Das staatlich geförderte Forschungsprojekt „Blockchain Basierter Wasserstoffmarkt – BBH2“ oder auch HydrogenChain unterstützt den Ausbau eines europäischen Wasserstoffmarktes durch den Einsatz von Blockchain Technologie.
Wir sind ein Forschungsprojekt mit dem Ziel, den Aufbau eines Wasserstoffmarktes im europäischen Raum durch den Einsatz von Blockchain-Technologie voranzutreiben. Dabei wird der Fokus auf die Entwicklung von digitalen Herkunftsnachweisen für grünen Wasserstoff sowie auf die Abbildung von digitalen Marktprozessen für H2 gelegt. Wir arbeiten seit August 2022 in einem Konsortium bestehend aus Exxeta, Blockchain Competence Center Mittweida und der Ökotec-Anlagenbau GmbH, gefördert durch das BMWK. Zudem werden wir durch eine Vielzahl von Unternehmen und Institutionen unterstützt, welche uns als fachliche Ansprechpartner und als Partner für die Verprobung des MVP dienen. Das Projekt wird voraussichtlich Juli 2025 abgeschlossen sein.
Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines funktionierenden Blockchain-Minimum Viable Product (B-MVP), also einer geeigneten Blockchain als Basistechnologie für eine dezentrale Datenhaltung sowie die dazugehörige Implementierung von automatisierten Smart Contracts. Langfristiges Ziel ist es, dass alle an der gesamten Wertschöpfungskette beteiligten Akteure ihre Transaktionsporzesse abbilden können. Der Schwerpunkt der Blockchain-Anwendung liegt in der Nachweisführung für grünen Wasserstoff und der Nachverfolgung des Wertschöpfungsprozesses Erneuerbarer Energien - vom Erzeuger bis zum Endverbraucher. Somit wird die gesamte Lieferkette des grünen Wasserstoffs sicher und transparent dargestellt - und das über ländergrenzen hinaus.
Blockchain ist eine revolutionäre Technologie, die auf einer Kette von Datenblöcken basiert. Jeder dieser Blöcke enthält wichtige Informationen über Transaktionen, die durch kryptografische Methoden fest miteinander verbunden sind. Dies macht es extrem schwierig, bereits bestehende Blöcke zu manipulieren, was die Blockchain zu einer sicheren, unveränderlichen und vertrauenswürdigen Technologie macht.
Die Balance zwischen Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit - das sogenannte Blockchain-Trilemma - stellt eine Herausforderung dar. Mehr von einem Aspekt kann oft die anderen beeinträchtigen. Zudem ist die Qualität der eingehenden Daten entscheidend, da fehlerhafte oder irreführende Daten die ganze Technologie untergraben können.
Es gibt verschiedene Arten von Blockchain-Architekturen, die sich in Bezug auf Datenschutz und Dezentralisierung unterscheiden. Permissioned Blockchains bieten mehr Datenschutz, aber weniger Dezentralisierung, während Permissionless Blockchains stark dezentralisiert sind, aber Herausforderungen beim Datenschutz haben. Hybrid- und Consortium-Blockchains versuchen, ein Gleichgewicht zwischen diesen Eigenschaften zu finden, was jedoch zu mehr Komplexität führt.
Wir sehen großes Potenzial für den Einsatz von Blockchain-Technologie im Wasserstoffmarkt, da sie eine Zustandsspeicherung ermöglicht und es verschiedene Akteure gibt, die miteinander interagieren müssen - oft ohne eine bestehende Vertrauensgrundlage. Da es keine vertrauenswürdige dritte Partei gibt, die als zentrale Behörde fungieren könnte, ist eine Public Permissioned Blockchain ideal, da sie Offenheit und Nachprüfbarkeit mit einem gewissen Grad an Kontrolle kombiniert.
Es gibt verschiedene Methoden, wie Zertifikate in der Blockchain dargestellt werden können, insbesondere für grünen Wasserstoff. Diese reichen von Token-basierten Methoden über NFT-basierte Ansätze bis hin zu Account-Balance- und UTXO-Methoden.
Die Blockchain als Technologie hat den Vorteil, dass ein komplett neuer digitaler Zwilling des Wasserstoffmarktes, standardisiert und von Beginn an für europäische Märkte geeignet, geschaffen werden kann. Die Technologie der Blockchain ist länderübergreifend gültig und bedarf keiner länderspezifischen Datenhaltung. Gerade zu Beginn der Marktentwicklung ist dies ein enormer Vorteil, da Grundlagen für den H2-Markt somit digital, standardisiert und europäisiert gesetzt werden können. Es besteht im Umfeld der Blockchain-Technologie Forschungsbedarf. Dieser kann im Zusammenhang mit dem Wasserstoffprojekt bedient werden, besonders im Hinblick auf Energieeinsparung bei Blockchain-Anwendungen. Auch kann im Rahmen des Projektes der Einsatz von Zertifikaten und der Nachweis zur Nutzung von grünem Wasserstoff für den Betrieb der Blockchain untersucht werden.
Der aktuelle Energieverbrauch bei Transaktionen auf der Blockchain ist zu hoch und somit auch die entsprechenden Kosten für Transaktionen. Mit diesen Herausforderungen setzen wir uns im Rahmen des Forschungsprojektes auseinander.
Aufgrund einer hohen Datenverfügbarkeit und transparenten Prozessabbildung innerhalb der Blockchain werden enorme Einsparpotenziale gehoben. Die gewonnenen Daten bietet auch die Gelegenheit, das Thema künstliche Intelligenz (KI) in die Betrachtung für das Forschungsprojekt miteinzubeziehen.
Im Zuge einer Umstrukturierung wurde die Projektorganisation in fünf separate Arbeitskreise eingeteilt, um die verschiedenen Aspekte des Projekts effektiver zu bearbeiten. Die drei fachlichen Arbeitskreise sind "Supply Chain & Prozesse", "Regulierung" und "Blockchain".
Im Arbeitskreis "Supply Chain & Prozesse" wird ein Bottom-up Blick auf die Wertschöpfungskette und Prozesse geworfen. "The beauty of hydrogen lies in it's ability to combine" - gemeint ist die Verknüpfung der bereits bestehenden Wertschöpfungsketten zwischen Energie und Erdgas. Wir können Dank Wasserstoff grün erzeugte Energie speichern und für energieintensive Prozesse, die nicht elektrifizierbar sind, nutzen. Es entsteht eine ganz neue Wertschöpfungskette, dessen Ausprägung wir in verschiedenen Szenarien verstehen müssen. Die daraus resultierenden Prozesse und Subprozesse stellen neben den regulatorischen Anforderungen die Basis für die Anforderungen an ein Blockchain-Konzept dar.
Währenddessen verfolgt der Arbeitskreis "Regulierung" einen Top-Down Blick auf die legislativen Ansätze zur Nachweisführung und Zertifizierung von grünem Wasserstoff. Die Zertifizierung von grünem Wasserstoff und regulatorische Anforderungen gehen Hand in Hand. Die Analyse und permanente Inbetrachtnahme der aktuellen europäischen und deutschen Regulierungen sind die Basis für unser Konzept, da nur ein compliant Blockchainsystem dem Markthochlauf dienlich ist. Initial gilt es zu klären, was wir überhaupt unter "grünem Wasserstoff" verstehen. Die RED II mit ihren beiden delegierten Rechtsakten ist die Basislektüre. Darauf aufbauend formulieren wir Anforderungen bezüglich der Produktion von RFNBO, Massebilanzierung, zeitlicher Korrelation, THG-Quoten uvm. Da sich die regulatorischen Anforderungen frequently erweitern, werden auch die Anforderungen regelmäßig auf Aktualiät überprüft.
Der Arbeitskreis "Blockchain" konzentriert sich auf die Auswahl und Ausgestaltung einer geeigneten Blockchain für den Wasserstoffmarkt. Zusätzlich zu den fachlichen Arbeitskreisen gibt es zwei unterstützende Arbeitskreise: "Marketing & Kommunikation" und "Förderungsangelegenheiten". Der Arbeitskreis "Marketing & Kommunikation" zielt darauf ab, klare und überzeugende Botschaften an relevante Stakeholder zu senden und das Projekt erfolgreich am Markt zu positionieren. Der Arbeitskreis "Förderungsangelegenheiten" kümmert sich um allgemeine Angelegenheiten des Projektträgers und die Berichterstattung. Diese neue Organisationsstruktur ermöglicht eine effiziente und zielgerichtete Bearbeitung aller relevanten Themenbereiche im Projekt.
Unsere Projekt-Timeline begann im August 2022 mit dem offiziellen Start des Projekts. Nach intensiver Arbeit und Kooperation mit unseren Stakeholdern konnten wir im April 2023 unseren ersten Meilenstein erreichen und das MVP 1.0 als Proof of Concept fertigstellen. Dieses basierte auf den Marktstandards zum damaligen Zeitpunkt und den wertvollen Einblicken aus durchgeführten Stakeholder-Interviews.
Im Juli 2023 standen wir dann vor neuen Herausforderungen, als sich die regulatorischen Anforderungen änderten. Dies führte zu einer Neuevaluierung geeigneter Blockchains und einer Anpassung der fachlichen und technischen Konzeptionierung/Anforderungen in verschiedenen Arbeitskreisen (AK Regulierung, AK Supply Chain & Prozesse und AK Blockchain). Diese Phase dauerte von Juli bis November 2023 und fand ihren Abschluss im BBH2 Forum im November 2023.
Blickt man in die Zukunft, so stehen uns noch viele spannende Meilensteine bevor. Zunächst steht die Entwicklung und Umsetzung der im eigenen Arbeitskreis angepassten Anforderungen an. Anschließend werden wir uns der Entwicklung des MVP 2.0 widmen. Im Anschluss liegt der Fokus auf der Entwicklung und Umsetzung von integrativen und optionalen Prozessen im eigenen Arbeitskreis. Hierbei geht es vor allem um Details wie Schnittstellen, Datenschutz und die Automatisierung durch Smart Contracts, beispielsweise bei der Ausgestaltung der Zertifikate. Nach Abschluss dieser Phase steht die Entwicklung des MVP 3.0 an, gefolgt von einer Feldstudie und dem Release von MVP 4.0. Unser Ziel ist es, das Projekt im Juli 2025 erfolgreich abzuschließen. Wir freuen uns auf die bevorstehenden Herausforderungen und Erfolge.
Als Forschungsprojekt arbeiten wir schon jetzt mit Technologien von morgen, lass uns reden!
