Die Blockchain-Technologie ist aktuell in aller Munde – sie ermöglicht Verbesserungen in verschiedener Hinsicht und in zahlreichen Anwendungsfällen. Diese Arbeit erklärt zunächst die Charakteristiken und Funktionsweisen der Technologie und beschäftigt sich anschließend mit dem Anwendungsfall einer elektrischen Ladeinfrastruktur. Aktuelle Bestrebungen und Geschäftsmodelle werden erläutert, bevor ein Beispiel für die Ausgestaltung einer Blockchain für den Einsatz in einer elektrischen Ladeinfrastruktur gegeben wird. In diesem Zusammenhang werden die Vorteile, aber auch Herausforderungen, die ein Blockchain-Einsatz aus technischer, ökonomischer und rechtlicher Sicht allgemein mit sich bringt, auf den konkreten Fall übertragen. Abschließend wird diskutiert, ob eine Anwendung sinnvoll ist.
Auf einen Blick
- Note: 1,3
- Skizze eines blockchainbasierten Ladevorgangs mit automatischer Erkennung und Smart Contract
- Anwendung dreier Entscheidungsansätze zur Bewertung des Blockchain-Einsatzes
- 61 Quellen im Literaturverzeichnis
- 3 Abbildungen und 2 Tabellen
Inhaltsverzeichnis
Abstract
1 Einleitung
2 Grundlagen der Blockchain-Technologie
2.1 DLT und Blockchain
2.2 Konsensmechanismen und Governance
2.3 Smart Contracts
2.4 Anwendungsfälle
3 Bestehende Geschäftsmodelle hinsichtlich Ladeinfrastrukturen
3.1 Aktuelle Situation
3.2 Bestehende Netzwerke
3.2.1 Einheitlicher Zugangsschlüssel – Plugsurfing
3.2.2 Joint Venture der Automobilhersteller – IONITY
3.2.3 Für Stadtwerke – Ladenetz.de
3.2.4 Plattformübergreifendes Laden und Plug & Charge – Hubject
3.2.5 Fazit zu bestehenden Netzwerken
3.3 Ladesäulenverordnung
4 Einsatz von Blockchain in einer Ladeinfrastruktur
4.1 Der Blockchain-Prototyp – Share & Charge
4.2 Ausgestaltung
4.3 Governance
5 Vorteile des Einsatzes von Blockchain
5.1 Dezentralisierung und Legitimation
5.2 Sicherheit
5.3 Automatisierung ab Blockchain 2.0
6 Herausforderungen beim Einsatz in Ladeinfrastrukturen
6.1 Technische Herausforderungen
6.1.1 Aufwand und Interoperabilität
6.1.2 Fehler bei Erstellung der Blockchain
6.1.3 Komplexität
6.1.4 Nachteil der Dezentralität
6.1.5 Cyberangriffe
6.2 Ökonomische Sicht
6.2.1 Kosten (Implementierung, Betrieb)
6.2.2 Organisation
6.2.3 Transaktionskosten und Transaktionsgeschwindigkeit
6.2.4 Energieverbrauch
6.3 Rechtliche Überlegungen
6.3.1 Rechtssicherheit von ICOs
6.3.2 Rechtsformen für Blockchain Start-Ups
6.3.3 Verträge und Smart Contracts
6.3.4 Wirkungen der DSGVO
6.3.5 Rechtsdurchsetzung
6.3.6 Sonstige rechtliche Überlegungen
7 Diskussion des Blockchain-Einsatzes
8 Ausblick
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit untersucht, ob und unter welchen Bedingungen der Einsatz der Blockchain-Technologie in einer öffentlichen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge sinnvoll ist. Dazu verbindet sie technische Grundlagen und bestehende Geschäftsmodelle mit einer Betrachtung möglicher Vorteile sowie technischer, ökonomischer und rechtlicher Herausforderungen.
- Grundlagen dezentraler Verzeichnisse, Konsensmechanismen und intelligenter Verträge
- Bestehende Ladenetzwerke und Ladesäulenverordnung
- Konzeption eines blockchainbasierten Ladevorgangs
- Dezentralisierung, Sicherheit und Automatisierung
- Technische, wirtschaftliche und datenschutzrechtliche Herausforderungen
- Entscheidungsmodelle und zukünftige Entwicklungen der Elektromobilität
Auszug aus dem Buch
2.2 Konsensmechanismen und Governance
Nicht nur hinsichtlich DLT und Blockchain kann unterschieden werden; auch Blockchain kann viele Ausgestaltungsformen annehmen.
Die Überprüfung der Richtigkeit der Aktionen wird in der Blockchain-Infrastruktur (zumindest bei public Blockchains) nicht von einem Plattformbetreiber oder einer einzelnen Machtstellung übernommen, sondern von den Mitgliedern oder Knoten (nodes) des Netzwerks. Jeder full node kann daher auch eine vollständige Version der Blockchain abrufen und speichern.
Der Kreis der nodes wird durch den Grad der Öffentlichkeit des Netzwerks beschränkt: Es kann zwischen einer öffentlichen (public) und einer begrenzten (private) Blockchain unterschieden werden. Public bedeutet, dass grundsätzlich jeder dem Netzwerk beitreten kann, während bei private Blockchains der potenzielle Nutzerkreis von vornherein eingeschränkt ist und nur zum Beispiel nur Mitarbeiter eines Unternehmens oder Beteiligte eines Konsortiums Lese- und Beitragsrechte erhalten (Meinel et al. 2018). Gemein ist ihnen, dass Blöcke von Informationen nach einem Konsens der nodes generiert werden.
Weiterhin kann eine Einteilung in permissionless und permissioned erfolgen. Permissionless bezeichnet gleiche Berechtigungen der nodes, während bei permissioned Blockchains ein später Kreis von Nutzern, zum Beispiel das initiierende Konsortium gesonderte Rechte hinsichtlich der Validierung von Blöcken oder Aufnahme neuer nodes innehält.
Das geltende Konsensprinzip kann unter anderem den Regeln proof-of-work, proof-of-stake, delegated proof-of-stake oder proof-of-importance folgen. Daneben gibt es beispielsweise noch das proof-of-elapsed-time Verfahren, bei dem die Validierung durch ein Hardware-Modul, das zufällige Wartezeiten hervorruft (BSI 2019). Proof-of-work und proof-of-stake sind die nach heutigem Stand am häufigsten genutzten Konsensmechanismen, weswegen auf beide kurz eingegangen wird.
Die Bitcoin Blockchain wird nach dem proof-of-work Verfahren gebildet (Nakamoto, 2008). Dabei wird eine Aufgabe gestellt, die ein gewisses Maß an Rechenleistung erfordert und von den nodes berechnet wird. Kommt die Mehrheit zum gleichen Ergebnis, wird ein neuer Block mit einer speziellen Kennzeichnung (Hash) hinzugefügt. Jeder Block enthält auch den Hash-Wert des vorhergehenden, sodass eine legitimierte Kette entsteht (Roßbach 2016).
Ein weiteres Konsensverfahren ist proof-of-stake. Die Validierung erfolgt nur durch bestimmte Validatoren. Für diese Aufgabe kann man sich gewissermaßen bewerben, indem man einen Teil seines Vermögens als Pfand anbietet. Je höher der Wert des Pfandes ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit allein oder mit weiteren Validatoren ausgewählt zu werden. Sind mehrere beteiligt, so muss zwischen ihnen Konsens hergestellt werden, um einen neuen Block hinzuzufügen.
Während bei proof-of-work, wie die Bezeichnung schon vermuten lässt von der aufgewendeten (Rechen-)Leistung vieler nodes abhängt, ist proof-of-stake ausdifferenzierter und erfordert die Validierung durch weniger nodes (BSI 2019). Somit wird zugunsten von Zeit- und Energieeinsparungen eine vollständige Gleichberechtigung aufgegeben.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung stellt den Bedarf an öffentlicher Ladeinfrastruktur dar und erläutert Fragestellung und Vorgehensweise.
2 Grundlagen der Blockchain-Technologie: Das Kapitel erklärt dezentrale Verzeichnisse, Blockchain-Strukturen, Konsensmechanismen und intelligente Verträge.
3 Bestehende Geschäftsmodelle hinsichtlich Ladeinfrastrukturen: Es beschreibt bestehende Ladenetzwerke und ihre Zugangs- und Abrechnungsmodelle sowie die Ladesäulenverordnung.
4 Einsatz von Blockchain in einer Ladeinfrastruktur: Ausgehend vom Prototyp Share & Charge wird ein möglicher Ladevorgang skizziert und die Ausgestaltung des Netzwerks erörtert.
5 Vorteile des Einsatzes von Blockchain: Im Mittelpunkt stehen Dezentralisierung, Sicherheit und die Automatisierung von Prozessen zwischen Fahrzeug und Ladesäule.
6 Herausforderungen beim Einsatz in Ladeinfrastrukturen: Das Kapitel behandelt technische und wirtschaftliche Fragen sowie rechtliche Aspekte von Finanzierung, Verträgen, Datenschutz und Rechtsdurchsetzung.
7 Diskussion des Blockchain-Einsatzes: Verschiedene Entscheidungsmodelle werden auf den beschriebenen Anwendungsfall bezogen und zur Abwägung herangezogen.
8 Ausblick: Der Ausblick betrachtet unter anderem Abrechnungsstandards, Identitätsmanagement, induktives Laden und Haftungsfragen.
Schlüsselwörter
Blockchain, Ladeinfrastruktur, Elektromobilität, dezentrale Verzeichnisse, Konsensmechanismen, intelligente Verträge, Ladenetzwerke, Dezentralisierung, Automatisierung, Datenschutz, DSGVO, Transaktionsgeschwindigkeit, Ladesäulenverordnung, Rechtsdurchsetzung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit?
Die Arbeit beschäftigt sich mit dem möglichen Einsatz der Blockchain-Technologie in öffentlichen Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge.
Welche Themenfelder stehen im Mittelpunkt?
Behandelt werden technische Grundlagen, bestehende Ladenetzwerke, mögliche Anwendungen sowie technische, wirtschaftliche und rechtliche Herausforderungen.
Welche Frage untersucht die Arbeit?
Sie fragt, ob eine blockchainbasierte öffentliche Ladeinfrastruktur sinnvoll ausgestaltet werden kann und welchen Nutzen sie gegenüber bestehenden Lösungen bietet.
Welche wissenschaftliche Vorgehensweise wird verwendet?
Die Arbeit wertet Fachliteratur qualitativ aus, recherchiert aktuelle Entwicklungen im Internet und setzt sich mit Rechtssätzen auseinander.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil beschreibt Ladenetzwerke und einen möglichen blockchainbasierten Ladevorgang. Anschließend untersucht er Vorteile und Herausforderungen aus technischer, ökonomischer und rechtlicher Sicht.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit?
Zu den zentralen Begriffen gehören Blockchain, Ladeinfrastruktur, Elektromobilität, intelligente Verträge, Dezentralisierung und Datenschutz.
Welche bestehenden Ladenetzwerke werden vorgestellt?
Die Arbeit behandelt Plugsurfing, IONITY, Ladenetz.de und Hubject sowie den Blockchain-Prototyp Share & Charge.
Welche Rolle spielen intelligente Verträge beim Laden?
Im skizzierten Ablauf kann ein intelligenter Vertrag den Ladevorgang nach erfolgreicher Authentifizierung starten; die Bezahlung wird anschließend als Transaktion ausgeführt.
Welche datenschutzrechtliche Frage wird erörtert?
Ein Schwerpunkt ist das Verhältnis zwischen der grundsätzlichen Unveränderbarkeit gespeicherter Blockchain-Daten und den Rechten auf Berichtigung und Löschung nach der DSGVO.
- Arbeit zitieren
- Jana Bethke (Autor:in), 2020, Chancen und Herausforderungen des Einsatzes von Blockchain in elektrischen Ladeinfrastrukturen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1585210
