dena-MULTI-STAKEHOLDER-STUDIE Blockchain in der integrierten Energiewende Teil A Studienergebnisse (dena) Teil B.1 Technisches und ökonomisches Gutachten (INEWI) Teil B.2 Regulatorisches Gutachten (Deloitte) Impressum Herausgeber: Sämtliche Inhalte wurden mit größtmöglicher Sorgfalt und Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) nach bestem Wissen erstellt. Die dena übernimmt keine Chausseestraße 128 a Gewähr für die Aktualität, Richtigkeit und Vollständigkeit 10115 Berlin der bereitgestellten Informationen. Für Schäden materieller Tel.: + 49 (0)30 66 777-0 oder immaterieller Art, die durch Nutzung oder Nichtnutzung Fax: + 49 (0)30 66 777-699 der dargebotenen Informationen unmittelbar oder mittelbar www.dena.de verursacht werden, haftet die dena nicht, sofern ihr nicht nachweislich vorsätzliches oder grob fahrlässiges Verschulden Autoren: zur Last gelegt werden kann. Philipp Richard (dena) Sara Mamel (dena) Alle Rechte sind vorbehalten. Die Nutzung steht unter dem Lukas Vogel (dena) Zustimmungsvorbehalt der dena. Gutachter: Prof. Dr. Jens Strüker (INEWI) Dr. Ludwig Einhellig (Deloitte) Stand: 02/2019 Bildnachweis: Vorwort – dena/Christian Schlüter Konzeption & Gestaltung: Heimrich & Hannot GmbH Die vorliegende dena-Multi-Stakeholder-Studie „Blockchain in der integrierten Energiewende“ ist gegliedert in zwei inhaltliche Teile: Teil A: Studienergebnisse (dena) ab Seite 6 Teil B: 1 Technisches und ökonomisches Gutachten (INEWI) 2 Regulatorisches Gutachten (Deloitte) ab Seite 86 Inhalt Teil A 6 Vorwort 8 Executive Summary 10 Die dena-Multi-Stakeholder-Studie „Blockchain in der integrierten Energiewende“ 10 Handlungsempfehlungen 12 Checkliste für Blockchain in der integrierten Energiewende 14 Technische Ergebnisse 16 Ökonomische Ergebnisse 18 Regulatorische Ergebnisse 21 1 Blockchain in der integrierten Energiewende 24 2 Die Blockchain-Technologie: Status quo und Entwicklungsperspektive 28 Grundlagen und eine Ordnungsstruktur 28 Von Wertespeichern zu Smart-Contract-Plattformen und Marktplätzen für den dezentralen Werte- und Diensteaustausch 32 3 Bewertung von Anwendungen der Blockchain in der Energiewirtschaft 36 Asset Management 38 Use Case 1: Engpassmanagement in Elektrizitätsverteilernetzen (e-Mobilität) 38 Use Case 2: Energiedienstleistungen für Gebäude & Industrieprozesse (Wartung) 42 Datenmanagement 46 Use Case 3: Anmeldung von Anlagen im Marktstammdatenregister (MaStR) 46 Use Case 4: Zertifizierung von Herkunftsnachweisen 50 Marktkommunikation (Strom) 54 Use Case 5: Abrechnung von Entgelten und Umlagen (Strom) 54 Use Case 6: Kündigung und Lieferantenwechsel (Strom) 58 Handel (Strom) 62 Use Case 7: Außerbörslicher Großhandel (Strom) 62 Use Case 8: P2P-Handel zwischen Kunden eines Stromlieferanten 66 Use Case 9: Handel und Allokation von Netzkapazitäten (Strom) 70 Use Case 10: Mieterstrom 74 Finanzierung & Tokenization 78 Use Case 11: Shared Investments bei externem Mieterstrom 78 4 Struktur und Partnerkreis 82 Projektleitung 82 Projektstruktur 82 Projektphasen 82 Quellenverzeichnis 84 Teil B 86 1 Technisches und ökonomisches Gutachten 86 2 Regulatorisches Gutachten 156 6 – Teil A Teil A: Studienergebnisse (dena) Teil A – 7 Vorwort Eines ist gewiss: Mit der Blockchain-Technologie entwickelt sich eine neue Form des digitalen Informationsaustausches und damit eine innovative Art der Datenspeicherung und Transaktions abbildung. Viele sprechen gar von einer digitalen Revolution, von einem globalen Phänomen, das das Zusam- menleben der Menschen verändern wird – so wie einst Dampf- maschine, Elektrizität, Automobil und Internet. Bei allem berechtigten Optimismus über die Zukunft der Block- chain: Sie ist im breiten Kontext der Digitalisierung zu betrach- ten – und es gibt daneben auch andere Technologien, die für bestimmte Anwendungen erfolgreich im Markt verankert sind. Daher ist es umso wichtiger, exakt zu verstehen, was genau die Vorteile der Blockchain sind und vor allem, wie diese für die Transformation des Energiesystems genutzt werden können. Wir müssen dazu die Eigenschaften der Technologie in ihrer Tiefe ansehen und ihre Praxistauglichkeit im Umfeld der Gegenwart und Zukunft überprüfen, um daraus valide Ableitungen treffen zu können. Genau diesen Ansatz verfolgt die Ihnen vorliegende Multi-Stake- holder-Studie. Sie ist zum einen ein „Deep Dive“ in die integrier- te Energiewende mit ihren multiplen Assets und Akteuren und zum anderen einen Realitäts-Check für die Blockchain in klar de- finierten Anwendungsfällen. 8 – Teil A Eine solche Studie, die sich zum Ziel gesetzt hat, tief in aktuelle Beispiel. Denn bei der integrierten Energiewende geht es um das und kommende Anwendungsfälle der Blockchain – und damit komplexe Zusammenspiel von Assets und Märkten, von neuen in Geschäftsmöglichkeiten – einzusteigen, kann nur gelingen, und alten Akteuren, von bewährten Technologien und Innova- wenn sie das bestehende geballte Know-how vereint. Und genau tionen. Wollen wir diese Bereiche erfolgreich verknüpfen, kann das hat sie erreicht. Wir sind daher an allererster Stelle unser en und wird die Blockchain als sichere und dezentrale Technologie Studienpartnern zu Dank verpflichtet, die durch ihr Engage- einen wichtigen Beitrag leisten. Davon sind wir überzeugt. ment, ihre Kompetenz und ihre Erfahrungen den Entstehungs- prozess der Studie von Anfang an intensiv begleitet haben. Ihre Wenn diese Studie ein Stück weit Inspiration für die integrierte wertvollen Diskussionsbeiträge in vielen Sitzungen und im indi- Energiewende bietet, ist schon einiges erreicht. Ob sie auch zum viduellen Austausch haben einen größtmöglichen Praxisbezug echten Innovationsbeschleuniger werden wird, das entscheiden ermöglicht und die Studie geerdet. letztendlich Sie, liebe Leserinnen und Leser. Unser besonderer Dank gilt auch der wissenschaftlichen Beglei- Herzlichst, Ihr tung und dabei speziell unseren beiden Gutachtern, Prof. Dr. Jens Strüker und Dr. Ludwig Einhellig, ohne die eine fundierte tech nische, ökonomische und regulatorische Bewertung der Anwendungsfälle der Blockchain nicht möglich gewesen wäre. Andreas Kuhlmann Für uns als Deutsche Energie-Agentur verdeutlicht diese St udie: Vorsitzender der Geschäftsführung Die integrierte Energiewende ist ein Inno vationsbeschleuniger, der Deutschen Energie-Agentur (dena) der jungen Technologien zum Durchbruch verhelfen kann. Gleichzeitig ist die Innovationsdynamik jedoch kein Selbstläufer – sie wird erst dann nachhaltig, wenn das geeignete Fundament gelegt ist. Dazu gehören auch der Abbau regulatorischer Beschränkungen und ein positives Klima gegenüber Neuem. Wir wollen dazu beitragen, den gesellschaftlichen Diskurs anzu- regen, um die für die Energiewende dringend erforderlichen Innovationspotenziale zu heben. Dafür ist die Blockchain ein gutes Teil A – 9 Executive Summary Die dena-Multi-Stakeholder-Studie Vor diesem Hintergrund ist die Blockchain-Technologie zu „Blockchain in der integrierten Energiewende“ sehen. Als Informationssystem mit dezentralen Wesensmerk- malen ist sie eine technologische Ausprägung der Digitali- „Human activities are estimated to have caused approximately sierung, ein Informationsprotokoll und dezentral organisier- 1.0 °C of global warming above preindustrial levels“1 – von Zeit tes Datenregister, das durch seine spezifischen Eigenschaften zu Zeit sollte man sich diese Erkenntnis, die bekannten Symp- Sicherheit, Unveränderlichkeit, Transparenz, Robustheit und tome des fortschreitenden Klimawandels2 und deren globale Multi-Stakeholder-Partizipation geprägt ist. Folgen3 vor Augen führen, um sich die wichtigste Motivation für die Energiewende zu vergegenwärtigen. Die Energiewende ist Welchen Beitrag kann die Blockchain also zur Energiewende kein Selbstzweck. Vielmehr ist die Lösung der mit ihr verbunde- leisten? Und wo bietet sich ein Einsatz der Technologie konkret nen Herausforderungen eine gleichermaßen ökologische, öko- an? Gemeinsam mit 16 Partnerunternehmen aus der Energie- nomische und soziale Notwendigkeit mit dem dringenden Be- welt und unter Einbindung zweier wissenschaftlicher Gutach- darf zu handeln. ter sowie von vier wissenschaftlichen Advisors und fünf Advisors aus der Blockchain-Szene geht die dena diesen Fragestellungen Die Herausforderungen, aber auch die Chancen der Energie- mit der vorliegenden Studie systematisch nach. Die Studie kon- wende sind vielfältig: eine zunehmend dezentrale Erzeugungs- zentriert sich auf 11 ausgewählte Anwendungsfälle (Use Cases) struktur; eine umfassende Integration der Sektoren (Strom, aus den fünf übergreifenden Anwendungsfeldern Asset Mana- Wärme, Gas, Verkehr); der Ausbau der Elektromobilität sowie gement, Datenmanagement, Marktkommunikation (Strom), alternativer Energieträger, sogenannter synthetischer Kraftstof- Handel (Strom) sowie Finanzierung & Tokenization. Damit be- fe; der notwendige Netzaus- und -umbau sowie eine intelligente leuchtet sie die verschiedenen Winkel einer Anwendung der Nutzung der Bestandsnetze; die Nutzung bestehender Flexibili- Technologie im Energiesystem von morgen. Alle Use Cases wer- tätspotenziale; ein neuer Umgang mit digitalem Informations- den hinsichtlich ihrer technologischen Reife, der Wettbewerbs- austausch; eine Neuordnung von Kundenbeziehungen u. v. m. situation bezüglich anderer Technologien, des mikroökonomi- schen (betriebswirtschaftlichen) sowie makroökonomischen Ohne Dezentralisierung und Digitalisierung ist die Transforma- (volkswirtschaftlichen) Nutzens, ihres strategischen Mehrwerts tion des Energiesystems dabei nicht denkbar: Die schiere Menge und ihres regulatorischen Umfelds analysiert