Blockchain im Energiehandel: Kommt es zur Ketten-Revolution?

31.03.2020 – Ende 2020 laufen die Einspeisevergütungen im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) für die ersten Ökostromanlagen aus. Um einen Rückbau dieser Anlagen zu vermeiden, sind neue Ideen für die Vermarktung des erzeugten Stroms erforderlich. Insbesondere für Kleinanlagen mit geringen Erträgen gilt es Vertriebswege mit niedrigen Transaktionskosten zu entwickeln. In diesem Kontext wird lokalen Versorgungsnetzwerken mit einem direkten Stromhandel zwischen Produzenten, Konsumenten und Prosumenten erhebliches Potenzial zugeschrieben, um den Betrieb kleiner Ökostromanlagen ohne staatliche Förderung sicherzustellen und gleichzeitig die Stabilität der Energienetze zu erhöhen.

Um diese Versorgungsnetzwerke zu schaffen, müssen die beteiligten Akteure zunächst zu einem wechselseitigen Austausch von Energie in der Lage sein. Die Geschäftsprozesse sollten idealerweise transparent, sicher und weitgehend automatisiert abgewickelt werden können. In diesem Beziehungsgeflecht nehmen digitale Technologien wie Blockchain (siehe unten) für ein reibungsloses Funktionieren der Geschäftsprozesse eine zentrale Rolle ein.

In unterschiedlichen Projekten, darunter vier Forschungsvorhaben des vom BMWi geförderten Technologieprogramms „Smart Service Welt II“, werden die technologischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für einen lokalen Stromhandel zwischen Prosumenten und Konsumenten in intelligenten Stromnetzen erforscht (Publikation „Energierevolution getrieben durch Blockchain“). Dabei werden dezentrale Systeme für lokalen Peer-to-Peer Energiehandel oder die gemeinschaftliche Stromspeicherbewirtschaftung auf Basis von Blockchain entwickelt und in echten Testregionen und -strukturen erprobt. (ds)

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Grafik: Verbundprojekt SMECS, entnommen aus „Energierevolution getrieben durch Blockchain“ (Herausgeber: Institut für Innovation und Technik (iit) in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH)

SMECS – SMART ENERGY COMMUNITIES

Das Fehlen eines digitalen Marktplatzes für den Vertrieb kleinerer Strommengen für eine regionale Versorgungswirtschaft mit lokalem Grünstrom lieferte den Anstoß für das Forschungsprojekt SMECS (Smart Energy Communities).

Ziel war es, kleine Energieerzeuger und -genossenschaften durch die Untersuchung und den Einsatz von Community-Ansätzen und Smart Service-Architekturen bei der Kooperation und bei Aufbau und Betreuung eines eigenen Kundenstamms zu unterstützen. Ein Projektkonsortium mit zwölf Teilnehmern unter Leitung der CIS Solutions GmbH führte das Verbundprojekt durch, welches im Februar 2018 startete und im Januar 2020 endete.

Innerhalb einer „Smart Energy Community“ werden regionale Erzeuger und Verbraucher über eine Online-Plattform miteinander vernetzt. Auf diese Weise soll einerseits der Betrieb für Erzeuger mit neuen und aus der EEG-Förderung auslaufenden Photovoltaikanlagen gesichert, andererseits der Bezug von günstigem Strom für Konsumenten ermöglicht werden. In einem Pilotprojekt in der Region Chiemgau wurden verschiedene Preis- und Vermarktungsmodelle unter realen Marktbedingungen erprobt. Via Blockchain sollte eine gesicherte und schnelle Datenübertragung den direkten Handel zwischen Erzeugern und Verbrauchern sicherstellen.

IoT-fähige Sensoren und Geräte liefern den Beteiligten aktuelle Informationen etwa zur Stromproduktion, zum Zustand der Solaranlagen, zu Wetterprognosen, zum aktuellen Stromverbrauch sowie hinsichtlich Produktions- und Verbrauchsprognosen. Ergänzt mit Informationen aus dem Web, etwa zu aktuellen Preisen an der Strombörse, entstehe eine innovative Handelsumgebung für eine regionale Versorgungswirtschaft. (ds)

Kontakt

Jörg Schiller
CIS Solutions GmbH
j.schiller@cis-solutions.eu
www.smecs-projekt.de

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Grafik: Siemens AG (Verbundprojekt pebbles), entnommen aus „Energierevolution getrieben durch Blockchain“ (Herausgeber: Institut für Innovation und Technik (iit) in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH)

PEBBLES – PEER-TO-PEER-HANDEL IM LOKALEN ENERGIEMARKT

Das Forschungsprojekt pebbles (Peer-to-Peer Energiehandel auf Basis von Blockchains) wird von fünf Projektpartnern unter der Konsortialführerschaft der Allgäuer Überlandwerk GmbH umgesetzt. Dabei handelt es sich um eine Handelsplattform, auf der Erzeuger, Verbraucher und Prosumer ihren Strom selbstbestimmt ein- und verkaufen können. Zudem soll der Markt die Netztopologie des dem Lokalen Energiemarkt (LEM) zugrunde liegenden Verteilnetzes berücksichtigen, um bereits im Vorfeld des Handelszeitpunkts Netzengpässen vorzubeugen.

Die Aus-gestaltung eines lokalen Energiemarktes kann durch verschiedene Konzepte erfolgen. Der LEM wird in einem Reallabor in Wildpoldsried im Oberallgäu prototypisch aufgebaut und getestet. Es werden verschiedene Blockchain-Varianten auf ihre Eignung hin überprüft. Die Blockchain ist mit intelligenten Zählern gekoppelt, um digitale Messdaten von Erzeugern und Verbrauchern zu verarbeiten. Mithilfe der Daten wird es den Beteiligten im Verteilnetzgebiet ermöglicht, auf der Handelsplattform untereinander Energie zu handeln. Die Vermittlung der Transaktionen zwischen den Teilnehmern erfolgt durch einen Marktmechanismus.

Ferner erforschen die pebbles-Projektpartner am Beispiel des Microgrids Allgäu-Netz, inwieweit der Markt über Anreizsysteme zu einem netzdienlichen Verhalten animiert werden kann und die Stromnetze mithilfe digitaler Infrastruktur stabil betrieben werden können. (ds)


Kontakt

Joachim Klaus
Allgäuer Überlandwerk GmbH
joachim.klaus@auew.de
www.pebbles-projekt.de

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Grafik: Verbundprojekt ETIBLOGG, entnommen aus „Energierevolution getrieben durch Blockchain“ (Herausgeber: Institut für Innovation und Technik (iit) in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH)

ETIBLOGG – LOKALER PEER-TO-PEER ECHTZEITHANDEL FÜR DIE NETZSTABILISIERUNG

Um zu flexiblen Strompreisen für private Verbraucher und Produzenten zu gelangen, wird der Peer-to-Peer-Stromhandel als ein vielversprechender Ansatz angesehen. Dies könne Anreize zur Einbindung von Speichern schaffen und marktseitig zur Stabilität des Versorgungsnetzes beitragen. In diesem Kontext erforscht das Verbundprojekt ETIBLOGG (Energy Trading via Blockchain-Technology in the LOcal Green Grid) die Nutzung der Blockchain-Technologie für den lokalen Stromhandel.

Das Förderprojekt startete am 1 .4 .2018, es hat eine Laufzeit von drei Jahren. Multidisziplinäre Teams aus acht Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen führen ETIBLOGG durch, zudem unterstützen weitere vier Institute das Projekt. Die GETEC ENERGIE GmbH hat die Konsortialführung inne. Wesentliches Ziel ist es, einen Peer-to-Peer-Energiehandel mit flexiblen Preisen von Kleinstmengen in nahezu Echtzeit zu realisieren. Jeder Teilnehmer wird zum Marktakteur und handelt gewinn- oder nutzenmaximierend, die einzelnen Bieterstrategien werden über intelligente Agenten umgesetzt.

Im Gegensatz zum traditionellen Marktdesign mit vorgegebenen starren Preisen werden Anpassungen für die Markteilnehmer damit attraktiver, zum Beispiel durch zeitliche Lastverschiebung auf Konsumentenseite oder durch den Anschluss von Batterien auf Produzentenseite. Über die dreijährige Projektlaufzeit sind umfangreiche Messungen und ausgiebige Tests zu Marktmodellen, Datensicherheit und der Reaktion der Teilnehmer in einer sicheren Umgebung geplant. Im zweiten Schritt soll eine länger laufende Pilotphase in Arealnetzen, wie zum Beispiel in Wohn- und Gewerbequartieren, umgesetzt werden. Nach Abschluss des Projekts soll ETIBLOGG als Blaupause für einen funktionierenden Handel in intelligenten Stromnetzen dienen. (ds)

Kontakt

Simone Gitschier
GETEC ENERGIE GmbH
info@etiblogg.de
www.etiblogg.com

 

Blockchain Funktionsweise
Grafik: iStock / elenabs

SO FUNKTIONIERT EINE BLOCKCHAIN

Eine Blockchain zählt zu den Distributed Ledger Technologien (DLT). Im Kern handelt es sich um ein Modell der Zusammenarbeit, bei dem Informationen wie Vertragsdetails oder Daten zwischen den Nutzern direkt, sprich ohne eine vermittelnde Instanz, wie zum Beispiel eine Bank oder einen Händler, verteilt werden. Sämtliche Daten einer Transaktion werden dezentral auf den Rechnern der beteiligten Akteure gespeichert und laufend synchronisiert. Die einzelnen Datenblöcke bauen aufeinander auf und verifizieren dabei die übertragenen Informationen. Erst wenn eine Transaktion validiert ist, wird ihr Wert an einen existierenden Block gehängt. Die Datenblöcke sind dann wie an einer Kette (engl . chain) aufgereiht.

Die dezentrale Struktur des Netzwerks, permanente Synchronisation und eine ausgeklügelte Verschlüsselung stellen sicher, dass das System schwer angreifbar oder manipulierbar ist. Zudem sind die Informationen im Netzwerk für alle Beteiligten sichtbar, dies erhöht die Transparenz und erschwert zusätzlich einen Angriff. (ds)

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Grafik: Verbundprojekt BloGPV, entnommen aus „Energierevolution getrieben durch Blockchain“ (Herausgeber: Institut für Innovation und Technik (iit) in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH)

BLOGPV – BLOCKCHAINBASIERTER VIRTUELLER GROSSSPEICHER FÜR PV-ANLAGENBETREIBER

Eine erfolgreiche Systemintegration von kleinteiligen, dezentralen und teils volatilen Stromquellen setzt bislang technische und organisatorische Lösungen voraus, die mit zusätzlichen Transaktionskosten und wirtschaftlichen Risiken behaftet sind, insbesondere für Betreiber kleinerer dezentraler Anlagen.

Im Zuge des Verbundprojekts BloGPV (Blockchainbasierter virtueller Großspeicher für PV-Anlagenbetreiber) werden daher Ansätze entwickelt und erprobt, die vor allem diese Betreiber befähigen sollen, sich bei der Netz- und Systemeinbindung einbringen zu können. Bei dem Projekt arbeiten fünf Partner aus Industrie und Forschung zusammen, die Konsortialführerschaft übernimmt die Discovergy GmbH.
Das Förderprojekt startete am 01 .04 .2018, die Laufzeit beträgt drei Jahre. BloGPV vernetzt Solarstromerzeuger und Stromkonsumenten in einem lokalen virtuellen Speicherverbund, damit diese automatisiert untereinander Strom handeln können. Kleine und verteilte Batteriespeicher chließen sich mithilfe digitaler Technologie zu einem virtuellen Großspeicher zusammen. Der virtuelle Speicher optimiert die Stromflüsse durch den Einsatz moderner Kommunikations- und Regelungstechnik zwischen den Nutzern und stabilisiert das Stromnetz. Mittels eines Blockchain basierten Peer-to-Peer-Verfahrens (P2P), bei dem alle Teilnehmer direkt, gleichberechtigt und unmittelbar miteinander interagieren, soll der Stromhandel manipulationssicherer, transparenter und kostengünstiger für alle Akteure sein.

Die Messwerte der Erzeuger und Endkunden fungieren als Datengrundlage. So könnten Produktion, Verbrauch und Stromhandel an den Bedarf, das Nutzungsverhalten und die klimatischen Bedingungen angepasst werden. (ds)

Kontakt

Thorsten Zoerner
Discovergy GmbH
info@discovergy.com
www.discovergy.com

 

Smart Market Ponton GmbH
Grafik: PONTON GmbH

PONTON: ETIBLOGG UND SMART MARKET

Im skizzierten ETIBLOGG-Projekt entwickelt der Hamburger IT-Anbieter PONTON eine Handelsinfrastruktur, über die selbst Bruchteile von Kilowattstunden in Echtzeit zwischen Prosumern und Verbrauchern gehandelt werden können. Typische Einsatzszenarien sind lokale Netze oder Arealnetze wie Einkaufszentren oder Industrieparks.

In wesentlich größerem Maßstab erforscht PONTON eine derartige „EnergiePlattform“ im Rahmen des SINTEG-Projekts NEW 4 .0 . Auch hier handelt es sich um eine marktbasierte Plattform, die das automatische Handeln mit der integrierten Steuerung von Anlagen in Echtzeit verbindet. Bei NEW 4.0 wurde ein auf der Blockchain-Technologie basierender Smart Market geschaffen, über den ein sehr kurzfristiger, lokaler Direkthandel (Intraday-Handel) für die nächste Erbringungsviertelstunde möglich ist, um die Erzeugungsprognose kontinuierlich zu verbessern. So soll eine effizientere Marktkommunikation realisiert werden, die zu einer höheren Nutzung erneuerbarer Energien bei geringerer Netzbelastung führt.

Im Mai 2019 wurde der erste Live-Trade eines Demonstrators durchgeführt. Seitdem sind bereits reale Anlagen von Unternehmen an die EnergiePlattform angebunden worden, diese sind für das Fernwirken erreichbar und separat steuerbar. (ds)

Kontakt

PONTON GmbH
Michael Kreuzburg
kreuzburg@ponton.de
www.ponton.de

 

BLOCKCHAIN-BASIERTE ABRECHNUNG VON GRÜNEM STROM

Das Hamburger IT-Unternehmen Deepshore hat eine auf Blockchain und verteilte Datenbanken basierende Lösung für die Abrechnung von Energie aus Solar- und Windkraftanlagen entwickelt. Im Falle einer Überproduktion aus PV- und Windkraftanlagen muss das Einspeisemanagement die Anlagen abregeln, die Betreiber erhalten dafür eine Entschädigung. Für die Abrechnung der einzelnen Anlagen werden Daten aus unterschiedlichen Quellen herangezogen, darunter Wetterdaten und Daten der Netzbetreiber, um zu ermitteln, wie viel bei normalem Netzbetrieb erzeugt worden wäre. Die notwendigen Abstimmungs- und Prüfprozesse werden teilweise noch manuell bearbeitet.

Deepshore hat aus diesem Anlass für die e.kundenservice Netz GmbH, ein Unternehmen unter dem Dach der E.ON Gruppe, eine blockchain-basierte Plattform entwickelt, die Prozesse vereinfacht und sicherer gestaltet. Dafür baute Deepshore auf dem Know-how bei seinen realisierten Lösungen aus dem Einzelhandel auf: „Als die Anfrage von E .ON kam, hatten wir bereits eine starke Lösung bei Handelsunternehmen im Einsatz und damit gute Erfahrungen. Die Energiebranche war allerdings Neuland für uns. Auf Basis unserer Retail-Technologie gab es spannende Ansätze, um eine Lösung für einen Stromnetz-Anbieter zu konzipieren“, erläutert Falk Borgmann, Deepshore Solution Architekt. Um die komplexen Anforderungen eines fachlichen Datenmodells abbilden zu können, reiche der alleinige Einsatz einer Blockchain jedoch nicht aus. Die Lösung: Eine verteilte Datenbank, die die Daten speichert und mittels Blockchain-Technologie verifiziert.

Im Rahmen einer Forschungskooperation mit dem Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (Zuse-Institut Berlin, ZIB) hat Deepshore ein sogenanntes Hashverfahren entwickelt, womit Informationen in der Datenbank gegen Manipulationen geschützt seien. Dieses Verfahren wurde erstmalig bei e.kundenservice Netz technisch umgesetzt. „Netzbetreiber, Einspeiser und Wetterdienste können mit dieser Infrastruktur ihre Daten jeweils geschützt bereitstellen und die Abrechnungsvorgänge nachvollziehbar und im Rahmen definierter Aufbewahrungsfristen abspeichern“, führt Falk Borgmann weiter aus . „Aufgrund unserer Erfahrungen mit revisionssicheren, verteilten Systemen im Handel und der damit verbundenen Wiederverwendbarkeit, konnten wir neben der reinen Konzeptionsphase einen Prototypen entwickeln und in einer Public-Cloud-Umgebung anbieten“, resümiert Projektleiter Tim Wedemann.

Darüber hinaus könne das System auch auf einer hybriden Infrastruktur betrieben werden. Für Deepshore beweist die erfolgreiche Proof of Concept-Phase, dass mit der Nutzung multicloud-fähiger, verteilter Open-Source-Technologien auch die Regularien von deutschen Aufsichtsbehörden umzusetzen sind. (ds)

www.deepshore.de

 

BLOCKCHAIN-NETZWERK BCI-E+

Die Blockchain-Initiative Energie+ im edna Bundesverband Energiemarkt & Kommunikation e.V. versteht sich als Interessensvertreter der beteiligten Marktpartner und will die Akzeptanz und Einführung dieser Technologie in der Energiewirtschaft frühzeitig fördern. Dazu gehört der Aufbau von Infrastrukturen ebenso wie die Beeinflussung rechtlicher und politischer Rahmenbedingungen. Auf diese Weise sollen die Chancen der Blockchain und anderer Technologien für datengetriebene Innovationen erschlossen sowie in Wechselwirkung dazu auch neue Geschäftsmodelle für die Energiewirtschaft entwickelt und vorangetrieben werden. Dabei engagiert sich die Blockchain-Initiative Energie+ nicht nur national, sondern auch auf europäischer Ebene.

Mit dem Prototyp der MaKoChain, dem Entscheidungsbaum für den Blockchain-Einsatz oder der Übersicht über die laufenden Pilotprojekte in der Energiewirtschaft, hat sich die Blockchain-Initiative Energie in kurzer Zeit als zentraler Ansprechpartner für diese neue Technologie etabliert. Als BCI-E+ öffnete sich die Interessensgemeinschaft zwischenzeitlich für die weiteren innovativen Zukunftstechnologien im Bereich IKT für die Energiewirtschaft.

„Auslöser für diese Neupositionierung war die Erkenntnis, dass die Blockchain in bestimmten Prozessen eine sehr gute Lösung ist, in anderen aber nicht oder nur in Kombination mit weiteren Technologien“, erläutert Richard Plum, Produktmanager Consulting bei ProCom und Vorsitzender der Blockchain-Initiative Energie+ im edna Bundesverband Energiemarkt & Kommunikation e.V.

Parallel dazu verschiebt sich auch der Fokus von der Technologie auf die Prozesse. „Das Beispiel Elektromobilität macht deutlich, dass wir die anstehenden Herausforderungen der Digitalisierung nur lösen können, wenn wir uns vom Kästchendenken lösen. Denn im energiewirtschaftlichen Kontext hängt E-Mobility mit Themen wie Smart City, Flexibilitätsmanagement oder dezentralen Versorgungskonzepten ebenso zusammen wie mit ganz klassischen Prozessen, etwa der Abrechnung“, ergänzt Raik Kulinna, Director Innovation & New Business Models for Utilities bei der SAP SE und Mitglied im Team „Technik“ . In diesem Zusammenhang öffnet sich die BCI-E+ auch für neue Zielgruppen, etwa aus dem Mobilitätsbereich oder der Wissenschaft.

Neuer Technologieradar

In einem ersten Schritt entwickelt die BCI-E+ nun einen Technologie-Radar für die Energiebranche, der Themenfelder und die damit zusammenhängenden Prozesse mit den jeweils passenden Technologien verknüpft. Neben Blockchain könnten dazu beispielsweise Internet of Things (IoT), Machine Learning (ML), Neue User Experience (UI/UX), Robotic Process Automation (RPA) oder auch Datenbanken der nächsten Generation gehören. Gleichzeitig will die BCI-E+ an einzelnen Anwendungsfällen und Prozessen die ganz unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten dieser Technologien praktisch erproben.

Stammdaten zur Marktkommunikation in der Blockchain

Parallel dazu entwickelt das Team „Technik“ in der BCI-E+ eine Pilotanwendung für die Veröffentlichung der Marktstammdaten in der Blockchain. „Hier könnten alle Marktteilnehmer ihren Veröffentlichungspflichten einfach genügen und auch der Abruf wäre direkt und ohne die Nutzung von Informationsdienstleistern oder eigener Recherche völlig unkompliziert. Denn sämtliche Daten stehen in der Blockchain allen Marktteilnehmern zur Verfügung“, fasst Sven Wunderlich, Strategy Consultant bei Arvato Systems und Sprecher des Teams „Markt“, die Vorteile zusammen. (pq)

www.blockchain-initiative.de