag taucht der Begriff vor allem im Zusammenhang mit digitaler Währung auf, wird aber auch im Umfeld von erneuerbaren Energien, Energieversorgung und Energiewende genutzt. Im Bereich Energie garantiert Blockchain-Technologie die sichere Verknüpfung von Informationen aus Erzeugerangebot und Verbraucherdaten. Damit lässt sich zum Beispiel eine intelligente, sichere Stromversorgung aus unterschiedlichen, dezentralen regenerativen Energiequellen aufbauen, bei der Verbraucher und Erzeuger miteinander kommunizieren. Erzeugung und Bedarf können so aufeinander abgestimmt werden.

Was ist Blockchain Technik?

Eine Blockchain ist im einfachsten Sinne eine mit einem Zeitstempel versehene Reihe unveränderlicher Datensätze. Diese werden nicht auf einem zentralen Server, sondern von einem Verbund von Computern verwaltet, die keinem einzelnen Unternehmen, Organisation oder Person gehören. Jeder Datensatz, auch Datenblock genannt, wird unter Verwendung kryptografischer Prinzipien gesichert. Dann werden die gesicherten Datenblöcke miteinander verbunden und es entsteht eine Datensatz-Kette, also eine „Blockchain“.

Was zeichnet die Blockchain aus?

Drei wesentliche Eigenschaften zeichnen Blockchain-Technologie für den Einsatz im Umgang mit sensiblen Informationen bei der zuverlässigen Energieversorgung aus:

1. Ein Blockchain-Netzwerk hat keine zentrale Autorität. Daten werden auf vielen Computern parallel vorgehalten. Man könnte sagen, es ist per Definition ein demokratisiertes Daten-System, das durch seine Struktur sehr gut gegen Angriffe von außen geschützt ist.
2. Da es sich um gesicherte, unveränderliche Daten handelt, können die darin enthaltenen Informationen auf breiter Ebene genutzt werden, zum Beispiel, um in einer dezentral organisierten Energieversorgung Informationen zwischen Erzeugern und Verbrauchern auszutauschen, oder ein öffentlich zugängliches, ständig aktualisiertes Abbild von zum Beispiel Grünstromerzeugung in einer Region zur Verfügung zu stellen.
3. Eine Blockchain verursacht keine Transaktionskosten. Kosten werden durch die Infrastruktur und die Energie für ihren Betrieb verursacht.

Wie funktioniert eine Blockchain?

Ein Teilnehmer startet eine Transaktion und leitet den Prozess ein, indem er einen ersten Datensatz, den „Block“, erstellt. Dieser „Block“, wird von Tausenden, vielleicht Millionen von Computern überprüft, die im Internet verteilt sind. Der so verifizierte „Block“ wird zu einer bestehenden Datenkette hinzugefügt, die über das Netz von allen beteiligten Computern gespeichert wird. So entsteht nicht nur ein eindeutiger Datensatz, sondern ein eindeutiger Datensatz mit einer eindeutigen Geschichte an vielen parallelen Speicherorten. Dadurch sind Daten, die in einer Blockchain gespeichert sind, sehr sicher. Das Fälschen eines einzelnen Datensatzes würde das Fälschen der gesamten Kette in Millionen von Fällen bedeuten. Das ist so gut wie unmöglich. Informationen, die in einer Blockchain gespeichert sind, existieren also als gemeinsam genutzter und ständig abgeglichener Datenpool an mehreren Speicherorten parallel. Dadurch können die enthaltenen Aufzeichnungen öffentlich zugänglich sein und sind leicht zu überprüfen. Es gibt keine zentralisierte Version einer Information.

Blockchain im Ökosystem der Stromtarife

Grünstromanbieter, wie die Heidelberger STROMDAO GmbH, setzen Blockchain zum Abgleich von Erzeuger-, Wetter- und Verbraucherdaten ein. Daraus entsteht eine Darstellung des aktuellen Grünstromangebotes in einem Postleitzahlgebiet, der sogenannte GrünstromIndex. Die Blockchain wird genutzt, um unveränderbare Daten zu Stromerzeugung von allen erneuerbaren Energiequellen bundesweit zu sammeln und Verbrauchern in einer Region anonymisiert zur Verfügung zu stellen. Verbraucher können mit diesen Informationen ihren Verbrauch auf das Grünstromangebot in ihrer Region abstimmen und zwar 24 Stunden im Voraus.  

Blockchain informiert und visualisiert, wo der Grünstrom in einer Region erzeugt wird. Hier südwestlich von München.

Auf Verbraucherseite wird die Blockchain für Bonuszuweisung für intelligente Grünstromnutzung aus der Region und die generelle Abrechnung eingesetzt. STROMDAO-Gründer Thorsten Zoerner erklärt zum Einsatz der Blockchain bei Corrently: „Eine praktische Umsetzung von Treueprogrammen kann sehr riskant werden, da quasi eine Währung geschaffen wird. Eine solche Währung muss genauso vor Fälschung geschützt werden, wie der Euro. Der Aufbau einer sicheren und kostengünstigen Währung ist mit der Blockchain-Technologie gut möglich. Das Treueprogramm hinter dem GrünstromBonus von Corrently setzt sich aus zwei Währungen zusammen, die strikt voneinander getrennt sind. Die erste Währung ist der GrünstromBonus. Die zweite Währung sind Anteile an Erzeugungsanlagen der STROMDAO GmbH. Realisiert wurden beide Blockchain-Währungen auf Basis von sogenannten „ERC-20 Tokens“, einer besonderen digitalen Wertmarke, aufgesetzt auf der Software-Plattform „Etherum“. Diese Kombi bietet viel Sicherheit und reduziert Umsetzungsfehler auf ein Minimum.

GrünstromIndex – der Initiator aller Transaktionen

GrünstromIndex zeigt Verbrauchern die zu erwartende Grünstromproduktion in der Region für die kommenden 24 Stunden.

Der GrünstromIndex kontrolliert im Corrently Ökosystem die Schaffung der Währung „GrünstromBonus“ und schreibt die Verteilung innerhalb der Blockchain durch eine Transaktion fest. Seine Aufgaben sind

1. Ermitteln des Stromverbrauchs innerhalb einer Stunde
2. Anteil des Grünstroms ermitteln auf Basis des GrünstromIndex
3. Per Transaktion (Überweisung) auf das Boni-Konto des Kunden den Bonus transferieren.

GrünstromBonus – die erste Währung

Über den GrünstromBonus werden die Grünstromverbrauchsanteile von Corrently Kunden gezählt, die aus regionalen Stromerzeugungsanlagen verbraucht werden. Abhängig von der Menge des aus regionalen Anlagen verbrauchten Grünstroms werden Kunden die GrünstromBonus Token gutgeschrieben. Je mehr regionaler Grünstrom genutzt wird, desto mehr Bonuspunkte. Die Informationen werden in Blöcken gespeichert und einer Blockchain zugefügt.

Anteile an Erzeugungsanlagen – die zweite Währung

Die zweite Währung sind Anteile an Erzeugungsanlagen. Kunden können ihren GrünstromBonus in Anteile an Photovoltaikanlagen tauschen. Der Ablauf:

1. Kunde tauscht GrünstromBonus gegen Anteile an Erzeugungsanlagen
2. Per Transaktion über die Blockchain wird der GrünstromBonus zuerst an die STROMDAO GmbH übertragen.
3. Dann überträgt die Stromdao GmbH Anlagenanteile per Blockchain-Transaktion an den Stromkunden.

Blockchain reduziert Stromverbrauch

Spannend wird es für Corrently Kunden, sobald die eigenen Anlagenanteile Strom in das öffentliche Netz einspeisen. Dann reduziert sich der eigene Verbrauch entsprechend den eigenen Anteilen und die Stromrechnung wird mit der Zeit immer kleiner. Technisch funktioniert das so, dass eine Software in der Blockchain prüft, wer im Besitz bestimmter Anteile ist und reduziert dann den Verbrauch des Kunden um die von den Kundenanteilen produzierte Grünstrommenge. Corrently Erfinder Thorsten Zoerner sagt dazu: „Ohne Blockchain wäre die Abbildung der einzelnen Prozessschritte technisch zwar möglich, aber ungleich aufwändiger. Mit der Blockchain können wir automatisiert und vor allem sicher komplexe Transaktionen durchführen. Im Ergebnis haben wir informierte Kunden, die 24 Stunden im Voraus wissen, wie in ihrer Region die Grünstromproduktion aussehen wird. Das garantiert kurze Transportwege für Energie, damit weniger Verluste und einen besseren CO₂-Fußabdruck, den wir bei uns ohnehin ausgleichen. Unsere Kunden erhalten zuverlässig ihren Grünstrombonus, den sie in Anlagenanteile wandeln und damit ihren eigenen Verbrauch reduzieren können. Die Blockchain-Technologie ist damit aber noch nicht an ihren Grenzen. Sie kann mehr!  

Der Grünstromzähler zeigt den eigenen Stromverbrauch, rote Linie, im Vergleich zur Grünstromangebot im eigenen Postleitzahlgebiet, grüne Linie. Daraus wird per Blockchain jedem Kunden der individuelle Grünstrombonus gutgeschrieben.

Mehr Regionalität, Klimaschutz und Soziales durch erneuerbare Energien und Blockchain

Aufgrund anstehender Marktveränderungen durch erste auslaufende EEG-Förderungen für Erneuerbare Energieanlagen ab 2021 hat die STROMDAO GmbH 2019 weitere „Währungen“ geschaffen. Innerhalb der Projekte bei Regionalversorgern sind unterschiedliche Ideen entstanden, die vor allem lokale Wertschöpfung und Klimaschutz fördern, die so eben nur mit Blockchain-Technologie schnell, einfach und individuell zu realisieren sind. Zu nennen sind Baum-Patenschaften, lokaler Ehrenamt-Taler und CO₂-Kompensation. Die Blockchain ordnet dabei Elementen einen unveränderlichen, gesicherten Wert zu. Bei der Baumpatenschaft existiert zum Beispiel ein digitaler Währungsanteil je Baum. Wird ein Baum neu gepflanzt, erhöht sich der Baumbestand – die „Baumwährung“ – des Stromkunden um die Stückzahl eins. Hinter jedem Baum steht eine reale CO₂-Einsparung von durchschnittlich 10 Kilogramm CO₂ pro Jahr. So schaffen sich Stromkunden durch ihren Stromverbrauch quasi nebenbei ein CO₂ Kompensationskonto.

Energie und Blockchain – Fazit

Grünstrombonus und Bestand an Anteilen mit der Erzeugung von eigenem Grünstrom eines Kunden sind die zweite Währung, realisiert mit Blockchain.

Blockchain ermöglicht schnellen sicheren Informationsaustausch durch unveränderliche, gesicherte Datenblöcke. Mit Blockchain-Technologie wird eine dezentrale, erneuerbare Energieversorgung intelligent, regional, transparent und zuverlässig. Durch paralleles Hosting auf vielen Computern werden einerseits Hackerangriffe extrem erschwert, andererseits wird der Zugriff auf Daten beschleunigt. Für eine dezentrale Energieversorgung aus 100 Prozent erneuerbaren Energien ist es dank Blockchain auch möglich, dass lokale Grünstromerzeuger Stromkunden in ihrer Region direkt beliefern und direkt mit ihnen abrechnen. Regionale Versorgung senkt Transportverluste und entlastet Stromnetze. Technisch ist das heute bereits möglich, allerdings verhindert die aktuelle Gesetzeslage in Deutschland einen wirtschaftlichen regionalen Grünstromhandel. Was die Blockchain heute schon kann, versuchen Politikerinnen und Politiker in Berlin gerade zu verstehen. Unternehmen wie STROMDAO gehen inzwischen weiter beim Klimaschutz. Sie bringen regional mehr Erneuerbare Energie ins Netz, liefern aktive Netzentlastung, ermöglichen CO₂-Kompensation und versetzen Stromkunden mit Blockchain in die Lage, ihren Stromverbrauch zu verstehen, ihn aktiv zu gestalten und so ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren.