Säulen der Mobilität

Blockchain-basierte Technologieplattform zur Verbesserung des Ladeprozesses

Wenn es so weitergeht, dann sind die Fahrenden an den Stromtankstellen schneller geladen als der Akku ihres E-Mobils: Die Ladeinfrastruktur ist intransparent, das Bezahlen umständlich und die Grundversorgung mit Schnelllade-Energie ist immer schwerer zu gewährleisten. Keiner der Versorger, Netzbetreiber oder Stromverkäufer weiß, wann wo wer wie viel Strom bereitstellen kann. Dieser Flickenteppich und der fehlende Informationsaustausch aller Beteiligten könnte die Elektromobilität sogar ausbremsen. Ein Konsortium arbeitet daran, die Knoten zu entwirren und das Laden zukunftssicher zu gestalten.

Als Bertha Benz am 5. August 1888 mit dem frisch konstruierten »Benz Patent-Motorwagen Nummer 3« die weltweit erste Überlandfahrt mit einem Auto unternahm, stand für sie vor allem eines fest: Dieses Fahrzeug ist der »Gipfel der Ingenieurskunst«. Wenig später ging ihr das Benzin aus. Und Tankstellen gab es nicht.

Heute, rund 130 Jahre später, könnte es vielen Menschen mit Elektroautos vergleichbar ergehen. Gilt ein Elektrofahrzeug einerseits als die »Zukunft der Mobilität« und als ein Muss für deutliche Erfolge beim Reduzieren von Treibhausgasen, ist es mit dem Laden bei Weitem nicht so gut bestellt, wie man es erwarten müsste. Auch das Jahr 2023 wird seine Bertha-Benz-Momente haben – tausendfach.

Das aber liegt nicht allein an fehlenden und langsam arbeitenden Ladesäulen. »Wer elektromobil unterwegs ist, muss sich nahezu überall mit einer unübersichtlichen Palette an Anbietern und Vertragsmodellen auseinandersetzen. Das ist zeitaufwendig und nervt«, resümiert Daniel Stetter vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO. Und das sieht nicht nur der Forscher so. Der ADAC beispielsweise stellt in einer 2021 erschienenen Studie nüchtern fest: »Auch wenn die Schnellladeinfrastruktur in den vergangenen Jahren massiv ausgebaut wurde. Fast 40 Prozent der Elektroauto-Fahrer sind mit der Ladesituation unzufrieden«. Das liege vor allem daran, dass die Transparenz beim Laden über anfallende Kosten oftmals nicht verbraucherfreundlich ist. »Roaming- und Startgebühren sowie verschiedene Vertragsmodelle und Tarife, die entweder über Kundenkarten, Apps oder QR-Codes bezahlt werden, machen den Markt unübersichtlich«, so die Verfassenden der Studie weiter.

Einfaches, transparentes und barrierefreies Laden

»Elektromobilisten wissen oft nicht einmal, ob eine Roaming-Verbindung besteht oder zu welchem Preis ein Ladevorgang abgerechnet wird«, ergänzt Stetter. Denn in der Regel sind die Betreiber der beteiligten technischen Infrastrukturen nicht identisch mit dem Stromerzeuger und auch nicht mit dem Anbieter- und Verkäufer des Stroms. Außerdem können die Nutzenden den Stromlieferanten an der Ladesäule nicht frei wählen. Hinzu kommt, dass die zu erwartende hohe Welle an Elektrofahrzeugen eine resiliente, skalierbare und leistungsfähige Ladeinfrastruktur benötigt. Und spätestens hier, so Stetter, stoße das aktuelle System an seine Grenzen. „Wir haben es mit einer Problematik zu tun, die sich fast schon spiegelbildlich zum Ausbau der Photovoltaik verhält. Bei der Photovoltaik ist es immer noch schwer zu erfassen, an welchem Ort die verhältnismäßig kleinen Einheiten auf den Dächern gerade wie viel Strom tatsächlich ins Netz einspeisen. Aus denn ursprünglich 500 Großkraftwerken werden im Kontext des Mammutprojekts Energiewende in Endausbaustufe Millionen dezentraler Erzeugungsanlagen. Und auch die Zahl der Elektrofahrzeuge wird deutlich steigen. Erschwerend kommt bei ihnen sogar hinzu, dass sie natürlich immer in Bewegung sind. Wir wissen also nicht, wie viele Einheiten wann wo wieviel Strom benötigen. Und wir können letztlich auch nicht sagen, ob die erforderliche Energie dort dann auch tatsächlich für möglichst viele Schnellladevorgänge zur Verfügung gestellt werden kann«, sagt Stetter.

Kundenerlebnis und Akzeptanz bei Laden steigern

Stetter und sein Team am Fraunhofer IAO wollen das ändern und die Situation für alle am Markt Beteiligten künftig einfacher und übersichtlicher machen. Oder durch ihre Forschungsarbeiten den Stein dafür zumindest ins Rollen bringen. Deshalb hat sich das Fraunhofer IAO vor rund einem Jahr mit neun Partnern aus Wissenschaft und Industrie zusammengetan, und – mit finanzieller Unterstützung des Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) – ein Verbundprojekt namens »BANULA« ins Leben gerufen. »BANULA steht für ‚Barrierefreie und nutzerfreundliche Lademöglichkeiten schaffen‘ und hat ein klar definiertes Ziel«, sagt Stetter. »Innerhalb der dreijährigen Projektlaufzeit wollen wir das Kundenerlebnis und die Akzeptanz für das Laden steigern. Das aber können wir nur erreichen, wenn wir das Laden der Fahrzeuge und die Abrechnung der unterschiedlichen Kosten beim Ladevorgang vereinfachen«, sagt Stetter. Außerdem wollen die Projektpartner erreichen, dass Zuverlässigkeit und Funktionalität für alle Beteiligten einfach und nachvollziehbar werden. Möglich aber – so Stetter – sei das alles nur, weil erstmals Vertretungen aller beteiligten Gruppen im Konsortium von BANULA in einem Forschungsprojekt zusammenarbeiten. Dazu gehören beispielsweise Stromerzeuger, Ladestationsbetreiber, E-Mobility-Provider, Verteil- und Übertragungsbetreiber und natürlich auch die eigentlichen Nutzenden.

Eintritt in die Konzeptionsphase

Seit November 2022 ist die Konzeptionsphase von BANULA mit einem Modell für die technische Infrastruktur weitestgehend abgeschlossen. Dabei hat sich die Erkenntnis verfestigt, dass das Projekt bestmöglich mithilfe der Blockchain-Technologie umgesetzt werden kann. Sie soll als dezentrales und manipulationssicheres Medium fungieren und einen sicheren Datenaustausch zwischen allen Beteiligten gewährleisten. Geplant ist dabei auch ein rollenspezifisches Rechtemanagement zur (Blockchain-)Datenbank, sodass die Beteiligten »nur« auf Daten zugreifen können, die ihren Bereich auch tatsächlich betreffen. Parallel dazu sollen KI-basierte Steuerungsmöglichkeiten für einen diskriminierungsfreien Zugang zu Ladeinfrastruktur, Transparenz über Ladevorgänge in Echtzeit für die Netzbetreiber sowie für eine deutliche Verbesserung der energiewirtschaftlichen Prozesse sorgen.

Allerdings zeichnet sich schon jetzt ab, dass das Projekt – neben der Technik an sich –kompliziert werden dürfte. Denn um das erstrebte neue, transparente und sichere »Ökosystem Elektromobilität« zu schaffen, müssen das bisherige System der Abrechnung von Ladevorgängen und die damit zusammenhängenden Verantwortlichkeiten und Prozesse auch organisatorisch angepasst werden. Und das vor dem Hintergrund, dass selbst Fachleute die Gesamtheit der Abläufe im aktuellen System oft selbst schwer in Worte fassen können– zu groß ist die Vielfalt und Divergenz von Erzeugern, Verbrauchern, Netzbetreibern, Ladesäulen-Besitzenden, Verteilungsdichte und Leistung der Stromtankstellen.

Trotzdem hat das Team eine erste Wegstrecke zurückgelegt: »Wir sind mittlerweile so weit, dass wir die Problemlage an sich abbilden können und wissen, welche Lösungen wir im Einzelnen und in der Gesamtheit anstreben. Deshalb können wir nun daran arbeiten, wie eine technische Implementierung aussehen könnte«, sagt Stetter. Wegmarken dabei sind die hohe Datensicherheit, das Rechtemanagement und die Performance. In zwei bis drei Jahren sollte das System dann so weit ausgereift sein, dass es in der Fläche getestet werden kann. Dann sollen die Erkenntnisse von BANULA Basis werden für eine neu zu gründende Gesellschaft, die die ausgearbeiteten Lösungen vermarktet und eine bequeme, schnelle und transparente Ladeinfrastruktur gewährleistet.

(aku)

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