In dieser Woche findet in der Wiener Hofburg das Event Horizon statt, welches den Einsatz der Blockchain Technologie in der Energiewelt betrachten wird. Mit einer bewusst globalen Ausrichtung nimmt man sich bereits in der Ankündigung die Freiheit, dass lokale bzw. regionale Probleme bewusst nicht adressiert werden müssen. Frei nach dem Motto, wenn eine Idee in Deutschland nicht funktioniert, dann bringt sie in Ruanda vielleicht einen Nutzen.

Einer der Probleme, die gerne über die Blockchain gelöst werden würden, ist der Einsatz dieser Technologie im Netzbetrieb. Wobei die Vorzeichen gerade in diesem Teilsegment sehr schlecht stehen. Geringe Anzahl von Transaktionen erlauben es nicht, dass man auf die Sekunde genau jeden beliebigen Knoten im Netz abbilden kann. Eine verteilte Ablage einer Datenbank mit Transaktionen (was eine Blockchain nun mal ist), bringt keinen Nutzen- nur Kosten – für die Netzbetreiber. Kann man bei einer zentralen Ablage von Steuerrungsbedingungen den Zugriff wie Fort Knox schützen, so muss man spätestens „dezentral“ ein echtes IT-Problem lösen.

Bei der StromDAO hatten wir uns wegen fehlender Relevanz entschieden den Kongress  nicht zu besuchen. Zu gering ist der Nutzen im Kontext von Deutschland/Österreich, wo unsere strategisches Zentrum liegt und wir die Blockchain sehr aktiv als Lösung für Probleme einsetzen können. Das Stromkonto ist da nur eine Beispiel…

Abseits von Stromhandel, tuen wir uns allerdings auch etwas schwer die Szenarien auf die Straße zu bringen. Wohin geht die Reise?

Der Hoffnungsträger Blockchain bringt ein sehr sicheres Transaktionssystem mit sich. In der Datentechnik wird hier gerne von Bewegungsdaten gesprochen.  Welche Bewegungsdaten fallen bei Netzbetreibern an? – Im operativen Geschäft ist es recht wenig, denn für die Versorgungssicherheit ist es irrelevant, ob eine Transaktion stattgefunden hat, wenn der Bagger das Kabel durchtrennt.

Stromlos: Bewegungsdaten im Netzbetrieb

Tatsächlich gibt es natürlich eine Unmenge von Bewegungsdaten auch bei den Netzbetreibern:

  • Anschlüsse, die ihren Versorger wechseln
  • Wechsel des Stromzählers
  • Infrastrukturkomponenten

Einige dieser Bewegungsdaten benötigen einen Konzens – und haben damit den Anspruch, dass sie von „vielen“ überprüfbar nach Regeln stattfinden müssen.  Ein Beispiel sind alle Meldungen, die  mit [email protected]   bearbeitet werden können. Bei diesen Transaktionen handelt es sich allerdings um etwas, was man ohne Probleme sofort in die Blockchain heben kann, wie das Open-Source-Projekt EdiChain bereits macht. Andere Bewegungsdaten, also Daten, die die Veränderung eines Bestandes anzeigen, sind dann „Blockchain-Ready“, wenn  die Notwendigkeit eines Konzens besteht. Viele Daten haben diese Notwendigkeit nicht – von daher macht es auch keinen Sinn, den Mechanismus der Einarbeitung der Transaktionen in einer verteilten Datenbank zu nutzen.

Netzfrequenz: Gestörtes Gleichgewicht durch Transaktionen

Netzfrequenz im Tagesverlauf 2011-2016 (mit freundlicher Genehmigung von netzfrequenz.info)
Netzfrequenz im Tagesverlauf 2011-2016 (mit freundlicher Genehmigung von netzfrequenz.info)

Die größte Herausforderung des Netzbetriebes ist die Balance aus Einspeisung und Entnahme zu jedem Zeitpunkt sicher zu stellen. Gelöst wird dies überall auf der Welt durch die Überwachung der Netzfrequenz. Was Transaktionen hier anrichten können, ist in den unlängst von Martin veröffentlichten Grafiken der Lanzeitbeobachtung der Netzfrequenz zu entnehmen. Sollten horizontale Linien an den Handelsgrenzen erkennbar sein, dann zeigt es, dass genau das Element, welches zur Stabilität des Stromnetzes genutzt wird durch den konventionellen Handel bereits „verschmutzt“ wird. Was man auf den Auswertungen sieht, ist übrigens nicht schlimm – es zeigt aber, dass die oberste Prämisse des Stromhandels nicht erfüllt ist: Der Handel darf keine physikalischen Auswirkungen haben.

In wenigen Worten, was man hier eigentlich sieht:

Der Handel mit elektrischer Energie hat zum Ziel, dass er bereits vor dem Liefertermin ein Gleichgewicht aus Angebot und Nachfrage herstellt. Aus den Handelsaktivitäten leiten die Netzbetreiber den sogenannten Fahrplan ab. Im Zuge der Ausführung des Fahrplanes kommt es zu automatisiert ausgelösten Schaltvorgängen, welche die Wegstrecke zwischen Erzeugung und Verbrauch verändern.  Strom breitet sich in Lichtgeschwindigkeit aus, genauso dessen Frequenz. Verändert man die Wegstrecke, so braucht der Strom länger/kürzer, was wiederum die Schwankungen der Frequenz an den Handelsgrenzen verursacht.

Blockchain: Verstetigung der Transaktionen durch Freigaben

Der Einsatz von Blockchain Technologie im physikalischen Netzbetrieb, ist deshalb bislang noch nicht umgesetzt worden, da man versucht mit konventionellen Methoden der Wirklichkeit<->EDV Abbildung das Problem zu lösen. Schnell kommt man so auf die Transaktionslimits, der Blockchain oder verliert vollständig den Nutzen des Konzens über viele Akteure.

Im Rahmen der sogenannten Orakel-Entwicklung der StromDAO sind wir einen ganz anderen Weg gegangen. Wir arbeiten mit sogenannten Freigaben (Bzw. Clearance, Clearance Limits). So lange wir den Strom nicht über die Luft übertragen können, kann man beim Stromnetz jede einzelne Verbindung als einen Engpass zwischen A und B ansehen. Zwischen Gerät und Netzanschluss, Netzanschluss und Ortstrafo… – Ein solcher Engpass kann „bewirtschaftet“ werden. Diese Bewirtschaftung erfolgt auf Basis von Freigaben zwischen den beiden Endpunkten A und B. (in Blockchain-Sprache: Smart-Contracts).

Eine Freigabe besteht im einfachsten Fall aus zwei Bedingungen: Einer Strommenge und einer Zeit. Je nachdem, was als erstes eintritt bedarf einer neuen Freigabe.

Für den Max Mustermann Haushalt könnte eine Freigabe wie folgt aussehen:

Sie sind Freigegeben an Ihrem Netzanschluss 3.200 Kilo-Watt-Stunden zu entnehmen bis zum 13.02.2018

Bekannt sind solche „Konditionalen Freigaben“ in der Flug-Verkehrssteuerung. Bei den Orakeln der StromDAO sind zwar die Freigaben etwas komplexer, jedoch erlauben sie es dem Stromzähler frei zu arbeiten – auch wenn zur Kommandozentrale gerade keine Verbindung besteht. Und: Sie sind über einen sehr langen Zeitraum und Strommenge gültig – das sorgt für Verstetigung – ohne hohe Transaktionstiefe. Einem der Teilnehmer des Smart Energy Security Talk  auf dem Horizon Event haben wir noch weitere Details zur Umsetzung gegeben, so dass man als Besucher der Veranstaltung gerne nachfragen darf.

Wer sich mit dem Strom-Geschäft auskennt, dem wird aufgefallen sein, dass die von uns als Freigaben bezeichneten  Smart-Contracts in der Blockchain, nichts anderes ist, als man heute auch für private Stromhaushalte bereits hat. Lediglich die Funktion des Smart Meter wird durch Postkarte und Ferariszähler erfüllt. Auch den Fall, dass man den Vertrag so nicht erfüllen kann, ist in der Energiewirtschaft geregelt.

Ja, Aber…

… wir brauchen doch wegen der schwankenden Erzeugung aus PV und Windkraft die Daten viel genauer? – Richtig – bzw. falsch. Bereits heute werden die wichtigsten Vital-Parameter des Stromnetzes gemessen (s.h. Netzfrequenz), da ansonsten kein Netzbetrieb möglich sein würde.  Die Schwankungen aus PV und Windkraft sind ein Problem, welches am Markt durch Schwankung des Angebots und der Nachfrage sichtbar werden.

Vielleicht mag es den begründeten Bedarf geben, dass man manchmal als Netzbetreiber sehr fein granulare Daten benötigt, allerdings sind dies zeitlich begrenzte Ereignisse, die selten das ganze Netz angehen. Wo entsteht hier der Bedarf eines Konzens? Vielleicht in der Herleitung des Ereignisses selbst und der Steuerung der Zugriffsrechte – ansonsten gibt es keinen Bedarf.

 

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