Einfach erklärt: Was ist Blockchain?
Was sind Blockchains? Wie funktionieren sie und welche Vorteile haben sie für den Energiemarkt?
Was ist eine Blockchain?
Der Begriff Blockchain bedeutet übersetzt „Blockkette“ und wurde erstmals 2009 als Grundlage für die Kryptowährung Bitcoin verwendet. Die Technologie ermöglicht es, Daten sicher auszutauschen und dezentral zu speichern.
Blockchain-Technologien bilden die Grundlage für Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum. Sie werden aber auch im Finanzwesen, im Supply-Chain-Management und im digitalen Identitätsmanagement eingesetzt.
Wie funktioniert eine Blockchain?
Transaktionen
Jede Blockchain beginnt mit einer Transaktion, die von den Teilnehmer*innen im Netzwerk initiiert und verifiziert wird. Eine Transaktion kann z.B. eine Information oder eine finanzielle Transaktion sein.
Blockbildung
Sobald eine Transaktion initiiert wurde, wird sie zur Verifizierung an das Netzwerk gesendet. Wurde die Transaktion verifiziert, wird sie mit anderen Transaktionen in einem Datenblock zusammengefasst.
Je nach Blockchain enthält ein Block eine bestimmte Anzahl von Transaktionen.
Verifizierung
Bevor ein Block der Blockchain hinzugefügt wird, muss er vom Netzwerk verifiziert werden. Die bekanntesten Methoden hierfür sind PoW und PoS:
- Proof of Work (PoW) ist ein Prozess, bei dem Miner komplexe mathematische Probleme lösen, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Der erste Miner, der das Problem löst, darf seinen Block hinzufügen und wird dafür belohnt. Dieses Verfahren erfordert einen hohen Energieverbrauch.
- Proof of Stake (PoS) versucht, das Problem des hohen Energieverbrauchs zu umgehen. Es setzt auf die Verwendung von Assets als Mittel zur Sicherung des Netzwerks. Je mehr Einheiten einer Kryptowährung ein Teilnehmer besitzt und je länger er sie hält, desto größer ist seine Chance, für die Erzeugung des nächsten Blocks ausgewählt zu werden. Für die Erstellung neuer Blöcke wird er mit zusätzlichen Einheiten der Kryptowährung belohnt.
Kryptografische Verkettung
Der Block wird irreversibel, chronologisch an bereits bestehende Blöcke angehängt. Jeder Block enthält einen Hash, eine Kombination aus Buchstaben und Zahlen, des vorherigen Blocks. So entsteht eine durchgängige, manipulationssichere Datenkette, die nicht verändert werden kann. Alle Blöcke sind miteinander verbunden.
Dezentrale Speicherung
Blockchains werden nicht auf einem Server gespeichert, sondern über das gesamte Netzwerk verteilt. Vollständige Kopien der gesamten Blockchain werden auf verschiedenen Computern (Nodes genannt) gespeichert.
Diese Dezentralisierung erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems. Es gibt keinen zentralen Angriffspunkt. Die Datenintegrität ist auch dann gewahrt, wenn einzelne Knoten ausfallen. Dies ist ein großer Vorteil, einer verteilten Datenbank.
Blockchain-Netzwerke funktionieren auf Basis von P2P-Technologie (P2P). In einem peer to peer Netzwerk kommunizieren die Teilnehmer direkt miteinander, ohne dass eine zentrale Verwaltungsinstanz benötigt wird. Dies ermöglicht den direkten Informationsaustausch zwischen den Teilnehmer*innen.
Ein Blockchain-Beispiel aus der Praxis
Am einfachsten lässt sich das Blockchain-System am Beispiel „online bezahlen mit Bitcoin“ erklären, ohne dass klassische Finanzsysteme, Geld oder Banken involviert sind. Bitcoin ist die digitale Währung, die Blockchain liefert das Grundgerüst, die Infrastruktur für die Transaktionen. Ein einfaches Beispiel:
Frau Huber hat ein Schuhgeschäft und führt in einem Kassenbuch alle ihre Einnahmen und Ausgaben auf. Nur sie selbst hat Zugriff auf das Kassenbuch. Sie dokumentiert darin genau, wem sie was für wie viel verkauft hat. Wenn eine Seite des Kassenbuchs voll ist, schlägt sie eine neue Seite auf und schreibt weiter.
Beim Bezahlen mit Bitcoins ersetzt die Blockchain-Technologie das Kassenbuch. In ihr werden alle Käufe und Verkäufe, Informationen und Daten digital gespeichert und können nicht mehr verändert werden.
Je mehr Daten in die Blockchain fließen, desto mehr „virtuelle Datenblöcke“ müssen geöffnet werden. Ist ein Block voll, also die Speicherkapazität erschöpft, wird ein neuer Block geöffnet und die „Blockchain“ wächst und wächst. Daher der Name „Blockchain“. Das funktioniert mit beliebigen Daten und Informationen.
Warum ist Blockchain nützlich?
Als weltweit verteilte und öffentliche Datenbank kann sie riesige Datenmengen speichern und verwalten. Von Bitcoin-Transaktionen bis hin zu Daten über den Energieverbrauch im eigenen Haushalt.
Anwendungen der Blockchain
Blockchain-Lösungen werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt:
Smart Contracts: „Smart Contracts“ benötigen keine dritte Partei (z.B. Notar), um Rechtssicherheit zu schaffen. Unter vordefinierten Bedingungen werden Verträge automatisch abgeschlossen.
- Kryptowährungen: Die bekannteste Anwendung der Blockchain ist die Unterstützung von Kryptowährungen, wie Bitcoin Blockchain, Ethereum und viele mehr. Transaktionen werden digital ausgetauscht und abgewickelt, eine Bank ist dafür nicht notwendig.
- Gesundheitswesen: Patient*innendaten können sicher gespeichert und der Zugriff darauf kontrolliert werden.
- Supply-Chain-Management: Produktion, Transport und Auslieferung von Produkten können einfach nachverfolgt werden. Das reduziert Verzögerungen und Kosten.
- Urheberrecht und geistiges Eigentum: Künstler*innen und Kreative nutzen die Blockchain, um das Urheberrecht ihrer Werke zu schützen und zu verwalten. Dies ermöglicht ihnen eine faire Vergütung und Transparenz.
Vorteile im Energiemarkt
Insbesondere durch die Transparenz und Nachvollziehbarkeit von Daten profitiert der Energiesektor vom Blockchain-Prinzip. Anwendungsbeispiele sind u. a.:
Einfache Abrechnungssysteme
Die Blockchain kann für neue, transparente und manipulationssichere Abrechnungen des Energieverbrauchs genutzt werden – ganz ohne aufwändige Verifizierung über Karte und PIN!
E-Auto laden und bezahlen
Im Bereich E-Mobilität können Kund*innen ihre E-Autos sowohl an privaten als auch an öffentlichen Ladestellen vollautomatisiert aufladen und bezahlen. Dabei erfolgt die Abrechnung und Dokumentation in Echtzeit über die Blockchain.
Mehr Kontrolle bei Smart-Home-Anwendungen
Wie viel Energie kommt aus Solaranlagen, wie viel aus anderen Erzeugungsanlagen?
Wie viel Strom verbraucht der Kühlschrank? Blockchain eignet sich hervorragend für das Ablesen und Abrechnen von Strom und Wärme.
Strom-Sharing
Private Besitzer*innen von Solaranlagen können dank der Blockchain selbst erzeugten Strom anbieten und an ihre Nachbar*innen verkaufen. Das ist zum Beispiel im Urlaub sehr praktisch.
