Digitalisierung : Blockchains für die Industrie: Die zwei entscheidenden Fragen

Bitcoin ist einst angetreten, um das Finanzsystem zu stürzen. Heute, zehn Jahre später, ist das Projekt von einem Systemsturz Lichtjahre entfernt – dafür beschäftigen sich inzwischen ganze Branchen intensiv mit der Technologie dahinter. Und während sich der Stromverbrauch von Bitcoin langsam jenem des Staates Dänemark nähert, bauen Industriebetriebe neue, schnellere, effizientere und zum Teil völlig anders konstruierte Blockchains. Oder solche, die einen genau festgelegten Teilnehmerkreis haben statt der Anarchie, wie sie weltweit unter den Jüngern des digitalen Bergbaus herrscht.

In Österreich passiert gerade besonders viel. Das ist kein Zufall: Das Startup Grid Singularity, heute einer der international maßgeblichen Treiber für industrielle Blockchain-Anwendungen, startete in Wien. Ebenfalls in Wien startete kürzlich das Austrian Blockchain Center, um bald mit Geld von der FFG und Partnern aus der Industrie an konkreten Anwendungen zu forschen. In diesen Tagen laufen Pilotprojekte in Salzburger und Wiener Wohnanlagen, an Vorarlberger Ladestationen, in Fabriken in Oberösterreich, in Stromnetzen im ganzen Land und im Rohstoffhandel in ganz Europa. Die Bandbreite ist so groß wie die Geschäftsmodelle, die dahinter sichtbar werden – doch bei der Unterscheidung kommt es in Wirklichkeit nur auf wenige Parameter an. INDUSTRIEMAGAZIN nennt die wichtigsten.

Bei den neuen Blockchains der Industrie stehen wie bei Bitcoin Transaktionen im Mittelpunkt. Auch hier sind die Systeme dezentral aufgebaut und sollen möglichst sicher vor Manipulationen sein. Allen gemeinsam sind auch die großen Probleme: Anonymität und Datenschutz. Der große Unterschied der industriellen Blockchains ist die Architektur. Genau zwei Fragen sind beim Bau einer Datenkette entscheidend. Die erste lautet: Welchen Zugang bekommen die Teilnehmer? Zum Beispiel: Will ich, dass die halbe Welt mitmacht, oder soll die Kette das Geschehen nur einer Strombörse abbilden, oder geht es nur um die 20 Zulieferer entlang meines Produkts?

Die Antwort auf diese erste Frage entscheidet über die Netzstruktur: Öffentlich, konsortial oder privat. Bei einer öffentlichen Blockchain wie etwa bei Bitcoin sind Komplexität und Energiehunger extrem und die Geschwindigkeit langsam – dafür sind sehr viele Knoten möglich und der Zugriff ist quasi öffentlich. Bei einer Konsortium-Blockchain ist die Geschwindigkeit schneller, weil eine begrenzte Teilnehmergruppe den Prozess steuert. Bei einer privaten Blockchain kennen alle Nutzer einander und die Geschwindigkeit ist sehr schnell – dafür gleicht diese Blockchain immer einem kleinen, eingeschworenen Kreis.

Eine interessante Mischform ist Batavia: Ein Projekt rund um IBM und die Schweizer Großbank UBS, bei dem auch die Erste Group mitmacht. Batavia ist eine riesige und trotzdem private Blockchain, bei der nur autorisierte Teilnehmer zugelassen sind, die aber eines Tages als weltweite Plattform für Logistiker, Zulieferer und Finanzhäuser jeder Größe offen stehen soll. "Wir konzentrieren uns zunächst auf wenige Produkte und Regionen, wollen aber das Service mit der Zeit vor allem dem österreichischem Mittelstand anbieten", so Clemens Müller von der Erste Group. Das Besondere an dieser Riesenblockchain: Sie bietet automatische Zahlungen an, wenn die Ware physisch am Zielort eintrifft, oder die Nachverfolgbarkeit von Material, wobei das System Signale aus dem Internet der Dinge einbezieht.

Für eine der ersten Pilottransaktionen fragten die Banker bei einem ihrer Kunden nach: Lenzing. Beim Textilriesen mussten sie niemanden lange überreden: "Lenzing beschäftigt sich schon länger eingehend mit Blockchain, etwa zur Nachverfolgung der Fasern vom Rohstoff Holz bis zum fertigen T-Shirt", so Konzernsprecherin Waltraud Kaserer. Also schickte Lenzing über Batavia heuer im Frühjahr Rohmaterial für die Möbelproduktion nach Spanien – der Test klappte. Trotzdem sei es bis zur Markteinführung noch ein weiter Weg, wie Erste-Manager Patrick Götz zugeben muss.

Die zweite Frage in der Architektur einer Blockchain: Wie schnell soll sie sein? Das ist der wohl wichtigste Aspekt für Anwendungen in der Industrie, im Rohstoffhandel oder auch in der Finanzwelt. Ein Beispiel: Bitcoin kann derzeit maximal sieben Transaktionen pro Sekunde bewältigen. Microsofts neue, gezielt für die Industrie konstruierte Anwendung „Coco“, die auf der Blockchain Ethereum basiert, verspricht 1.600 Transaktionen pro Sekunde. Ein Netzwerk wie Visa bewältigt allerdings 15 Mal so viel. Auch im Intraday-Handel an einer Energiebörse käme man heute mit großen Datenketten nicht weit.

Die Antwort auf diese Frage liefert der „Motor“ der Blockchain – ein Konsensmechanismus, der entscheidet, wie die Blöcke gebaut werden. „Die gesamte Blockchain-Forschung dreht sich im Moment um den richtigen Konsensmechanismus“, sagt Christoph Märk, Leiter für Prozessmanagement beim Vorarlberger Versorger Illwerke VKW. Zwei dieser „Motoren“ kommen heute besonders oft zum Einsatz: Proof of Work und Proof of Authority.

Proof of Work (PoW) entstammt von Bitcoin und ist das am häufigsten benutzte Konzept: Algorithmen verschlüsseln jeden neu gebildeten Block, Rechnerknoten dechiffrieren das und fügen den Block in die Kette ein. Der Vorteil von PoW: Es können viele mitmachen und die Sicherheit ist trotzdem sehr hoch. Der Nachteil ist der enorme Aufwand.

Wie man das trotzdem in Richtung Industriereife bewegt, zeigt ein anderes Beispiel aus Österreich: Gridchain. Neun heimische Verteilnetzbetreiber spielen hier gemeinsam mit dem Fachverband Oesterreichs Energie durch, wie über die Blockchain Transaktionen zwischen Kraftwerken, Anlagen und Industriekunden laufen können – als Simulation, aber mit Echtdaten, wie Christoph Märk betont. Die Architektur dieser Kette ist PoW, doch der Zugang streng limitiert, und so ist diese Blockchain schnell genug für die Energiewirtschaft. Die Kommunikation findet nach dem 1:n-Prinzip statt: Alle haben zeitgleich alle Informationen. Im nächsten Schritt wollen einige der Netzbetreiber die Kette noch heuer an das jeweilige Live-System anbinden. Aber auch sie geben zu, dass bis zur Markteinführung noch Jahre vergehen werden.

Ein ganz anderes, schlankes neues Konzept ist dagegen Proof of Authority (PoA). Hier ist keine enorme Rechenleistung nötig, weil es gar kein „Schürfen“ neuer Blöcke gibt. Statt dessen läuft jede Transaktion von Teilnehmer A zu B über eine „Autorität“ im System, die als einzige Blöcke schreiben darf, alle Teilnehmer kennt und die Transaktion mit einem kodierten Schlüssel freigibt. So arbeitet PoA sehr schnell und effizient – ist aber eben nicht für die halbe Welt zugänglich.

Eine schnelle Blockchain, exklusiv wie ein Golfklub: Wie das aussieht, zeigt ein echtes Großprojekt namens Enerchain, das die Hamburger Softwarefirma Ponton initiiert hat. Enerchain ist angetreten, um im Energiegroßhandel eine dezentrale und sichere Plattform zu sein, die ohne Instanz in der Mitte auskommt. Für die überprüfte Teilnahme sorgt ein Konsortium-Zugang, genug Schnelligkeit verspricht die Architektur von PoA. Und offenbar überzeugt dieses Konzept: Wie es heißt, gilt Enerchain als die am weitesten fortgeschrittene Blockchain im Energiegroßhandel. Inzwischen machen rund 50 der namhaftesten Energiekonzerne Europas mit, darunter Stromriesen wie Eon, RWE und EdF oder Ölmultis wie Total und Statoil mit. Österreich ist mit Verbund, der OMV sowie den Versorgern Salzburg AG, Energie AG und Wien Energie besonders stark vertreten.

Die Zielgruppe seien alle, die mit großen Energiemengen handeln, so Michael Schramel, Projektleiter beim Verbund: „Mit einem System wie Enerchain fallen Gebühren für Intermediäre weg, Eingabefehler verschwinden, man braucht weniger Mitarbeiter, die am Telefon sitzen – es geht hier um Millionenbeträge pro Teilnehmer.“ Vielleicht noch wichtiger sei die Skalierbarkeit des Systems, so Schramel: „Die Blockchain ermöglicht sehr preiswert auch den Handel mit kleinsten Energiemengen, so dass in Zukunft auch KMU einsteigen könnten, zum Beispiel über einen Handelsroboter.“

Bis dahin wartet auch bei Enerchain ein langer und schwieriger Weg. Aber auch bei diesem Projekt ist 2018 der allererste Schritt von Österreichern in die Praxis bereits erfolgt. Heuer auf der großen Energiemesse E-World in Deutschland demonstrierte der Verbund mit seinem Partner Salzburg AG und die oberösterreichische EAG mit den Stadtwerken Leipzig den staunenden Besuchern, wie über Enerchain die Strommenge eines Tages oder eines ganzen Monats den Besitzer wechselt – vollkommen digitalisiert.

Dieser Artikel ist zuerst erschienen in INDUSTRIEMAGAZIN 26.06.2018