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Blockchain in der Integrierten Energiewende

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1 Einleitung 1.1 Zielsetzung als wissenschaftlicher Gutachter Die Deutsche Energie-Agentur (dena) hat das Institut für Energiewirtschaft (INEWI) als wissenschaftlichen Gutachter der dena- Multi-Stakeholder-Studie „Blockchain in der integrierten Energiewende“ beauftragt. Das vorliegende wissenschaftliche Gutachten ist das Ergebnis dieser Tätigkeit. Aufgabe des wissenschaftlichen Gutachters war es, die durch die dena anvisierte Studienmethodik umzusetzen und gemeinsam mit den Experten der Partnerunternehmen, der dena und der Wissenschaft energiewirtschaftlich relevante Anwendungen zu identifizieren sowie für diese Prozessketten zu definieren und zu analysieren. Das Hauptziel des INEWI bestand darin, die elf ausgewählten energiewirtschaftlichen Blockchain-Anwendungen auf ihre technologische und ökonomische Reife zu untersuchen. Das Kapitel 2 in Teil A „Die Blockchain-Technologie: Status Quo und Entwicklungsperspektive“ wurde ebenfalls vom Gutachter verfasst. Die regulatorische Prüfung der Prozessketten wurde von Deloitte durchgeführt. 1.2 Blockchain in der Energiewirtschaft Das Jahr 2017 markierte ein Allzeithoch sämtlicher Kryptowährungen und war geprägt von Milliardeninvestitionen in sogenannte Initial Coin Offerings (ICOs). Das Jahr 2018 hingegen brachte fundamentale Kursverluste und eine entsprechende Verringerung der Marktkapitalisierung von Kryptowährungen. 1 In deutlichem Kontrast zu diesen Entwicklungen des Finanzmarkts stehen die weiterhin zunehmenden Aktivitäten rund um die Blockchain-Technologie. Ein aussagekräftiger Gradmesser hierfür sind zum einen die über öffentliche Kryptonetzwerke ausgeführten Transaktionen, welche 2018 weiter stark gestiegen sind. 2 Des Weiteren haben sich die Stellenausschreibungen für Blockchain-Experten auf Internetplattformen wie LinkedIn vervielfacht. So ist „Blockchain developer“ bereits das am schnellsten wachsende Stellengesuch in den USA. 3 In der Wissenschaft haben die Veröffentlichungen zu diesem Thema von 2017 auf 2018 stark zugenommen. 4 Auch wird die Blockchain-Technologie für die etablierte IT-Industrie immer interessanter. Unternehmen wie Amazon und SAP bieten Angebote zum Erstellen von Blockchain-Anwendungen bereits als Blockchain-as-a-Service-Dienst an. Ziel ist hierbei insbesondere die Integration eines Unternehmens in die Business-IT-Welt zu unterstützen. 5 Die Blockchain-Technologie hat sich – vorsichtig ausgedrückt – im Jahr 2018 weiter etabliert. Dies spiegelt sich unmittelbar in den Blockchain-Aktivitäten der globalen Energiewirtschaft wider: Weltweit ist die Anzahl der Projekte und Erprobungen 2018 weiter angestiegen. 6 Blockchain, DLT und Kryptonetzwerke 7 entwickeln sich daher langsam, aber stetig zu Bausteinen einer Echtzeit-Energiewirtschaft. Die Energieindustrie befand sich lange Zeit in einem historisch gewachsenen und bislang akzeptierten Zielkonflikt zwischen einem vertikal integrierten und einem horizontalen Energiesystem. Erstere Marktordnung sichert die Koordination, also die Abstimmung der Marktakteure innerhalb des Systems, und somit die Versorgungssicherheit auf Kosten von eingeschränktem Wettbewerb. Bei einem horizontalen Energiesystem dagegen sichern zahlreiche (Markt-)Rollen den Wettbewerb und die Innovation, allerdings zulasten einer einheitlichen Koordination. Eines der Versprechen der Blockchain-Technologie ist es, diesen Zielkonflikt aufzulösen. Das heißt die Koordination von Myriaden von Akteuren bei intensivem Wettbewerb und Fragmentierung von Geschäftsmodellen wird erstmals möglich. Derweil nimmt die Notwendigkeit einer solchen immer weiter zu. 1 Patterson (2018) 2 Vgl. die Zahlen zu Ethereum unter ConsenSys (2018) 3 LinkedIn (2018) 4 Auf Google Scholar lässt sich eine Zunahme sämtlicher Begriffe mit Verbindung zu Blockchain-Technologien nachvollziehen. So nahmen Publikationen, welche den Begriff Blockchain allgemein beziehungsweise im Titel enthalten, um etwa 150% beziehungsweise 200% zu, ähnliche Werte gelten für Hyperledger. Publikationen mit den Begriffen Bitcoin, Ethereum und Byzantine Fault Tolerance nahmen um etwa 50% zu. 5 BDEW (2018), S. 56 ff. 6 Wood Mackenzie (2018) 7 Eine Abgrenzung der Begriffe findet sich in Teil A, Kapitel 2 „Die Blockchain-Technologie: Status Quo und Entwicklungsperspektive“ 90 – Teil B.1

Seit 2008 beträgt das weltweite durchschnittliche Wachstum der installierten erneuerbaren Erzeugungskapazitäten 8–9% pro Jahr. 2017 wurden insgesamt 167 GW hinzugefügt, 94 GW hiervon stammen von Photovoltaikanlagen und 47 GW von Windanlagen. 8 Erneuerbare Energien sind somit für ungefähr 25% der Stromerzeugung auf der ganzen Welt verantwortlich. 9 Allein in Deutschland tragen dazu über 1,7 Mio. EEG-Anlagen bei. 10 Der Grund für die Dezentralisierung ist bislang vor allem die voranschreitende Kostendegression 11 und zukünftig die Elektrifizierung des Wärme- und Transportbereichs. Die Zahl der Erzeugungsund Speichereinheiten wird weiter steigen. Hiermit geht die Herausforderung einher, den Beitrag möglichst aller Einheiten zu organisieren sowie eine vollständige Verteilung der dezentralen Stromerzeugung zu gewährleisten und hierbei Effizienz, Flexibilität und Resilienz zu garantieren. Denn ohne die organisierte Integration der verteilten Anlagen und Geräte drohen erhebliche ökonomische Ineffizienzen. Für eine dezentrale Netzarchitektur und Marktordnung kann die Blockchain-Technologie nun das entscheidende Element sein, denn ein Stromnetz ist immer auch ein Netzwerk von Akteuren und damit Wirtschaftssubjekten. Mithilfe der Blockchain werden Netzwerkeffekte umfassender als bisher angereizt, und je mehr Teilnehmer – Erzeuger und Verbraucher – partizipieren, desto größer wird der Wert dieses Netzwerkes. Um eine hohe Teilnehmerzahl zu erreichen, sind niedrige Transaktionskosten notwendig. Das heißt, geringe Kommunikationskosten für das Teilen von Datensätzen und einfache, zuverlässige und nachvollziehbare Systeme zur Verifikation dieser Informationen, zur Kontrolle der Nutzung und Identität sowie für das Management von Rechtsangelegenheiten werden benötigt. Eine Echtzeit-Energiewirtschaft verlangt nach einer Weiterentwicklung heutiger Marktordnungen. Eine der wesentlichen Neuheiten stellt das Inkrafttreten der „Renewable Energy Directive“ der Europäischen Kommission dar. Hiernach haben Haushalte das Recht Strom, zum Beispiel mit Solarzellen, selbst zu erzeugen, zu nutzen und Überschüsse zum aktuellen Marktpreis zu verkaufen. 12 Dies ist der erste Schritt auf dem Weg zu einer grundlegenden Reform der Energiemarktordnung in Europa. Unternehmen in der Energiewirtschaft, welche die Blockchain-Technologie für die Realisierung neuer Geschäftsprozesse erproben möchten, stellt sich die Frage, wie reif die unterschiedlichen Blockchain-Technologien in technischer Hinsicht sind. Darüber hinaus ist es entscheidend, inwieweit sich energiewirtschaftliche Prozesse und Anwendungen heute schon mithilfe dieser Technologie realisieren lassen und welche Kosten und welcher Nutzen damit einhergehen. Bezüglich der regulatorischen Prüfung sei auf das Gutachten von Deloitte in Teil B.2 verwiesen. 1.3 Aufbau des technisch-ökonomischen Gutachtens Das Ziel des Gutachtens ist es, die technologische und ökonomische Reife von elf ausgewählten energiewirtschaftlichen Blockchain-Anwendungen (Prozessketten) zu untersuchen. Ein zu erwartender erster Schritt ist es daher, die Voraussetzungen herauszuarbeiten, unter denen die Nutzung der Blockchain-Technologie oder Distributed-Ledger-Technologie (DLT) 13 technisch und wirtschaftlich überhaupt sinnvoll ist, das heißt allgemeingültige Bedingungen zu identifizieren. Mittlerweile existieren weit mehr als 30 vorgeschlagene Vorgehensmodelle, die über Abfragen durch variierende Entscheidungsbäume führen und so die Eignung der Blockchain-Technologie für eine bestimmte Anwendung identifizieren sollen. 14 Von einigen wenigen konfligierenden Schlussfolgerungen abgesehen, weisen die Entscheidungsschemata große Übereinstimmungen auf. Das Kapitel 2 „Die Blockchain-Technologie: Status Quo und Entwicklungsperspektive“ in Teil A der Studie legt dar, dass sich die unterschiedlichen Kryptonetzwerke hinsichtlich der angebotenen digitalen Dienste deutlich unterscheiden. Auch die zugrundeliegende Technologie weist fundamentale Unterschiede auf. Es ist daher verwunderlich, dass die erwähnten Vorgehensmodelle diese Vielfalt nur marginal berücksichtigen und Blockchain-Technologien überwiegend einheitlich behandeln. Unterschiedliche energiewirtschaftliche Anwendungsfälle haben abweichende Anforderungen etwa bezüglich der Transaktionsgeschwindigkeit 8 IRENA (2018) 9 IRENA (2018) 10 Bundesnetzagentur (2018) 11 BNEF (2018) 12 Simon (2018a) 13 Für eine Abgrenzung vgl. Kapitel 2 in Teil A der Studie. 14 Vgl. zum Beispiel Werner, Mandel, Theilig & Zarnekow (2018), Meunier (2018), Wüst & Gervais (2017), Mulligan, Zhu Scott, Warren & Rangaswami (2018) Teil B.1 – 91

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