Energie ist die Lebensader moderner wirtschaftlicher und menschlicher Aktivitäten, da diese in Haushalt, Industrie und Mobilität benötigt wird. Das einst durch langsame und stetige Veränderungen geprägte Energiesystem erlebt auf lokaler, nationaler und globaler Ebene eine signifikante Transformation, angetrieben durch Innovationen und großen Veränderungen in der Politik und den Verbraucheranforderungen. Dabei scheint die Blockchain eine vielversprechende, zukunftsfähige und disruptive Technologie zu sein, die ganze Branchen oder große Teile davon verändern und prägen kann. Sie verspricht Transaktionen vollautomatisch, günstig und fälschungssicher abzuwickeln, was unser Verständnis wie wir bezahlen und wie wir mit Daten und Waren handeln grundlegend verändern kann. Hier bietet sich für Deutschland in Sachen Digitalisierung eine zweite Chance, um nicht länger in der Web 2.0 Revolution hinterherzuhinken. Die Blockchain-Technologie kann dabei die dazugehörigen Informationsflüsse und Transaktionen sicher und kosteneffizient abbilden und so zur Versorgungssicherheit und Netzstabilität in Zeiten der Energiewende beitragen.
In dieser Arbeit soll zuerst ein knapper Überblick über die Blockchain-Technologie und den daraus resultierenden Chancen und Risiken gegeben werden. Hierfür werden zuerst wichtige Grundbausteine aus denen sich die Blockchain zusammensetzt erklärt, um so eine Grundlage für das weitere Verständnis der Arbeit zu schaffen. Anschließend wird der Bogen zur Energiewirtschaft gespannt und Grundstrukturen des liberalisierten Strommarktes und des Netzregelverbundes erklärt. Als erstes wird der Ablauf eines Präqualifikationsverfahrens erläutert und aufgezeigt aus welchem Grund eine Blockchain in diesem Bereich einen Mehrwert bieten kann. Um dies zu untermauern wurden theoretische Potenziale ermittelt. Inwiefern der Einsatz einer Blockchain-Technologie zur Optimierung von Regelleistung eingesetzt werden kann wird im nächsten Kapitel erörtert. Darauffolgend wird die Thematik des Bilanzkreismanagements und der damit verbundenen Bilanzkreisabrechnung detailliert dargestellt und mittels einem e3 value model veranschaulicht, um die Implementierung einer Blockchain in diesem Bereich und den daraus abgeleiteten Potenzialen nachvollziehen zu können. Der letzte in dieser Arbeit behandelte Use-Case betrachtet die Abrechnung von grenzüberschreitenden Energiemengen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Einführung in die Blockchain-Technologie
2.1 Historie
2.2 Grundbegriffe
2.2.1 Zentral, Dezentral und Verteilt
2.2.2 Hashing
2.2.3 Konsens-Mechanismen
2.2.4 Smart Contracts
2.3 Aufbau der Blockchain
2.4 Ausprägungen
2.4.1 Public Blockchain
2.4.2 Private Blockchain
2.4.3 Hybride Blockchain
2.5 Chancen und Risiken
2.5.1 Chancen
2.5.2 Risiken
2.6 Coins und Token
2.7 Fazit
3 Netzregelverbund und Regelenergiemarkt
3.1 Europäisches Verbundnetz
3.2 Deutscher Netzregelverbund (NRV)
3.3 Regelenergie
3.4 Primärregelleistung (PRL)
3.4.1 Sekundärregelleistung (SRL)
3.4.2 Minutenregelleistung (MRL)
3.4.3 Vergütung
4 Blockchain in der Energiewirtschaft anhand ausgewählte Use-Cases
4.1 Use-Case Präqualifikation für Regelleistung
4.1.1 Präqualifikationsprozess
4.1.2 Einsatz Blockchain-Technologie
4.1.3 Potenzial
4.1.4 Zwischenfazit
4.2 Use-Case Optimierung von Regelleistung
4.2.1 Einsatz Blockchain-Technologie
4.2.2 Zwischenfazit
4.3 Use-Case Bilanzkreismanagement und -abrechnung
4.3.1 Bilanzkreismanagement und -abrechnung
4.3.2 Einsatz Blockchain-Technologie
4.3.3 Zwischenfazit
4.4 Use-Case Bezahlung grenzüberschreitender Energieaustausch
4.5 Fazit
5 Schlussbetrachtung
5.1 Zusammenfassung
5.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das disruptive Potenzial der Blockchain-Technologie innerhalb der Energiewirtschaft. Das Hauptziel besteht darin, zu analysieren, inwieweit die technologischen Eigenschaften der Blockchain – wie Dezentralität, Transparenz und Automatisierung durch Smart Contracts – zur Optimierung spezifischer energiewirtschaftlicher Prozesse beitragen können.
- Grundlagen der Blockchain-Technologie (Konsensmechanismen, Smart Contracts, Ausprägungen).
- Strukturen des deutschen Netzregelverbunds und des Regelenergiemarktes.
- Analyse der Präqualifikation für Regelleistung als Blockchain-Use-Case.
- Untersuchung des Bilanzkreismanagements und der -abrechnung.
- Betrachtung von grenzüberschreitendem Energieaustausch und Zahlungsabwicklungen.
Auszug aus dem Buch
4.2.1 Einsatz Blockchain-Technologie
Die Dimensionierung der vorzuhaltenden Primärregelreserve für die Übertragungsnetzbetreiber erfolgt durch den Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E) und ist im Continental Europe Operation Handbook geregelt. Darin ist die im gesamten Gebiet vorzuhaltende Primärregelreserve mit 3000 MW festgelegt. Dieser Wert resultiert aus der maximalen Größe von Kraftwerksblöcken im Gesamtgebiet von ca. 1500 MW, da die ENTSO-E ein Ausregeln eines zeitlich sehr nah beieinanderliegenden Ausfalls zwei solcher Kraftwerksblöcke vorschreibt. Die vorzuhaltende Primärregelreserve von 3000 MW wird anteilig auf die ÜNB der Länder, entsprechend dem Verhältnis der Erzeugung in deren Regelzone zur Gesamterzeugung im ENTSO-E Verbund, verteilt und jeweils für das Folgejahr festgelegt. Die PRL wird somit solidarisch erbracht und Regeln hierzu können nicht von einzelnen ÜNB verändert oder missachtet werden. /CONSENTEC-02 08/ Dadurch wird schnell ersichtlich, dass eine Optimierung bei der Vorhaltung der Primärregelreserve durch Echtzeitdaten mittels einer Blockchain nicht möglich ist, da in Zukunft beispielsweise in Frankreich weiterhin große Kraftwerksblöcke am Netz hängen und somit eine Dimensionierung der PRL von 3000 MW bestehen bleiben wird /DENA-02 14/. Hier müsste das gesamte Konzept einen Veränderungsprozess durchlaufen, sodass die Echtzeitdaten über eine Blockchain zu einer Optimierung führen können.
Anders als bei der PRL wird die SRL und MRL nicht von der ENTSO-E sondern von allen vier ÜNB gemeinsam für das deutsche Netzgebiet dimensioniert. Für das zweite Quartal 2018 ergab sich für die positive SRL 1876 MW und für die negative SRL 1820 MW und die MRL-Bedarfe änderten sich auf 1419 MW bei der positiven und auf 991 MW bei der negativen /ÜNB-09 18/. Das verwendete Dimensionierungsverfahren beruht auf dem Ansatz der Faltung von Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen und berücksichtigt verschiedenste Ursachen, die zu einem Bilanzungleichgewicht führen können, wie Kraftwerksausfälle, Lastprognosefehler und Fahrplansprünge /CONSENTEC-02 08/.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Transformation der Energiewirtschaft ein und stellt die Blockchain als mögliche Lösung zur Automatisierung und Effizienzsteigerung dar.
2 Einführung in die Blockchain-Technologie: Dieses Kapitel erläutert die Funktionsweise der Blockchain-Technologie, ihre zentralen Komponenten sowie ihre Chancen und Risiken.
3 Netzregelverbund und Regelenergiemarkt: Das Kapitel beschreibt die Strukturen des europäischen und deutschen Stromnetzes sowie die Mechanismen zur Frequenzerhaltung.
4 Blockchain in der Energiewirtschaft anhand ausgewählte Use-Cases: Es werden vier spezifische Anwendungsfelder für die Blockchain untersucht, wobei deren praktischer Nutzen und Hürden bewertet werden.
5 Schlussbetrachtung: Dieses Kapitel fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Bedeutung der Blockchain im Energiesektor.
Schlüsselwörter
Blockchain, Energiewirtschaft, Regelleistung, Bilanzkreismanagement, Smart Contracts, Dezentralisierung, Netzstabilität, Übertragungsnetzbetreiber, Präqualifikation, Transparenz, Energieaustausch, Automatisierung, Strommarkt, Konsensmechanismen, Distributed Ledger
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung, welche Einsatzmöglichkeiten die Blockchain-Technologie in der Energiewirtschaft bietet, um bestehende Prozesse effizienter zu gestalten.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen umfassen die Blockchain-Grundlagen, den deutschen Netzregelverbund, das Bilanzkreismanagement sowie die Präqualifikation von Regelleistungsanbietern.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, den potenziellen Mehrwert der Blockchain-Technologie in spezifischen energiewirtschaftlichen Use-Cases zu evaluieren und abzuwägen, wo ihr Einsatz sinnvoll ist.
Welche wissenschaftliche Methode wurde gewählt?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Analyse von Fachliteratur und Marktstrukturen sowie einer bewertenden Untersuchung der gewählten Use-Cases.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden vier spezifische Use-Cases analysiert: Präqualifikation, Optimierung von Regelleistung, Bilanzkreisabrechnung und grenzüberschreitender Energieaustausch.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Schlüsselwörter sind Blockchain, Energiewirtschaft, Regelleistung, Smart Contracts, Bilanzkreismanagement und Netzstabilität.
Warum ist die Optimierung der Regelleistung mittels Blockchain laut Autor schwer umsetzbar?
Der Autor argumentiert, dass bestehende Dimensionierungsverfahren bereits sehr genau sind und regulatorische sowie sicherheitstechnische Anforderungen den Einsatz einer Blockchain als "letzten Rettungsanker" für die Netzstabilität erschweren.
Welches Potenzial sieht der Autor im Bereich des Bilanzkreismanagements?
Aufgrund der Vielzahl beteiligter Akteure und der komplexen Datenaustauschprozesse sieht der Autor ein interessantes Anwendungsfeld, wenngleich bestehende hochautomatisierte Softwaretools einen hohen Standard vorgeben.
- Quote paper
- Sebasti Geitner (Author), 2018, Einsatzmöglichkeiten der Blockchain-Technologie in der Energiewirtschaft, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/426875
