Dena erkennt Potenzial von Blockchains

Dena – die deutsche Energieagentur geht eine Kooperation mit dem Schweizer Unternehmen Energy Web ein, um eine dezentrale Datenbank für verteilte Energieressourcen, die Distributed Energy Resources, kurz DERs, aufzubauen. Dezentrale Identitäten, Märkte für erneuerbare Energien und die Netzintegration verteilter Energieressourcen gehören zu den Kernkompetenzen des teils staatlichen Unternehmens dena. Gerade die verteilten Energieressourcen sind vielversprechend und basieren bei Energy Web auf einer Open-Source-Blockchain-Plattform auf Ethereum-Basis.

Dena will Blockchain verstärkt einsetzen

Die deutsche Energieagentur dena blickt bereits auf 20 Jahre Erfolgsgeschichte zurück. Sie wurde 2000 als bundeseigenes Unternehmen gegründet, um die Ziele der klimapolitischen Energiewende auszugestalten. In den vergangenen Jahren geschah dies nicht immer ohne Kritik, wie beispielsweise durch Greenpeace bei der Warnung vor einer Stromlücke im Jahr 2008 oder der privatwirtschaftlichen Struktur innerhalb der Organisation. Hierin sahen und sehen viele Kritiker der dena ein Hemmnis für die Erarbeitung unabhängiger Ergebnisse.

Zu den Aufgaben der dena gehören neben der Umsetzung der klimapolitischen Zielen, die Untersuchung der Blockchain-Technologie für Einsatzfelder und Anwendungsmöglichkeiten im Rahmen einer integrierten Energiewende. Die erste Studie “Blockchain in der Energiewende: Potenzielle Anwendungsfelder nach Einschätzung von Führungskräften der deutschen Energiewirtschaft” wurde im November 2016 veröffentlicht.

Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die deutsche Energiewirtschaft von Umbrüchen geprägt ist. Bedingt durch die digitale Transformation können Verfahren für Transaktionen auf Basis einer Distributed-Ledger-Technologie erfolgen und, so die Studie weiter, die Branche nachhaltig verändern.

Blockchain-Technologie bereit für Energiesektor

Befragt wurden damals siebzig Führungskräfte der Energiewirtschaft und energierelevanter Industrien. Laut der dena Blockchain-Studie gaben 14 % der Befragten an, dass sie die Blockchain im Energiesektor lediglich als Nischenanwendung betrachten. Rund 60 % der Befragten hielten 2016 eine weitere Verbreitung für wahrscheinlich. Immerhin 21 % der damals Befragten betrachteten die Blockchain-Technologie als Game Changer für die Energiewirtschaft.d

Knapp 3 Jahre später, im Februar 2019, veröffentlichte die Energieagentur dena eine weitere Studie zum Thema mit dem Titel: “Einsatz von Blockchain im Energiesystem ist schon heute sinnvoll”. Dort wurden 11 Use Cases untersucht und unter anderem hinsichtlich ihres ökonomischen Nutzens bewertet.

Die Blockchain steht am Anfang ihrer Lernkurve. Technologische Weiterentwicklungen in den nächsten ein bis zwei Jahren werden die Transaktionsgeschwindigkeit der Blockchain erhöhen, ihre Interoperabilität und Anwendbarkeit verbessern, Energieverbräuche senken und so die Wettbewerbsfähigkeit stärken. Es ist ihr zuzutrauen, in den kommenden Jahren Aufgaben zu unterstützen, die weit über die bisher bekannten Anwendungsfälle hinausgehen, so Philipp Richard, Teamleiter für Digitalisierung und Projektleiter der dena Blockchain-Studie. Quelle

Integrierter Energiemarkt mit Sektorenkopplung

Die integrierte Energiewende, die die dena anstrebt, basiert auf den Möglichkeiten der Sektorenkopplung. Es geht dabei um eine breite Transformation in der Energiebranche und folglich der Vermischung von Technologien und Energieträgern. Denn nur so lässt sich Energie zielgenau zum Verbraucher transportieren, so die Meinung verschiedener Experten. Grundlage für die integrierte Energiewende der dena bildet das angestrebte klimapolitische Ziel der Bundesregierung. Sie will die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um mindestens 80 % im Vergleich zum Jahr 1990 reduzieren.

Das ambitionierte Ziel der Regierung lässt sich nicht allein mit der Steigerung der Energieeffizienz realisieren. Es geht im integrierten Ansatz darum, Strom aus erneuerbaren Energien in die Sektoren Industrie, Gebäude und Mobilität zu bringen. Dafür können die technischen Infrastrukturen und Anlagen in einem gemeinsam genutzten Energiesystem münden. Ausgehend von 1990 befinden wir uns bis zum Jahr 2050 in der vierten Phase der Energiewende. Nach den Technologien der Flexibilisierung und der Digitalisierung entsteht ein neuer Strommarkt. Die Systemintegration führt zu einer Reduktion von CO2 um 25 bis 55 % gegenüber 1990.

In Phase drei zwischen den Jahren 2030 und 2050 kommen vorwiegend synthetische Kraft- und Brennstoffe zum Einsatz. Am Ende, genauergesagt in Phase vier, sind dann fossile Energieträger vollkommen verdrängt. Strom aus regenerativen Quellen ist dann der dominierende Energieträger. Und dass auch im Verkehr und in der Wärmeversorgung, so die Nationale Akademie der Wissenschaften, Leopoldina, in einer bereits 2017 veröffentlichten Stellungnahme zur Sektorkopplung.

Digitale DNA für das Stromnetz

Distributed Energy Resources DERs tragen zur stabilen Energieerzeugung bei. Sie beschreiben Energiequellen, wie beispielsweise kleine Anlagen im Bereich von Kleinkraftwerken, Windrädern, Geothermie oder Biogas, sowie Photovoltaik und Aggregation. Aggregatoren sorgen für Performance im Netz und ein optimiertes Gleichgewicht. Sie handeln mit Energie oder liefern diese an Verbraucher, ohne dabei eigene Bilanzkreise zu bewirtschaften.

Energy Web bietet mit der EW-DOS eine digitale DNA für Netzwerke. Eine gemeinsame Technologie, die in einem dezentralen Netzwerk ausgeführt wird, das von einigen der weltweit angesehensten Energieunternehmen unterhalten wird. Die autarke Stromgemeinschaft speichert alle Transaktionen fälschungssicher und transparent auf der Blockchain ab. Smart Contracts steuern in Echtzeit die Prozesse, mit denen der Energiemarkt von Morgen unter regulatorischen Rahmenbedingungen abgebildet wird.

Das einzige deutsche Gründungsmitglied der Energy Web Foundation, kurz EWF, sind die Technischen Werke Ludwigshafen (TWL), die schon am Feldversuch mit dem Projektnamen LUtricity im Jahr 2018 beteiligt war.

Ethereum-basierte Blockchain von EWF

Die Tobalaba Blockchain der EWF basiert auf der Finanztransaktions-Plattform Ethereum und kann vor allem diese beiden Hauptanwendungsfälle umsetzen:

1. Rückverfolgbarkeit sauberer Energie und Kohlenstoffemissionen
2.  Verwendung verteilter Energieressourcen zur Erhöhung der Netzflexibilität

Mit dieser Lösung können Marktteilnehmer kohlenstoffarme Stromsysteme digital auswählen und über digitale Kerninfrastrukturen wie SKDs (Software Development Kits), den EW Origin oder den EW Flexhub Endgeräte integrieren und so ihre eigene Energie ins Netz einspeisen.

“This is an incredible development, not just for Germany but for the global energy sector. Now we have the power sector of the 4th-largest economy in the world taking decisive steps toward a digitalized, decentralized future.” —@ja_morris, CCO, #energyweb https://t.co/e7UtoW0Vck

— Energy Web (@energywebx) October 13, 2020

Der “verteilte” Ansatz ist wie gemacht für den Einsatz von Blockchains als Distributed-Ledger-Technologie. Die Kleinanlagen werden ins Niederspannungsnetz eingebunden und führten bisher zur Beeinträchtigung der Stromqualität durch Spannungsspitzen oder zum Stromausfall. Um Besitzern von Kleinstkraftwerken zukünftig zu ermöglichen, ihre Energie problemlos ins Netz zu speisen, sind intelligente Stromnetze, die sogenannten Smart Grids, entstanden.

Die flächendeckenden, länderübergreifenden Stromnetze steuern den Verbrauch bedarfsabhängig. Sie verbinden die konventionellen Kraftwerke und solche für erneuerbare Energien mit den Großverbrauchern oder den sogenannten Microgrids. Dies sind regionale und in sich geschlossene, intelligente Stromverteilungsnetzwerke und Verbindungspunkt für die lokalen Energieerzeuger, Energiespeicher und Energieverbraucher der Endkunden.

Distributed Energy Resource DER

Distributed Energy Resources DERs erzeugen Energie, die der Verbraucher entweder selbst nutzt oder abspeichert. Erzeugt ein Kleinstkraftwerk zu viel Energie, dann wird diese über das Micro Grid in die Smart Grids gespeist. Fehlt Energie beim Endverbraucher, dann geht der Versorungsweg folglich vom Smart Grid über das Micro Grid zum Endverbraucher.

Dieser ständige Energieausgleich ermöglicht durch das Zu- und Abschalten vom Smart Grid das günstige Einkaufen von Energie. Und das widerum führt zu Kosteneinsparungen beim Verbraucher und einer stabilen Versorgung für alle Endverbraucher.

Dena kann Blockchain – kann aber noch dauern

Allerdings muss beachtet werden, dass mit nur zwei Studien bei der Energieagentur dena noch nicht viel Know-how zum Thema Blockchain in der Energiebranche vorliegt. Die Lösung der Ethereum-Blockchain ist bereits gut gelungen, jedoch fehlen Einsatzmöglichkeiten für die Branche, wie beispielsweise von IOTA und dem innovativen Tangle. Außerdem führt die Kooperation mit nur einem Anbieter zu einer Monopolbildung. Folglich also genau zum entgegegengesetzten Ziel eines offenen und transparenten Strommarktes.