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  • Die Blockchain in der Energiewirtschaft: Von der Zentralisierung bis zur Dezentralisierung - Ein Blockchain-basierter Peer-to-Peer-Handel für unseren Strom

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Produktart: Buch
Verlag: Diplomica Verlag
Erscheinungsdatum: 09.2020
AuflagenNr.: 1
Seiten: 136
Abb.: 63
Sprache: Deutsch
Einband: Paperback

Inhalt

Die Energiewende der Bundesregierung kommt: Hinter dem Begriff steckt eine ganzheitliche Energiestrategie auf Basis erneuerbarer Energien. Bis 2050 soll sich Deutschland mit bis zu 80 Prozent Energie aus erneuerbaren Quellen versorgen, heißt es. Doch wie genau kommen wir zu diesem Meilenstein? Dieses Buch bietet eine mögliche Lösung: Im Zielszenario erzeugen Haushalte ihren grünen Strom selbst und verkaufen den Überschuss an andere Verbraucher. Die derzeitige Energieversorgung gleicht einem zentralisierten Markt. Diese sind in der Wirtschaft spezielle Märkte, deren Strukturen Käufer und Verkäufer an einen physischen oder virtuellen Punkt bringen, um Handel zu betreiben. Alternativ lässt sich der Weg der Dezentralisierung einschlagen, der viele Vorteile bietet, welche unter anderem konform mit der Energiewende sind: Flexibilität, System-Resilienz, Vermeidung von Marktmacht, niedrige Preise, Autarkie und weitere. Als Stütze für diesen Ansatz kommt eine virtuelle Handelsplattform mittels Blockchain infrage: Sie ist sicherer, schneller und vertrauensvoller als eine zentral von Menschen und deren IT geführte Organisation aus der Wirtschaft. In diesem Buch geht es um eben dieses Thema: Konzeption und Evaluation einer Plattform auf Basis der Blockchain für den Handel von Strom.

Leseprobe

Textprobe: Kapitel 2.4.4, Vor- und Nachteile: Die markanten Unterschiede eines Distributed Ledgers im Vergleich zum zentralen Datenbanksystem, wie in Kapitel 1.1 Problemstellung beschrieben, schaffen zusätzliche Möglichkeiten aufgrund der Architektur. Die folgenden Möglichkeiten sind im Hashgraphen, einer Tangle und einer Blockchain theoretisch vorhanden. Ein verteiltes System, welches P2P zulässt, schafft Vertrauen, indem es keinen Intermediär bedarf. Des Weiteren ist die Anonymität und die Pseudonymität für Nutzer und Teilnehmer des Netzwerks ohne Weiteres möglich. Das zentrale Datenbanksystem besitzt eine entscheidende Instanz, welche jede Transaktion übermittelt. Zudem besteht eine vorhandene Hierarchie bei zentraler Datenhaltung. Der Hashgraph als Konsenssystem ist Eigentum eines US-amerikanischen Softwareunternehmens namens Hedera Hashgraph LLC. Die Kernversprechen über die hohe Leistung und der geringen Latenz sind noch im Detail zu veröffentlichen. Die beschriebene Fairness des Systems lässt sich von anderen DLTs nicht deutlich unterscheiden. Gegenwärtig ist noch keine technische Spezifikation bekannt oder veröffentlicht. Dies erschwert deutlich eine Machbarkeitsanalyse für den kommerziellen Bereich. Losgelöst vom dahinterstehenden Unternehmen, das den Eigentum des Hashgraphen in Anspruch nimmt, besteht die Funktionsweise des Hashgraphen darin, eine Möglichkeit zu schaffen bestehende Geschäftsprozesse zu modellieren und neu aufzusetzen. Diese Technologie ist nicht Open Source erhältlich und somit zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht in ausreichendem Maße testfähig und anwendbar. Der Tangle der Iota Foundation erzielt eine non-profit Organisation mit dem Fokus auf Micropayments. Die Software ist Open Source erhältlich und für jedermann nutzbar. In der Tangle agiert jeder Teilnehmer als vollwertiger Akteur im Netz. Im Gegensatz steht die Blockchain, in der nur die Miner einen Block schürfen. Zahlreiche Projekte existieren, um die Frage nach einer Alternative zur Blockchain mit dem Tangle zu beantworten – jedoch noch ohne vollständigen Beweis. Die Iota Foundation nutzt einen Koordinator für die Bestätigung einer finalen Gültigkeit einer Transaktion im Tangle. Der Koordinator stellt somit den Haupt-Validator eines Tangles dar und bestätigt die sogenannten Milestones. Nach Aussage der Iota Foundation ist der Koordinator im Sommer 2019 abgeschafft, sobald das Netzwerk eine ausreichende Größe erreicht hat. Im Dezember 2019 war der Koordinator im Tangle Netzwerk aktiv. Das propagierte Endziel der Iota Foundation ist noch nicht erreicht, da diese den Koordinator zentral führen und das Netzwerk für Dezentralität steht. Die Ethereum Blockchain dient als Plattform für weitere Produkte und Dienstleistungen, welche zusammen ein Ökosystem bilden. Die Ethereum Foundation mit Sitz in Zug, Schweiz, entwickelt kontinuierlich die Blockchain weiter und stellt diese Open Source zur Verfügung. Die eingesetzte Turing Programmiersprache hinsichtlich der Semantik ist plattformunabhängig und somit kompatibel zu anderen Plattformen. Es besteht eine Vielzahl an Unternehmen, welche unter der Enterprise Ethereum Alliance an der Verbesserung des Ethereums beteiligt sind. Des Weiteren unterstützt das Hyperledger-Team die Ethereum-Plattform. Die Ethereum ist eine Plattform, wie im Kapitel 2.4.3 Ethereum beschrieben, welche möglichst viele Benutzer abdecken möchte. Es besteht die Möglichkeit, dass Ethereum als Hauptbuch wie Bitcoin, als Supercomputer oder als intelligenter Vertragsgenerator funktioniert. Dies gibt der Ethereum Plattform eine große Flexibilität und gleichzeitig weniger optimiert für konkrete Anwendungsfälle. Die Ethereum Foundation setzt zukünftig, wie im Kapitel 2.4.3 Ethereum beschrieben, auf das Casper-Protokoll, welches langfristig auf ein Proof-of-Stake-Konsensus übergeht. Dieser Tausch des Konsensus bringt elementare Änderungen im Netzwerk mit sich und ist risikobehaftet. 2.5, Herausforderungen: 2.5.1, Rechtliche Anwendbarkeit: Als eine innovationsbehaftete Technologie stellt die Blockchain das Recht vor besonderen Herausforderungen. Es steht ohne Zweifel, dass sie der Zeit voraus ist. Der Einsatz der Blockchain-Technologie in den verschiedensten Bereichen wirft eine Fülle komplexer Rechtsfragen aus den unterschiedlichsten Fachgebieten auf – von der zivilrechtlichen Behandlung des Bitcoin-Zahlungsverkehrs oder Smart Contracts, einschließlich Haftungsfragen, Datenschutz und IT-Sicherheit, Regulierungs- und Verbraucherschutzfragen bis hin zu strafrechtlichen Aspekten. Einige Gestaltungsfragen, insbesondere im Bereich des Wirtschaftsvertragsrechts, lassen sich mit den heute verfügbaren Rechtsnormen lösen. Andere Fragen werden in naher Zukunft eine Entscheidung des Gesetzgebers erfordern, wie in etwa die Erfüllung von Formerfordernissen oder die Festlegung, wie viel Verbraucherschutz in dezentralen Netzen erforderlich ist und die Betreiber diesen bei Bedarf gewährleisten. Die Blockchain hat die Eigenschaft, die Gerichtsbarkeitsgrenzen zu überschreiten, da sich die Nodes einer Blockchain überall auf der Welt befinden können. Dies kann eine Reihe komplexer Rechtsfragen aufwerfen, die eine sorgfältige Prüfung im Hinblick auf die jeweiligen Vertragsverhältnisse erfordern. Die Rechtsgrundsätze von Vertrag und Eigentum unterscheiden sich von Rechtssystem zu Rechtssystem, weshalb die Identifizierung des geeigneten anwendbaren Rechts wesentlich ist. Bei einem konventionellen Bankgeschäft zum Beispiel, wenn die Bank ein Verschulden trifft, lässt sich die Bank unabhängig vom Transaktionsmodell oder -ort verklagen und die zuständige Gerichtsbarkeit wird höchstwahrscheinlich vertraglich geregelt. Im dezentralen Kontext ist es jedoch möglicherweise schwierig, die geeigneten Regeln für die Anwendung zu ermitteln. Auf seiner einfachsten Ebene könnte jede Transaktion potenziell unter die Zuständigkeit(en) des Standorts jedes einzelnen Nodes im Netzwerk fallen. Dies könnte eindeutig dazu führen, dass die Blockchain mit einer unhandlichen Anzahl von rechtlichen und regulatorischen Regelungen konform sein muss. Im Falle einer betrügerischen oder fehlerhaften Transaktion ist es eine Herausforderung, ihren Standort innerhalb der Blockchain zu lokalisieren. Die Aufnahme einer ausschließlichen Rechts- und Zuständigkeitsklausel ist daher unerlässlich und sollte sicherstellen, dass ein Kunde in Bezug auf das anzuwendende Gesetz die Rechtssicherheit hat, um die Rechte und Pflichten der Vertragsparteien zu bestimmen und welche Gerichte etwaige Streitigkeiten behandeln. Die möglichen Einsatzgebiete der Blockchain sind umfangreich sowie weitreichend und erstrecken sich über mehrere Sektoren und Branchen. Im Kontext der Energiewirtschaft muss die Handelsplattform eine Vielzahl von Vertragsarten zwischen den einzelnen Akteuren beachten. So müssen Prosumenten, die Strom in das Netz einspeisen und unter anderem an Konsumenten verkaufen, vorab einen einmaligen Einspeisevertrag unterschreiben. Ein Netzanschlussvertrag erlaubt erst die physische Anbindung zum Netz, wohingegen der Netznutzungsvertrag den Gebrauch des Stromnetzes ermöglicht. Sollte sich ein Stromlieferant für eine Direktabnahme entscheiden, muss der Prosument hierfür vorab einen Vertrag abschließen. Ein im Vordergrund stehendes vertragliches Fundament ist unausweichlich, weil Transaktionen des Stromhandelns hochautomatisiert über Smart Contracts laufen. Da Smart Contracts aber reine Computercodes sind, ist es fraglich, ob sie der Definition eines Vertrages im traditionellen Sinne entsprechen. Relevant ist die vertragliche Vereinbarung wegen der Durchsetzbarkeit von Vertragsverhältnissen, welche die Sicherheit von komplexen Rechtsverfahren erhöht. Wird es möglich sein, alle Vertragsbestandteile eines echten Vertrages in einer Reihe von computercodierten Anweisungen zu erfassen? Im Falle eines Vertragsstreits, wie durchsetzbar wäre ein Smart Contract vor Gericht? Zum aktuellen Stand existiert keine Regelung. Die Mehrheit der Regulierungsbehörden verfolgt einen abwartenden Ansatz bei der Blockchain. Während dieser Lösungsansatz einerseits dazu neigt, Innovationen nicht zu unterdrücken und es den Gesetzgebern ermöglicht, die Art und Weise, wie die Technologie eingesetzt wird, zu sehen, bevor sie Maßnahmen ergreifen, trägt er nicht dazu bei, Sicherheit für Unternehmen oder Innovationsträger der Blockchain zu schaffen. Im Bericht zeigt die Europäische Wertpapieraufsichtsbehörde die möglichen Vorteile der Blockchain, wie sie für die europäischen Wertpapier- und Wirtschaftsmärkte gelten. Der Bericht hebt hervor, was er für die wichtigsten Herausforderungen und Risiken für den Sektor infolge der zunehmenden Einführung der Blockchain-Technologie ansieht. Wichtig zu erwähnen ist, dass die Annahme noch keine regulatorischen Eingriffe oder Änderungen rechtfertigt und dass sie die Anpassung vorerst innerhalb des bestehenden Rechtsrahmens vorsieht. 2.5.2, IT-Sicherheit: Während eine immer größer werdende Anzahl von Unternehmen sich auf die Erforschung von Blockchain-Anwendungen stürzt, nimmt die Heterogenität und Dynamik des Gesamtsystems der Blockchain zu und unterstützt nachhaltiges Wirtschaftswachstum und Investitionen auf einer höheren Ebene. Einer der wesentlichen Aspekte der Blockchain ist ihre inhärente Resilienz gegenüber Cyberangriffen. Die besondere Systemarchitektur von Blockchain ist zwar nicht immun gegen alle Formen von Cyber-Risiken, sie bietet aber Cyber-Sicherheitsfunktionen, die in herkömmlichen Systemen und anderen bestehenden Lösungen nicht vorhanden sind. Blockchain ist eine leistungsstarke Technologie, die erheblich positive Auswirkungen auf die Wirtschaft und viele andere Sektoren haben wird. Trotz dieses Zuspruchs müssen IT-Sicherheitsbeauftragte die Blockchain, wie jede neue Technologie, aus der Perspektive des Cyber-Sicherheitsrisikos bewerten – sowohl für ein einzelnes Unternehmen als auch für die breitere und vernetzte Industrie, denn Cyber-Sicherheit ist ein vorrangiges Anliegen von Politikern und vor allem Finanzinstituten. Blockchain-Systeme weisen besondere Eigenschaften auf, um das Cyber-Sicherheitsrisiko für ein IT-System zu minimieren. Die verteilte Netzwerkarchitektur einer Blockchain erhöht die Ausfallsicherheit des gesamten Netzwerks, da sie nicht durch einen einzigen Zugriffspunkt oder einer Fehlerstelle – kurz SPOF – einem Sicherheitsrisiko ausgesetzt ist. Kryptografische Konsensfindungsmechanismen als Hauptmerkmal von Blockchains führen zu einer Verbesserung der Gesamtstruktur. Blockchains bieten den Beteiligten zudem eine erhöhte Transparenz und machen sie zu einem wichtigen Faktor gegen Malware. Außerdem sind Blockchains mit mehreren Sicherheitsschichten ausgestattet – sowohl auf Netzwerkebene als auf der Stufe des jeweiligen Anwenders. Und nicht zuletzt bieten Blockchains aufgrund der Zugriffskontrollen einer Cloud-Plattform und vieler anderer Schutzmaßnahmen noch mehr Cyber-Sicherheit. Obgleich die Blockchain eine Vielzahl von Vorteilen der IT-Sicherheit bietet, birgt die Technologie einige wenige Risiken in sich, darunter solche, die durch Fehlverhalten von Menschen entstehen. Zu den menschlichen Fehlern gehören unter Umständen Programmierfehler und Fehlfunktionen, die sich aus den Schwachstellen in den IT-Sicherheitspraktiken der Teilnehmer ergeben. Blockchain-Technologien sind empfänglich für identitätsbasierte Attacken, bei denen Kriminelle den Konsensmechanismus einer bestimmten Blockchain durch die Übernahme der Kontrolle über einen Großteil der Nodes der Blockchain beeinflussen. Die Minderung dieser Risiken erfordert ein sorgfältiges Cyber-Risikomanagement. Die IT-Industrie ist mit sich ändernden und wachsenden Cyber-Bedrohungen konfrontiert, die darauf abzielen, Verwundbarkeiten auszunutzen, Netzwerke zu zerstören und Daten oder Finanzmittel zu entwenden. Diese Attacken nehmen an Frequenz und Fortschrittlichkeit weiter zu. Eine Reihe von bedeutenden Cyber-basierten Angriffen gegen Finanzinstitute in den letzten Jahren haben dazu beigetragen, die sich verschärfenden Bedrohungen für die Sicherheit von Kundengeldern und Finanzdaten aufzuzeigen. Die in diesem Absatz dargestellten Angriffe richten sich im Wesentlichen gegen alle Formen von Wirtschaftsunternehmen und nicht nur gegen die Blockchain-Technologie. Die Palette der Cyber-Angriffe umfasst: Angriffe auf Web-Anwendungen: Attacken auf webbasierte Anwendungen sind oft ein erster Schritt bei der Ermittlung persönlicher Daten und Authentifizierungsdaten, mit denen Hacker die Daten auf anderen Computern gefährden. In Anbetracht des Datenaufkommens, mit dem ein weiterer Zugriff erfolgt, sind die aus einem Angriff auf eine Web-Anwendung gewonnenen Daten Teil eines fortgeschrittenen Brute-Force-Angriffs, der gestohlene Benutzernamen und Passwörter nutzt, um Zugang zu Kundenkonten zu erhalten. Die gestohlenen Anmeldeinformationen in dieser Form gelangen mit Hilfe von automatisierten Skripten oder manipulierter Software systematisch und kontinuierlich in die Eingabefelder einer Website, um sich den Zutritt zu verschaffen. Sobald der Angreifer mit einem gestohlenen Benutzernamen und Passwort erfolgreich auf ein Konto zugreift, erfolgt der Zugriff auf das Konto.

Über den Autor

Nikola Vidovic wurde 1986 in Rotenburg an der Wümme geboren. Nach seiner Berufsausbildung zum Bürokaufmann in einem Energieversorgungsunternehmen entschied er sich nebenberuflich den Bachelor of Science in Wirtschaftsinformatik zu absolvieren. Das Studium mit dem Schwerpunkt Operative Exzellenz in der IT erfolgte an der Hochschule Wismar. Anschließend erlangte er seinen Master of Science in IT-Management, mit dem Schwerpunkt Blockchain in der Energiewirtschaft. Mit der Erfahrung aus 13 Jahren Energiewirtschaft und seinen zahlreichen IT-Projekten ist Nikola Vidovic in der Rolle des Projektmanagers kontinuierlich dabei, die Digitalisierung im deutschen Netz voranzutreiben. Kamal Vaid, Jahrgang 1987, lebt mit seiner Familie in Hamburg. Der gelernte Kaufmann im Einzelhandel arbeitete mehrere Jahre als IT-Journalist, bevor er in die Business- und Technologieberatung ging. Zusammen mit einem Freund gründete er außerdem ein Startup, das er nach fünf Jahren erfolgreich an ein Familienunternehmen aus Deutschland verkaufte. Kamal Vaid beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der Blockchain und anderen Distributed Ledger Technologien. Der Autor hat einen Master of Science in IT-Management von der Nordakademie Graduate School in Hamburg und einen Bachelor of Science in Wirtschaftsinformatik von der Hochschule Wismar. Er hat bereits an großen Blockchain-Projekten im Bereich Automotive und Energie mitgewirkt.

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