February 2020

Die Umweltauswirkungen der Moderne, insbesondere des Verkehrs, sind in den westlichen Ländern in letzter Zeit immer präsenter und relevanter geworden. Wenn uns eine mögliche Zukunft der Energiewirtschaft, der Energiepreisgestaltung und der Umweltverträglichkeit interessiert, müssen wir uns mit der Technologie beschäftigen, die diese beeinflussen könnte. Blockchain hat sich als eine solche Technologie etabliert. In diesem Artikel fassen wir die bestehenden Konzepte von Blockchain, Energiewirtschaft und Smart Charging zusammen und verdichten sie zu einem Überblick über die Zukunft der Energie, wobei Blockchain alle relevanten Themen aus deutscher Sicht einleitet.

Einleitung

Die Deutsche Bundesregierung hatte ein ambitioniertes Ziel. Bis 2020 sollten ursprünglich eine Million Elektroautos auf deutsche Straßen gebracht werden. Obwohl das gesetzte Ziel nicht erreicht wurde, ist es Deutschland nun gelungen, den Anteil an Elektrofahrzeugen auf seinen Straßen deutlich zu erhöhen. So betrug in 2019 die Anzahl an Elektroautos insgesamt 83.000. Die Verkäufe von Hybrid- oder Elektroautos haben sich in Deutschland zwischen Januar und Oktober 2019 fast verdoppelt. Angesichts des enormen Potenzials, das der Elektromobilität nachgesagt wird, ist diese Zahl aktuell noch gering. Allerdings kann erwartet werden, dass die Anzahl an Elektroautos in den nächsten Jahren noch deutlich ansteigen wird. Sowohl die Reichweite der Elektroautos als auch die Ladeinfrastruktur verbessern sich mehr und mehr. Dies senkt die Hürden zum Kauf.

Der Mehrwert von Elektromobilität für das Stromnetz

Doch worin liegen eigentlich die Vorteile von Elektrofahrzeugen? Elektrofahrzeuge weisen einen geringeren Energieverbrauch als Verbrenner auf, was sich positiv auf die Umwelt auswirkt. Zudem können Elektrofahrzeuge auch zu nützlichen Spillover-Effekten auf die Energiewirtschaft führen. So wird beispielsweise in Zukunft nicht nur ein hoher Wert auf Energieeffizienz gelegt, sondern auch auf eine flexible Energienachfrage (Demand-Side-Management). Doch warum ist eine flexiblere Energienachfrage erstrebenswert? Dies ist primär dadurch bedingt, dass die Produktion nachhaltiger Energie unstetig verläuft und das Stromnetz starken Schwankungen ausgesetzt ist. Dementsprechend ist es das Ziel, zukünftig Verbraucher dazu zu animieren, das Netz zu stabilisieren, ohne auf Lebensqualität verzichten zu müssen. Hier können Akkus, zum Beispiel von Elektroautos, helfen, starke Nachfragefluktuationen zu glätten.

Im Kontext der Elektromobilität ist ein solches Vorgehen unter “Vehicle to Grid” bekannt. Vehicle to Grid befasst sich mit dem Potenzial, das mit der Integration von Elektrofahrzeuge und ihren Batterien ins Stromnetz realisiert werden kann. So kann das Ladeverhalten von Privatpersonen von der Erzeugung erneuerbarer Energien und vom Energiepreis abhängig gemacht werden. Im Falle hoher Energienachfrage und einem geringen Energieangebot, beispielsweise durch ungünstiges Wetter für Photovoltaik- und Windenergie, ist das Netz ausgelastet und der Strompreis dementsprechend hoch. Dann könnten Individuen in Akkus gespeicherten Strom zur Verfügung stellen, diesen veräußern und auf diese Art Einkommen generieren. Im gegenläufigen Falle einer geringen Energienachfrage bei hohem -angebot, wären hingegen die Strompreise niedrig (teilweise negativ). Es wäre dementsprechend für Privatpersonen lukrativ, Strom zum Eigenverbrauch oder der Speicherung nachzufragen. Dieses Vorgehen bieten den Verbrauchern im Laufe der Zeit erhebliche Einsparpotenziale. Wenn eine hinreichend intelligente Ladesteuerung existiert, können diese Potentiale einfach realisiert werden, ohne Ladegewohnheiten drastisch zu ändern. Dies kann Verbraucher unter Umständen zum Kauf von Elektroautos anregen, da ein Lademanagement des Auto-Akkus zusätzliches Einkommen generieren kann. Auf diese Art und Weise ließen sich einfach finanzielle Erträge ohne menschliches Zutun erwirtschaften. Eine Erhöhung der Attraktivität von Elektrofahrzeugen könnte wiederum die Anreize für den weiteren Ausbau der Ladeinfrastruktur erhöhen, die die sogenannte “Range-Anxiety”, die Angst, mit dem Elektroauto “zu stranden, verringert.

Doch neben dem finanziellen Vorteil des Verbrauchers gibt es noch weitere Vorteile des Vehicle-to-Grid-Ansatzes. Durch diesen Ansatz würde der Druck auf lokale Netzbetreiber und Versorgungsunternehmen in Zeiten hoher Nachfrage verringern werden, da ein effizienter, verteilter Energiespeicher für erneuerbare Energien zur Verfügung stünde. Der Einsatz von Regelenergie zur Eindämmung von Netzüberlastung oder Stromausfällen könnte dadurch verringert werden.

Blockchain als technologische Grundlage

Doch wie könnte eine solches Energiemanagement technologisch umgesetzt werden? Bei der Implementierung kann die Distributed-Ledger-Technologie (DLT) — häufig auch unter dem Begriff “Blockchain” bekannt — eingesetzt werden. Dies liegt primär darin begründet, dass diese Technologie einen Mechanismus zur intelligenten Zahlungsabwicklung bietet, sodass Smart Contracts (programmierte Logiken auf der Blockchain) ihr volles Potential ausschöpfen können. Beispielsweise könnten in der Blockchain Preisschwellen definiert werden, bei denen automatisch Strom ge- oder verkauft wird. Diese ließen sich auch für jeden Nutzer individualisieren. Außerdem kann eine solche Logik auch so formuliert werden, dass das Fahrzeug am nächsten Morgen wie gewohnt zur Verfügung steht. So ließe sich ohne menschliches Zutun das Laden des Elektroautos auf eine kostengünstige Art und Weise steuern. Dies würde dazu führen, dass das Stromnetz ganz automatisch gleichmäßig ausgelastet ist.

Desweiteren ist es möglich, über Smart Contracts (Strom-) Zahlungen automatisch ohne Intermediär abzuwickeln. So könnte beispielsweise ein Elektroauto ohne menschliche Interaktion automatisch die zu zahlenden Gebühren für den Ladeprozess abführen. Dies würde zu erheblichen Effizienzgewinnen aufgrund geringerer Kosten führen. Das besondere Potential von Smart Contracts im Zusammenhang mit Elektromobilität lässt sich vor allem mit einem digitalen Blockchain-basierten Euro verstärken. Dann wäre eine direkte Abrechnung ohne ein “Eintauschen” der Token in Fiat-Währungen möglich. Smart Contracts, wie sie z.B. bei der Kryptowährung Ether genutzt werden, liegen häufig Krypto-Assets zu Grunde. Dies hat allerdings den Nachteil, dass deren Preise erheblich schwanken können und, dass Unternehmen nicht mit Krypto-Assets agieren und in diesen Geld transferieren wollen. Unternehmen befürworten hier die klassischen Fiat-Währungen, wie den Euro, da dadurch Wechselkursrisiken verringert werden. Ein auf einem Blockchain-System emittierter Euro könnte das Problem der hohen Volatilität umgehen und zu einer höheren Nutzung von Smart Contracts führen.

Öffentliche Förderung von Elektromobilität und Blockchain

Das Thema Elektromobilität wird von der Bundesregierung bereits seit längerer Zeit adressiert und vorangetrieben. Neuerdings ist auch die Blockchain-Technologie in den Fokus der Bundesregierung gerückt. Mit der Veröffentlichung eines eigenen nationalen Strategiepapiers, der Blockchain-Strategie, hat Deutschland einen großen Schritt zur Öffnung der Wirtschaft für die Blockchain-Technologie gemacht und sich als Vorreiter in der EU positioniert. Auf Basis der dargelegten Einzelmaßnahmen und regulatorischen Aspekte können nun Startups, auch im Bereich Blockchain und Elektromobilität, unter einer höheren regulatorischen Sicherheit operieren, was den Standort Deutschland attraktiver macht.

Im Gegensatz zur Künstlichen Intelligenz (KI), bei der Deutschland und seine Unternehmen bereits Strategien haben, um mit der Thematik effektiv umzugehen, fehlt es den Unternehmen bisher an einem adäquaten Umgang mit der Blockchain-Technologie. Die Blockchain-Strategie dürfte nun Unternehmen weiter für die Blockchain-Technologie sensibilisieren und die Entwicklung innerhalb der Unternehmen vorantreiben.

Fazit

Eine höhere Verbreitung der Elektromobilität kann vor allem für die Flexibilisierung der Stromnachfrage nützlich sein. Auf diese Art und Weise kann das Netz gleichmäßiger ausgelastet werden, was für Netzbetreiber, und somit auf lange Sicht für Steuerzahler, sinnvoll erscheint. Haushalte können sich durch ein automatisiertes Lademanagement zusätzliche Einnahmen generieren. Der Prozess des Energiemanagement und der damit einhergehenden Zahlungen können effizient auf Blockchain-Basis abgewickelt werden. Hier bieten besonders Smart Contracts enorme Potentiale, da mit deren Hilfe der Strom automatisch ge- und verkauft werden kann und auch Zahlungen automatisiert werden könnten.

Der Originalbeitrag ist im bdvb aktuell Magazin erschienen.

Danke Jonas, Marcel und Simon für euere Beitrag zur Blockchainwelt!

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Jonas Groß ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Frankfurt School Blockchain Center. Er beschäftigt sich tagtäglich mit Fragestellungen rund die Blockchain-Technologie. Zudem untersucht er im Rahmen seiner Promotion an der Universität Bayreuth den Einfluss der Blockchain-Technologie auf die Geldpolitik der Zentralbanken durch Innovationen wie digitale Zentralbankwährungen (CBDC).

Marcel Kaiser ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Frankfurt School Blockchain Center. Er beschäftigt sich täglich mit verschiedenen innovativen Ansätzen rund um die Blockchain-Technologie. Er hat bereits mit mehreren Unternehmen in der Energiebranche erfolgreich zusammengearbeitet. Er beendet derzeit sein Masterstudium in Economics an der Universität Bayreuth und schreibt seine Masterarbeit im Bereich Decentralized Finance.

Simon Blöthner ist ein studentischer Mitarbeiter in der Fraunhofer-Projektgruppe Wirtschaftsinformatik. Sein Forschungsschwerpunkt liegt darin, die Ursachen technologischen Fortschritts zu untersuchen und dessen Einfluss auf globale Märkte, so wie auf wirtschaftliches Wachstum zu quantifizieren. Besonderes Augenmerk legt er hierbei auf die Effekte verschiedener Marktstrukturen, regulatorischer Rahmenbedingungen und Innovationsanreize.

Der Originalbeitrag ist im bdvb aktuell Magazin erschienen.