Beschreibung der Beschaffung
Das Projekt knüpft an Ergebnisse aus dem Pilot-Projekt Blockchain Machine Identity Ledger (BMIL-Projekt) an, das die Deutsche Energie-Agentur (dena) im Rahmen des Future Energy Lab von Juli 2020 bis Dezember 2022 durchführte.
Im BMIL-Projekt konnte die Machbarkeitsprüfung der Anlagenanbindung an das Blockchain-basierte Identitätsregister erfolgreich durchgeführt werden. Im vorliegenden Projekt rückt dazu nun die Skalierbarkeit des Systems sowie die Anbindung an Use Cases in den Mittelpunkt. Ziel ist, mit diesem Projekt den Start eines Produktivbetriebs zu ermöglichen bzw. den Übergang in diesen. Innerhalb einer Projektlaufzeit von 18 Monaten soll durch praktische Erprobung gezeigt werden, wie das im Vorgängerprojekt konzeptionierte Blockchain-basierte Register für digitale Maschinenidentitäten mit Use Cases verknüpft werden und schließlich mit einer Vielzahl an angebundenen Anlagen/Maschinen zum Einsatz kommen kann. Schließlich sind begleitend zur Pilotierung auch mögliche Transformationspfade aufzuzeigen, die zum Produktivbetrieb des entwickelten Identitäts-Registers führen. Neben der technischen Erprobung und deren wissenschaftlicher Evaluation (technisch-ökonomisch, rechtlich-regulatorisch), sind daher auch Fragen auf konzeptioneller Ebene, z.B. bezüglich der Governance, zu Rechten, Rollen und Verantwortlichen der beteiligten Akteure, oder bzgl. der Gestaltung eines Identitätsmodells im Energiesystem zentraler Bestandteil des Projektes. Welche Daten im laufenden Betrieb des Registers tatsächlich in welchem Format wo abgelegt werden, erfordert die Entwicklung eines für den Energiemarkt universell anwendbaren Datenmodells unter Berücksichtigung der Anforderungen der Regulierungsbehörden und Marktteilnehmer. Dieses Projekt soll zur Gestaltung eines solchen Datenmodells und eines digitalen Zielbilds für das Energiesystem beitragen.
Der Auftragnehmer definiert in Abstimmung mit der dena und ggf. weiteren Projektbeteiligten die Anforderungen an das Zielsystem sowie einzelne Komponenten und entwickelt den Ansatz dementsprechend weiter. Dabei ist die im Vorgängerprojekt entwickelte Architektur auf den Stand der Technik anzupassen als auch einer Optimierung zu unterziehen, sodass die Anforderungen eines breiten Einsatzes in der Energiewirtschaft erfüllt werden. Die Anbindung der im Vorgängerprojekt skizzierten und beispielhaft demonstrierten Anwendungen der DID-basierten Geräteanmeldung ist weiter zu erproben.
Die zu berücksichtigenden Aufgaben sind zum einen jene, die auch im BMIL-Projekt hauptsächlich behandelt wurden, d.h. die Erstellung und Verankerung von dezentralen Identifiern (DID). Im Sinne einer Skalierung ist die Verbindung mit mehreren Use Cases und der Wechsel einer Anlage zwischen diesen notwendig. Demnach sollen bei der Skalierbarkeitsuntersuchung auch das Erstellen, Speichern und Vorzeigen von digitalen Zertifikaten und Identitäten gezeigt werden und die Aufgaben auch im Parallelbetrieb (z.B. Nutzung derselben Kommunikationshardware durch mehrere Parteien) getestet werden. Für mindestens einen Use Case soll die weitere Verwendung der digitalen Identität ausgehend vom Register implementiert werden. Dieser Use Case soll neuartige Nachweissysteme für Stromeigenschaften enthalten und beispielsweise anlagenscharfe Zertifikate erstellen oder digital gestützte Systeme für Herkunftsnachweise (mehrere Use Cases sind möglich). In diesem Zusammenhang soll auch dargelegt werden, welche Implikationen sich für die bisherige Stromkennzeichnung ergeben können (Herkunftsnachweisregister z.B.), wenn Bewegungsdaten automatisiert mit den digitalen Identitäten der Anlage verknüpft und verifiziert werden können.
In diesem Projekt muss nicht genau eines der im BMIL-Projekt erprobten Blockchain-Protokolle verwendet werden oder dieselben Komponenten. Es soll jedoch das gleiche Konzept bzw. die gleiche Architektur verwendet und in diesem Projekt zunächst wieder/neu aufgebaut werden. Das BMIL-Projekt war mit den drei verschiedenen Anbindungsvarianten ausdrücklich kein Vorschlag für einen Standard. Die ökonomische Bewertung ließ offen, welche der drei Anbindungsvarianten das größte Potenzial zur Kostenreduktion innehat, mit allen Ansätzen können IT-Sicherheitsregulatorische sowie Datenschutzanforderungen erfüllt werden. Für das hier beschriebene Projekt wird daher eine der erprobten Anbindungsvarianten oder eine nachgewiesenermaßen äquivalente Anbindungsvariante genutzt werden (mehrere Anbindungsvarianten sind nicht ausgeschlossen).
Bei der Untersuchung sollte die Infrastruktur in unterschiedliche technische Komponenten unterteilt sowie verschiedene Aufgaben, die sie übernimmt, betrachtet werden, um Bottlenecks und Probleme leichter identifizieren zu können und Komponenten ggf. im Rahmen der Weiterentwicklung auszutauschen. Die wesentlichen technischen Komponenten der Infrastruktur sind das SMGW und die Blockchain. Das SMGW versendet nicht nur Daten, sondern empfängt diese auch (bspw. Zur Validierung oder Speicherung). Auf einem Mehrwertmodul werden zudem Operationen durchgeführt und Daten (z.B. verifiable credentials) gespeichert. Somit ist die Skalierbarkeit der SMGW-Infrastruktur hinsichtlich Aspekten wie dem Datendurchsatz, der Speichergröße und der Rechenleistung zu testen. Bei den SMGW und den zugehörigen Mehrwertmodulen ist es wahrscheinlich, dass dieselbe Hardware von unterschiedlichen Parteien und für verschiedene Use Cases gleichzeitig verwendet wird. Daher ist auch zu klären, welche nicht-funktionalen Anforderungen (z.B. Datendurchsatz, Speichergröße, Rechenleistung) die SMGWs bei paralleler Ausführung mehrerer Anwendungen gleichzeitig erfüllen müssen. Zudem müssen Fragestellungen bezüglich der Update-Fähigkeit, Back-Up Strategien und der Rolle des Betreibers der Hardware geklärt werden. Besonders hinsichtlich eines hohen Datendurchsatzes besteht die Möglichkeit, dass die Blockchain einen Bottleneck darstellt. Daher ist auch hier zu überprüfen, welcher Datendurchsatz notwendig und welche maximalen Latenzzeiten tolerierbar sind.
Eine zu untersuchende Frage ist weiterhin, inwiefern ein dezentrales Netzwerk, hier konkret die Blockchain, einer zentralen Lösung überlegen bzw. unter welchen Bedingungen zu bevorzugen ist. Um einen möglichen, späteren Produktivbetrieb vorzubereiten, sollen die Vor- und Nachteile eines dezentralen Registers (nicht nur rein technisch betrachtet) genau dargelegt werden. Dabei soll nicht nur das im Projekt eingesetzte Blockchain-Protokoll als Option berücksichtigt werden.
Da die Interoperabilität der digitalen Identitäten für die Transaktionskostenreduktion bei der Identitätsfeststellung eine zentrale Voraussetzung ist, soll weiter geklärt werden, welcher Bedarf zur Standardisierung besteht (z.B. auch nach Novellierung der eIDAS-Verordnung); ob und welche Standardisierung der SSI-Bestandteile zur Überwindung von Pfadabhängigkeiten im Energiesektor notwendig sein könnte, um so eine stärkere Marktdurchdringung des SSI-Konzepts überhaupt zu ermöglichen. Es soll auch geklärt werden, welche regulatorischen Standards (Latenzzeiten oder Datendurchsatz von Kommunikationswegen z.B.) die Interoperabilität fördern, eine Serienimplementierung erleichtern und Rechtssicherheit gewährleisten könnte.
Zum Thema der Smart Contracts und der weiteren Marktentwicklung soll das Projekt zusätzlich beitragen, da diese für die nun in den Fokus rückende Anwendungsebene zunehmend wichtiger werden. Es sollen daher Beschreibungen von Smart Contracts (aus diesem Projekt, ggf. aus anderen Projekten von Projektbeteiligten) erstellt, diskutiert und bereitgestellt werden. Auf der geschaffenen Transparenz zu eingesetzten Smart Contracts und dem Austausch dazu (z.B. zu grundlegenden Anforderungen der Anwendungen) könnten perspektivisch die Bereitstellung von Code, d.h. die Folge von Anweisungen in Programmiersprache, und eine Auditierung von Smart Contracts aufsetzen.
Das Projekt soll insgesamt zur Gestaltung eines Ökosystems für digitale Identitäten im Energiebereich beitragen und mit dem Register für Maschinen-Identitäten einen wichtigen Baustein für ein automatisiertes Energiesystem weiter erproben. Bei der Umsetzung des Projekts sind dafür auch aktuelle Entwicklungen weiterer in Umsetzung befindlicher Projekte mit Fokus auf digitale (dezentrale) Identitäten, dezentrale Governance-Strukturen, Blockchain oder Energiedatenräume zu berücksichtigen und mögliche Synergien zu erörtern (z.B. verwendete Ansätze für dezentrale, digitale Identitäten, Konzepte zum Datenaustausch o.ä.).
Zusammenfassend werden die folgenden Teilziele angestrebt:
- Die Infrastruktur des Identitätsregisters aufzubauen, zu optimieren, die Komponenten zu überprüfen und die Skalierbarkeit hinsichtlich Verknüpfung mit einer Vielzahl an Anlagen sowie Anwendungsfällen zu testen.
- Die Verwendung der digitalen Identitäten anknüpfend an das Register in mindestens einem energiewirtschaftlichen Use Case zur Nachweisführung von Stromeigenschaften zu erproben.
- Entwicklung einer Governance für den Aufbau und Betrieb des Identitätsregisters unter Berücksichtigung von Rechten, Rollen und Verantwortlichkeiten.
- Einen Weiterbetrieb des Registers für Maschinen-Identitäten über den Erprobungszeitraum hinaus sicherzustellen sowie den Übergang in einen Produktivbetrieb vorzubereiten.
- Einen Beitrag zur Ausarbeitung eines universellen Identitätsmodells für den Energiebereich unter Berücksichtigung der Anforderungen der Regulierung und der Marktakteure zu leisten.
- Schaffung von Transparenz zum Einsatz von Smart Contracts in der Energiewirtschaft durch Darstellung, Beschreibung und Diskussion eingesetzter Smart Contracts.
Die erwartete Leistung ist in insgesamt sechs Arbeitspakete (AP) gegliedert und umfasst sowohl die technische Entwicklung und Umsetzung der Pilotierung als auch konzeptionelle Arbeit.