Auf den Tag genau vor zwei Monaten war blog.stromhaltig auf einer Veranstaltung zum Thema Strommarkt und dessen Digitalisierung. Einer der Diskussionspunkte, die ein Besucher aufbrachte, war „Was ist eigentlich, wenn der Toaster seinen Strom selbst bestellt?“. Was zunächst wie eine Banalität klingt, hat seine Tücke im Detail. Ein Gerät, welches zunächst technisch wenig Aufwand hat, soll in der Lage sein in einem komplexen Gebilde wie dem Strommarkt eine Preisverhandlung zu führen, eine Strommenge zu ordern und letztendlich auch zu bezahlen. IoT – das Internet der Dinge – sollte hier die technischen Grundlagen schaffen, Blockchain Technologie, wie sie mit EDIChain kommen, bilden das Bindeglied.

Die Herausforderung – oder der Grund, warum der konventionelle Stromhandel allein bei der Fragestellung ein müdes Lächeln hervorbringt – sind die Transaktionskosten, welche der Toaster für eine Scheibe Toast zum Frühstück hervorbringen würde.  Human getriggerter Stromhandel: >50€ je Transaktion… automatisierter Handel via Robots >5€. Die Stromkosten <0,02 €. Das passt so erst einmal nicht…

Transaktionen im Stromhandel

Eine Bestellung, wie sie unser Toaster auslösen müsste, besteht im Grunde aus zwei Bestandteilen. Zum einen der Bestellung selbst (Nachrichtentyp ORDERS) zum anderen die Annahme der Bestellung (Nachrichtentyp ORDRSP). Vereinfacht ausgedrückt besteht damit eine Bestellung aus zwei Nachrichten, wobei die zweite Nachricht (vom Lieferant an den Toaster) einen Bezug zum eigentlichen Auftrag hat. Um generell seinen Strom zu bestellen, benötigt der Toaster die Möglichkeit zum Senden einer Nachricht und zum Empfangen der Bestätigung.

Abwicklung des Nachrichtenaustausches für Bestellung & Annahme mit EDIchain
Abwicklung des Nachrichtenaustausches für Bestellung & Annahme mit EDIchain

Damit Nachrichten ausgetauscht werden können, benötigt es ein Kommunikationsmedium. Das Internet als solches bringt bereits die notwendigen Protokollschichten (bis OSI Schicht 4), damit zwei Systeme (Toaster & Lieferant) miteinander kommunizieren können (vergl. Wikipeadia Internetprotokollfamilie).  Bis zur vierten Schicht (Transport) besteht alles und kann selbst in Chips im Cent-Bereich realisiert werden.  Mittels IPv6 kann jedes Gerät eindeutig identifiziert werden und mit jedem anderen Gerät „Bits und Bytes“  austauschen. Was fehlt, ist die Anwendungsschicht.

Transaktionen können nur dann erfolgreich durchgeführt werden, wenn Toaster & Lieferant des Stroms zumindest einen Teil ihrer Anwendungsschicht gleich implementiert haben. Hier beginnt es etwas komplizierter zu werden, denn es ist kaum vorstellbar, dass vom Großkraftwerk bis zum Hausgerät ein international gültiger Standard geschaffen werden kann (zumindest nicht kurzfristig).  Man stelle sich vor, was passiert, wenn der Toaster 50 Watt-Stunden bestellt und der Lieferant 50 Mega-Watt-Stunden liefert. Ein Problem, welches auf der Anwendungsschicht gelöst werden muss und dort in einem Bereich, der sich um „Allgemeingültigkeit“  kümmert.

Das Allgemeingültigkeitsproblem

Der konventionelle Strommarkt löst das Problem, dass die gleichen Regeln für alle Akteure am Markt gelten müssen, indem es Verfahrensvorschriften gibt. Anweisungen, die jeder Marktpartner einhalten muss, damit die Kommunikation richtig verstanden und interpretiert wird. Die Einhaltung dieser Regeln sind jedoch der Kostentreiber, welcher die eingangs genannten hohen Transaktionskosten verursacht.

Angenommen, zu einem Zeitpunkt „X“ würde man sich entscheiden, dass die Marktregeln geändert werden. Der Toaster müsste zukünftig in Kilo-Watt-Stunden seine Bestellungen aufgeben, oder der Mehrwertsteuersatz ändert sich, oder oder oder…  – Bei einer konventionellen Implementierung würde dies einen Hard-Fork mit sich bringen, der zeitgleich vom Toaster über Spülmaschine, von PV-Anlage bis Kernkraftwerk jeder umsetzen muss. Unrealistisch…

Die weitesten voran geschrittenen Implementierungen für die Digitalisierung des Strommarktes gehen den Schritt, dass sie auf vorhandene Strukturen aufsetzen. So sind Bestellung (ORDERS) und Annahme (ODRSP) Nachrichten, die dem EDI-Energy Format folgen, welches für Deutschland als Verwaltungsverfahren  zur  Festlegung zu den Geschäftsprozessen und Datenformaten definiert wird (BK6-06-009 GPKE). Das din der Festlegung definierte Format ist allerdings Änderungen unterworfen, welche wieder das Hard-Fork-Problem mit sich bringen.  Für den Toaster bedeutet dies, dass er in seinem Leben verschiedene Sprachen sprechen müsste. Bis 30.09.2016 müsste er MIG 1.1g für seine Bestellungen verwenden, am Tag darauf MIG 1.1h.  – In der Nacht zum 01.10.2016 ändert sich die Allgemeingültigkeit.

Abstraktion als Schlüssel

Das Internet der Dinge lebt von Abstraktion. Das Problem der Allgemeingültigkeit kann nur gelöst werden, durch die Einführung weiterer Abstraktionsschichten. Es kann nicht die Aufgabe des Toasters sein, dass er sein Verhalten ändert, wenn der Markt zur Konformität das Nachrichtenformat aktualisiert. EDIChain setzt hier auf eine Mittleware aus sogenannten Smart-Contracts.  Der Toaster  geht dabei einen Vertrag mit einer Art Umsetzer ein. Dieser Umsetzer sichert vertraglich zu, dass er die Bestellungen des Toasters immer verstehen wird, so lange der Toaster noch einsatzbereit ist. Ein Smart-Contract hat den entscheidenden Vorteil, dass es sich zunächst einmal um eine Unstoppable-App handelt, d.h. die Blockchain sichert ab, dass die Logik hinter dem Smart-Contract bestehen bleibt.

Vertragsbestandteil ist die Interpretation der Nachrichten des Toaster. Dieser kann sehr trivial gehalten werden: Benötigte Arbeit (Watt-Stunden) für den Zeitpunkt ab x bis Zeitpunkt y. Digitale Unterschrift darunter und schon ist die Bestellung verschickt. Der Umsetzer sendet im Anschluss die Bestellbestätigung und der Toaster kann endlich sein Werk für das sonntägige Frühstück verrichten.

Guten Appetit!

Den Beitrag "Wenn der Toaster seinen Strom selbst bestellt... offline Lesen:

5 Gedanken zu “Wenn der Toaster seinen Strom selbst bestellt…

  1. …dann brauchen wir doch bald mehr Strom, um dem Toaster seinen Strom zu liefern, als der Toaster selbst braucht?!!
    (Toasterkommunikationseinheit, Umsetzer, …)

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    • Naja, über den Stromverbrauch würde ich mir erst im zweiten Schritt Gedanken machen. Zunächst sind die Upfront-Kosten für die Durchführung einer Transaktion noch zu hoch. Solange ein 8 Byte Commit bei Ethereum noch etwa 2 Euro-Cent kostet, ist dieses Problem zu lösen – versteckt sind darin natürlich auch so bereits Stromkosten vergraben. Im Piloten wurde dies übrigens mit IPFS umgesetzt, wodurch kein Commit in die Blockchain für jede Transaktion notwendig ist. Der Toaster müsste also alle Toast-Aufträge eines Monats zu einem Block zusammenfassen.

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  2. Transaktionskosten sind nur so hoch, weil es bisher so wenige Transaktionen gibt. Ordere in Megawattstunden und bezahle transaktionskosten mit Fuffies, ordere in Kilowattstuunden, habe das tausendfache an Orders und bezahle mit Fünferln je Transaktion; Ordert der Toaster 2KW für 5 Minuten, also schlappe 0,16 KW, sinken die Transaktionskosten unter einen Cent und ordert das Ladekabel vom Handy seine 2000 mWh Akkuladung, brauchen wir plötzlich auch Millicents … 😉

    Seit dem Siegeszug der Photovoltaik sollte jeder wissen, was Skaleneffekte sind und wie Sie wirken, dass die alte Stromwirtschaft das immer noch nicht verstanden hat wirkt mehr als verwunderlich.

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  3. Pingback: Strom Hypochonder | Der Sonnenflüsterer

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