Blockchain dezentrale Energieversorgung

Wenn das Haus selbständig Strom kauft

Was in Zukunft mit der Blockchain und dezentraler Energieerzeugung alles möglich sein könnte.

Text: Kai Helzer, 11.12.2020

Spätestens seit dem Hype von 2017, hat mittlerweile jeder schon mal von der digitalen Währung Bitcoin gehört. Was aber die wenigsten wissen: Die Technologie hinter Bitcoin, die sogenannte Blockchain, könnte auch ein wichtiger Faktor für die Energiewende und für die Zukunft der dezentralen Energieerzeugung werden. Wir zeigen, was mit der Blockchain im dezentralen Netz möglich sein kann und wo noch Schwierigkeiten und Risiken liegen.

Ganz einfach gesagt, ist die Blockchain eine Technologie, mit der Informationen fälschungssicher gespeichert und transparent zugänglich gemacht werden können.

Im Prinzip ist die Blockchain dabei wie ein Aktenordner, in dem bei jeder Veränderung einer Information eine neue Seite eingeheftet wird, wodurch jede Veränderung transparent für jeden nachvollziehbar ist. In der Blockchain heißen diese Seiten „Blöcke“. Und weil mit jeder neuen Information ein neuer Block an die bestehenden Blöcke angehängt wird, entsteht so eine Kette von Informationsblöcken – die Blockchain.

Das Besondere dabei ist, dass es jede Information in der Blockchain nicht nur einmal gibt, sondern zigtausende Male an zigtausend verschiedenen Speicherorten. Dafür zuständig sind in der Blockchain die sogenannten „Miner“, also Teilnehmer der Blockchain, die Rechnerleistung für die Verschlüsselung und Überprüfungsoperationen zur Verfügung stellen. Erst wenn in mindestens 51 Prozent dieser „Sicherheitskopien“ eine Information vorhanden ist, gilt sie als bestätigt. Damit ist es praktisch unmöglich, einen Block nachträglich zu manipulieren.

Ein weiterer Sicherheitsfaktor sind die sogenannten öffentlichen und privaten Schlüssel. Der private Schlüssel funktioniert dabei wie ein Passwort für die Blockchain. Nur damit kann der Inhaber der jeweiligen Blockchain Veränderungen vornehmen. Alle anderen können über den öffentlichen Schlüssel die Informationen in der Blockchain zwar sehen, aber nicht verändern.

Genau dieses hohe Maß an Sicherheit und Transparenz ist es, das die Blockchain überall dort interessant macht, wo Vertrauen eine entscheidende Rolle spielt. Die Blockchain könnte in Zukunft vertrauensstiftende dritte Parteien wie Notare oder sogar Ämter bei ihrer Arbeit unterstützen und zum Beispiel Verträge automatisch erstellen, aktualisieren und pflegen.

Mit diesen sogenannten Smart Contracts könnten Beurkundungs- und Geschäftsvorgänge durch die Blockchain um ein Vielfaches schneller und günstiger werden und wären damit bereit für das digitale Echtzeitalter.

Blockchain und dezentrale Energie – ein echtes Powerpaar

Insbesondere bei der dezentralen Energieerzeugung, bei der es nicht mehr nur einige wenige Kraftwerke gibt, sondern eine große Zahl kleiner Stromerzeuger, können auf Basis der Blockchain neue, innovative Angebote entstehen. Wir haben uns mal einige der spannendsten Möglichkeiten und erste Unternehmen angesehen, die die Blockchain in die Steckdose bringen.

Strom direkt aus der Region kaufen

Mit der Blockchain ist es für Verbraucher möglich, Strom gezielt von bestimmten Erzeugern zu kaufen. Anders gesagt, genauso, wie man jetzt schon seine Kartoffeln vom Biohof aus dem Nachbarort kauft, kann man dann seinen Strom direkt von der Solaranlage des örtlichen Sportvereins beziehen.

Wie das gehen kann, machen die Wuppertaler Stadtwerke vor. Als weltweit erster kommunaler Energieversorger, bieten sie seit 2018 ihren Kunden einen blockchainbasierten Marktplatz für regional erzeugten Ökostrom. Dort können sich Verbraucher selbst ihren individuellen Ökostrommix aus Solarstrom, Windkraft, Wasserkraft und Biomasse zusammenstellen und sogar genau festlegen, von welchem Anbieter sie welchen Strom beziehen möchten.

War das Angebot zu Beginn noch auf Erzeuger und Kunden rund um Wuppertal beschränkt, kann es nun, nach einigen technischen Verbesserungen an der Blockchain, nun auch von Erzeugern, Verbrauchern und Energieversorgern bundesweit genutzt werden.
„Wir sehen den Trend, dass Kunden vermehrt auf Regionalität, Nachhaltigkeit und Individualität achten, daher ist das Produkt etwas absolut Neues, das genau das bietet.“, sagt Alexander Kmita, Geschäftsführer Vertrieb der Stadtwerke Bremen, die einer der ersten Kooperationspartner der neuen Blockchainplattform aus Wuppertal waren.

Andere Kooperationspartner, wie die EVH aus Halle/Saale, sehen in der Blockchainplattform eine gute Chance, die Energiewende lokal zu gestalten und sind damit genau auf der Linie von Ulrich Jaeger, Geschäftsführer Digitalisierung bei den Wuppertaler Stadtwerken: „Die kommunalen Unternehmen halten Deutschland nicht nur am Laufen, sondern sind auch Innovationstreiber der Energiewende.“

Noch ist der Strom von Nebenan in der Regel teurer, was neben der noch geringen Bekanntheit der Angebote einer der Hauptfaktoren dafür sein dürfte, dass nicht schon mehr Menschen bundesweit auf sauberen Regionalstrom setzen. Aber noch ist die Technologie auch jung und dezentrale Energieerzeugung und -versorgung eher ein Nischenthema.

Mit der passenden, auf Blockhain basierenden, Plattform können sich Mieter in Zukunft zu Investorengemeinschaften zusammenfinden. Diese Gemeinschaften können sich dann an Stromerzeugern außerhalb des eigenen Gebäudes wie zum Beispiel Windrädern oder Solarparks beteiligen.

Aus Mietern werden Strominvestoren

Selbst Strom zu produzieren ist im Moment in aller Regel noch etwas für Immobilienbesitzer. Dennoch gibt es bereits jetzt eine Möglichkeit, mit der auch Mieter an der Energiewende teilhaben und von ihr profitieren können – den Mieterstrom.

Beim Mieterstrommodell können Mieter Energie nutzen, die direkt im Haus, vor allem durch Photovoltaikanlagen, produziert wird und dass direkt vom Dach des Mehrfamilienhauses in die Wohnung. Der Vorteil: Dieser Strom ist für Mieter deutlich günstiger. So rechnet die Verbraucherzentrale NRW vor, dass der im Haus produzierte Strom in der Erzeugung nur ca. 10 – 14 Cent pro Kilowattstunde kostet.  Zum Vergleich: Strom aus dem öffentlichen Netz kostet ca. 29 Cent pro Kilowattstunde.

Weil Photovoltaikanlagen und Co. üblicherweise nicht den gesamten Strombedarf eines Mehrfamilienhauses abdecken können, läuft es bei Mieterstrommodellen für die meisten Bewohner auf eine Mischversorgung hinaus, bei der sie ihren restlichen Strom ganz normal von einem Energieversorger aus dem öffentlichen Stromnetz beziehen.

Und genau hier kann sich mit der Blockchain in Zukunft etwas ändern. Mit der passenden, auf Blockhain basierenden, Plattform können sich Mieter in Zukunft zu Investorengemeinschaften zusammenfinden. Diese Gemeinschaften können sich dann an Stromerzeugern außerhalb des eigenen Gebäudes wie zum Beispiel Windrädern oder Solarparks beteiligen. Den dort erzeugten Strom können die Mieter dann, wie den Mieterstrom vom Dach, besonders günstig oder sogar kostenlos nutzen.

Bei einem solchen sogenannten Shared Investment bekommen die Mitglieder der Investorengemeinschaft so viele Kilowattstunden gutgeschrieben, wie ihnen gemäß ihrer Anteile zustehen. Diese Anteile werden in einer Blockchain fälschungssicher festgeschrieben, so dass dann eine automatische Zuteilung der Kilowattstunden erfolgen kann.

Im Idealfall könnten Mieter so nicht nur ihre Stromkosten erheblich senken, sondern sogar Geld verdienen. Verbrauchen sie weniger Kilowattstunden, als ihnen zusteht, können die überschüssigen kWh an das öffentliche Stromnetz gewinnbringend verkauft werden.

Energiewende durch Gemeinschaft

Die SMA Solar Technology AG hat Großes vor. Die Vision des Herstellers von Wechselrichtern und Energielösungen ist die Versorgung der Menschen mit nachhaltiger Energie – für eine weltweite Energiewende.

Der neueste Schritt von SMA in diese Richtung: JOIN, der Stromtarif für die dezentrale Energiezukunft, wie SMA ihn selbst nennt. Ein Stromtarif, der die Energiewende weiter vorantreibt – wie das gehen soll, haben wir Adam Wolf gefragt. Er ist einer der Köpfe, die bei SMA hinter JOIN stehen.

„Der Stromtarif ist nur der Anfang. Mit ihm wollen wir zu Beginn eine Community von Menschen aufbauen, die wie wir eine dezentrale Energiezukunft in Deutschland wollen. Langfristig wollen wir JOIN zu einer Plattform ausbauen, auf der die Mitglieder unserer Community untereinander automatisch ihren selbsterzeugten Strom tauschen können.“

Automatischer Stromaustausch von Mensch zu Mensch – damit eine solches Peer-to-Peer-Beziehung gelingt, braucht es eine Technologie, die die Prozesse sicher und reibungslos durchführen kann. Genau hier können Smart Contracts mit der Blockchain das Mittel der Wahl sein. Das sieht auch Adam Wolf so: „Die Blockchain ist für uns auf jeden Fall eine interessante Technologie und eine, die wir je nach Reifegrad und Wirtschaftlichkeit für das zukünftige Modell von JOIN berücksichtigen könnten.“

Adam Wolf SMA Solar Technology
Adam Wolf, Digital Business Manager bei der SMA Solar Technology AG. Einer der Köpfe hinter JOIN, dem Stromtarif für die dezentrale Energiezukunft.

Dass nun mit SMA ausgerechnet ein Hardware-Hersteller mit einem Stromtarif die dezentrale Energiezukunft in Deutschland wahr machen will, erscheint auf den ersten Blick seltsam, ist aber bei genauerer Betrachtung folgerichtig, wie uns Wolf erklärt: „Grundsätzlich braucht man immer eine bestimmte Hardware, um an einem dezentralen System teilzunehmen. Das kann ein Smart Meter sein, oder, wie in unserem Fall, ein Wechselrichter, oder eine Kombination aus beidem. SMA Wechselrichter stehen alleine in Deutschland für eine Gesamtkapazität von sieben Gigawatt vernetzter PV-Leistung. Wenn wir es schaffen, dass sich genügend unserer bestehenden Kunden JOIN anschließen, haben wir direkt ein sehr leistungsstarkes Netz aus dezentralen Erzeugern.“

Automatischer Stromkauf im Smart Home

Häuser und Wohnungen könnten in der dezentralen Energiezukunft ein interessantes Eigenleben entwickeln. Gepaart mit smarten Haushaltsgeräten könnten Immobilien in Zukunft ihren Energieverbrauch selbständig optimieren und dabei sogar völlig automatisch den jeweils benötigten Strom einkaufen.

Möglich machen das abermals die Smart Contracts in der Blockchain. Darin könnte zum Beispiel eine Hausbesitzerin einmalig definieren, dass sie nur Solarenergie aus der Region zu einem bestimmten maximalen Preis nutzen möchte. Passt dann das Angebot eines Erzeugers in der gleichen Blockchain zu den Kriterien und dem aktuellen Bedarf des Hauses, kommt automatisch ein Vertrag zustande. Ganz ohne Händler oder vermittelnde Instanzen wie Strombörsen.

Genau darin liegt auch einer der größten Vorteile für den automatisierten Stromkauf über die Blockchain. Denn durch den Verzicht auf vermittelnde Instanzen beim Energiehandel dürften die Energiekosten für die Verbraucher insgesamt sinken. Zu diesem Schluss kommt jedenfalls die Unternehmensberatung Price Waterhouse Cooper in ihrer Studie „Blockchain – Chance für Energieverbraucher?“, die sie 2016 im Auftrag der Verbraucherzentrale NRW durchgeführt hat.

Nachteile und Risiken der Blockchain für die dezentrale Energieerzeugung

Die Blockchain hat das Potenzial, im Zusammenspiel mit einem dezentralen Stromnetz die Energiewelt zum Vorteil der Verbraucher zu verändern. Bei allen Vorteilen muss man aber bedenken, dass diese junge Technologie noch einige Nachteile mit sich bringt. Einige davon sind eher aus der Kategorie Kinderkrankheiten, andere sind gravierend.

1. Die Blockchain ist ein Energiefresser

Um in einem so wichtigen Bereich wie der Energieversorgung größtmögliche Datensicherheit zu bieten, muss eine Blockchain von vielen, vielen Computern in aufwändigen Rechenoperationen permanent validiert werden. Und diese Rechenoperationen verbrauchen Strom. Sehr, sehr viel Strom. Der niederländische Ökonom und Blockchainspezialist Alex de Vries schätzt den jährlichen Stromverbrauch des Bitcoin Netzwerks auf sagenhafte 32,68 Terawattstunden. Das ist mehr als der jährliche Stromverbrauch in Irland. Die vom Bundesforschungsministerium finanzierte Studie „Chancen und Risiken der Blockchain für die Energiewende“ von Germanwatch aus dem Jahr 2018 kommt daher zu einem eindeutigen Ergebnis: „ […] es steht außer Frage, dass die derzeitige Energieintensität der Bitcoin- und Ethereum-Netzwerke nicht mit einer emissionsarmen Zukunft vereinbar ist […]“
Grundsätzlich gibt es zwar Möglichkeiten, den Energiehunger der Blockchain zu senken, die bisherigen Methoden gehen aber alle zu Lasten der Sicherheit des Netzwerks und sind daher auch keine echte Alternative.

2. Die Blockchain ist zu langsam

In ihrer jetzigen Form ist die Blockchain alles andere als ein Sprinter. Maximal sieben Transaktion schafft das Bitcoin-Netzwerk pro Sekunde. Für Prozesse in der Energiewirtschaft ist das deutlich zu langsam. Als Vergleich: An der europäischen Strombörse EPEX Spot in Paris werden pro Sekunde bis zu 200 Transaktionen durchgeführt.

Dieser Geschwindigkeitsnachteil könnte aber mit kommenden Blockchain-Versionen verschwinden. Das Blockchain-System Ethereum hat bereits angekündigt, bald bis zu einer Million Transaktionen pro Sekunde durchführen zu können.

3. Schlüssel weg, alles weg.

Änderungen an der Blockchain können nur mit dem eigenen, persönlichen Schlüssel vorgenommen werden. Geht dieser Schlüssel verloren, ist damit auch der Zugang zur Blockchain dank der starken Verschlüsselung unwiederbringlich verloren und damit alles, was darin als Wert aufbewahrt ist. Für einen Solaranlagenbetreiber könnte das beispielsweise bedeuten, dass er dann nicht mehr auf die Einnahmen, die seine Anlage erwirtschaftet, zugreifen kann. Die große Sicherheit der Blockchain könnte also auch ihr größtes Problem werden.

Viele Eigenschaften der Blockchain sind für die Energiewende und vor allem eine dezentrale Energiezukunft wie geschaffen. Das zeigen die Beispiele aus diesem Artikel deutlich. Ob die Blockchain es aber wirklich schaffen wird, Träger und Treiber einer sauberen, dezentralen Energiezukunft zu sein oder nur eine punktuelle Ergänzung, hängt davon ab, ob sie ihre Schwierigkeiten mit zukünftigen Versionen in den Griff bekommt. Die nämlich sind zur Zeit noch das größte Hemmnis für einen flächendeckenden Einsatz der Blockchaintechnologie in der Energieversorgung. Eines steht aber auf jeden Fall fest: Ob mit oder ohne Blockchain – die Energiewelt wird sich in Zukunft stark verändern. Und als Verbraucher können wir uns darauf freuen.

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