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Strom vom Nachbarn

Strom vom Nachbarn

Bild: LO3 Energy

Erste Gehversuche für Blockketten im Stromhandel und Netzbetrieb zeigen, was praktisch machbar ist. Nun muss sich herausstellen, ob die Ansätze auch wirtschaftlich sind.

Für die kleinteilige Ökostromszene sind dezentrale Blockchains der natürliche Partner. Sie bieten Besitzern einer Photovoltaikanlage auf dem Hausdach, einer Stromtanke in der Garage oder einer Batterie im Wohnzimmer eine technische Handelsplattform, um aus Kilowattstunden Kapital zu schlagen. Der Privatkunde verbraucht nicht nur Strom, er kann ihn auch an beliebige Abnehmer verkaufen. So regeln nicht mehr allein Netzbetreiber und Energieversorger die Stromverteilung und bestimmen per Gesetz den Tarif, den ein Anlagebetreiber für seinen eingespeisten Sonnenstrom erlöst.

Denn die Programmcodes der Blockchain sollen Verbrauchern jetzt die Möglichkeit eröffnen, aktiv auf dem Strommarkt mitzumischen. Die Codes sind Bestandteil von Smart Contracts oder Transaktionsprotokollen. Diese enthalten sämtliche Informationen, um den Transport von georderten Kilowattstunden an den Empfänger in Gang zu setzen. Der Erhalt wird quittiert und der komplette Buchungsprozess der Kilowattstunden aufgezeichnet – in Datenblöcken dezentral verschlüsselt, validiert und gespeichert. Nichts geht in den Datenblockketten verloren, nichts kann hinterher verändert werden, und alles ist für die Teilnehmer im Netzwerk transparent.

Dass diese Idee technisch funktioniert, zeigt ein Modellprojekt zum Nachbarschaftshandel mit Sonnenstrom in Brooklyn. In einem kleinen Netzverbund des Betreibers LO3 Energy versorgen dort Solarstromanlagenbesitzer seit dem Frühjahr 2016 Verbraucher in der Nachbarschaft. In Deutschland können Fahrer von Elektroautos ihre Ladebox zu Hause zum Stromtanken mit anderen teilen. Sie melden sich dazu in der App Share & Charge an. Sie läuft auf einer öffentlichen Ethereum-Blockchain und entstand unter dem Dach der RWE-Tochter Innogy in Kooperation mit den Blockchain-Spezialisten slock.it und xtech. Dabei geben Smart Contracts die Ladeboxen frei.

Inzwischen sind rund 1200 private und öffentliche Ladestationen in dem Netzwerk angemeldet. Steigt die Zahl der Elekroautos jedoch, wird mehr Datendurchsatz gefragt sein. Simon Jentzsch, Softwarearchitekt und Mitgründer von Slock.it, will dann mit sogenanntem Sharding Abhilfe schaffen. Dabei erfolgt die Validierung der Blöcke nicht mehr im gesamten Netzwerk, sondern in voneinander getrennten Bruchstücken. Das verbraucht weniger Rechenleistung, somit sind mehr Transaktionen möglich.

Technisch ist der Nachbarschaftshandel also machbar und klingt interessant. Wirtschaftlich aber ist er – noch – nicht. Zu diesem Ergebnis kommt das Kölner Energiewirtschaftliche Forschungsinstituts für Energy Research & Scenarios in einer aktuellen Studie. Denn Steuern, die Ökostromumlage, Einspeisetarife und Netzentgelte treiben den Preis für Strom derart in die Höhe, dass sich der Verkauf nicht rechnet.

Bei einem dezentralen Stromhandel im großen Maßstab müsste zudem die stabile Versorgung gewährleistet sein. Voraussetzung dafür ist, dass die Netzbetreiber stets wissen, wie hoch der Bedarf einerseits und das Stromangebot der dezentralen Versorgungsgemeinschaften andererseits ist. Nur so kann sich der Netzbetrieb darauf einstellen. Und dieses Kommunikationsproblem löst derzeit auch die Blockchain nicht.

Aber es gibt erste Schritte in diese Richtung. In einem Pilotprojekt wollen der Übertragungsnetzbetreiber TenneT und der Batteriehersteller Sonnen erstmals dezentrale Haushaltsspeicher einsetzen, um Engpässe im Stromnetz zu verhindern – und zwar mithilfe einer Blockchain-Lösung von IBM. Denn im Vergleich zu herkömmlichen Schwarmlösungen zur Regelenergie kann die Blockchain größere Mengen an Batterien für den stabilen Netzbetrieb zugänglich machen.

Leo Dijkstra, bei IBM in den Niederlanden verantwortlich für die Energieindustrie der Beneluxregion, betreut neben dem deutschen auch ein entsprechendes niederländisches Projekt, das zusätzlich Batterien von Elektroautos einbindet. "Wir entwickeln für Tennet eine Blockchain-Lösung, die speziell an die Erfordernisse des Netzbetriebs angepasst ist – und zwar auf der Grundlage der quelloffenen Plattform Hyperledger Fabric", erläutert er.

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Hyperledger Fabric gehört zu den Projekten der Initiative Hyperledger unter dem Dach der Linux Foundation. Über 130 Unternehmen inklusive IBM arbeiten dort an branchenübergreifenden Blockchain-Technologien mit einheitlichen und offenen Standards. Eine Herausforderung ist, die Transaktionsrate zu erhöhen. Die Blockchain für die Kryptowährung Bitcoin etwa kann nur sieben Transaktionen je Sekunde durchführen, da die Validierung der Blöcke durch die anonymen Teilnehmer im Netzwerk enorme Strommengen und Bytes verschlingt.

Für den Energiebereich – aber nicht nur dort – ist das viel zu wenig. Deshalb nutzt Hyperledger Fabric v 1.0 eine sogenannte konsortiale Blockchain. Die Betreiber sind zumeist Unternehmen oder Unternehmensgruppen. Die Identität der Teilnehmer ist also bekannt, das Konsensprotokoll entsprechend weniger aufwendig. So werden Transaktionsraten von rund 1000 Transaktionen je Sekunde möglich.

"Die Smart Contracts, kombiniert mit intelligenter Ladetechnik, sorgen dafür, dass die Batterien dann Strom aufnehmen, wenn das Angebot die Nachfrage im Netz übersteigt, und umgekehrt bei starker Nachfrage wieder einspeisen", so Dijkstra. Die Menge der abgerufenen Kilowattstunden und die Aufnahmemenge werden automatisch verbucht und abgerechnet.

TR 10/2017

Dieser Artikel stammt aus der Oktober-Ausgabe von Technology Review. Das Heft war ab dem 14. September 2017 im Handel und ist im heise shop erhältlich.

Eine ähnliche Lösung hat das Hamburger Softwarehaus Ponton für den europäischen Energiehandel entwickelt. Sie heißt Enerchain und fußt auf Tendermint. Bei Tendermint wird jede Sekunde ein Block gebildet, während dies bei Ethereum alle 20 Sekunden und bei Bitcoin sogar nur alle zehn Minuten stattfindet, erklärt Ponton-Geschäftsführer Michael Merz. "Da ein Block mehrere Transaktionen fassen kann, haben wir bei Tendermint unter optimalen Bedingungen bis zu 10000 Transaktionen messen können." Für die meisten Anwendungen reichten allerdings 1000 in Peakzeiten aus und in Normalzeiten sogar unter 100. Bitcoin läge bislang bei sieben.

Im vierten Quartal 2017 planen erste Unternehmen, darunter RWE, E.on, Uniper, Enel und Total, den Energiehandel auf Enerchain aufzunehmen. Wie die Blockchain- Varianten gegenüber bestehenden zentralen Digitalisierungstechniken punkten, ist noch schwer abschätzbar. Dafür brauchen die Unternehmen mehr Testläufe. Vermutlich wird es eine Zwischenlösung, in der dich zentrale und dezentrale digitale Techniken ergänzen – ganz so, wie die Stromwirtschaft der Zukunft sich aus vielen kleinen und großen Erzeugungseinheiten zusammensetzen wird.

(Josephine Bollinger-Kanne)

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