Blockchain basierte Nachweisführung der THG-Emission und Minderung

Die Open-Source Bibliothek tydids-ghg-electricity (Dokumentation) erlaubt die Erstellung von Belegen über Treibhausgasemissionen nach dem Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz. Diese Belegerstellung wird mithilfe von digitalen Identitäten (DIDs) und der Distributed-Ledger-Technology (Blockchain) abgesichert. Hierdurch wird nach dem Stand der Technik eine sichere, vertrauenswürdige und datenschutzkonforme Lösung bereitgestellt, die zum Beispiel bei der Abrechnung von Ladevorgängen in der E-Mobilität zum Einsatz kommen kann.

Dieser Beitrag geht auf das Ergebnis des Prozesses ein, welcher mit der genannten Bibliothek durchgeführt wird. An dessen Ende ist ein elektronischer Beleg vorhanden, welcher unabhängig von Dritten, die nicht ursprünglich am Vorgang oder der Erstellung beteiligt gewesen sind, prüfbar ist. Diese als dritte Partei bezeichnete Entität kann zum Beispiel ein Auditor bei einer Nachhaltigkeitszertifizierung sein, oder das Umweltbundesamt im Rahmen der Bescheinigung einer THG-Minderung nach §6 und §7 der 38. BImSchV. Für den Dritten ist eine lückenlose Nachvollziehbarkeit der THG-Emission wichtig, wobei der Beleg alle technischen Voraussetzungen enthalten muss, die für eine Überprüfung notwendig sind. Umgesetzt werden die technischen Voraussetzungen durch die Verwendung von digitalen Signaturen über einen Datensatz, welche zum einen offenlegen, wer die gemachten Angaben bestätigt, zum anderen eine Unveränderbarkeit der belegten Daten sicherstellt.

  TyDIDS-Grundlagen-Ladevorgang.drawio (3).png

Im Ablaufplan zur tydids-ghg-electricity Bibliothek ist die Erstellung des Beleges vollständig auf der Seite des Provider-Backends angesiedelt. D.h. die Absicherung und damit die Grundlage für die Nachweisführung werden im Backend des Energieserviceanbieters geschaffen. Durchgeführt werden diese nach dem Eingang einer (4) Signaturanforderung und sind abgeschlossen vor der Herausgabe des (5) signierten Zertifikates

Non-Fungible Token (NFT)

Definition von Wikipedia


Ein Non-Fungible Token (NFT) ist ein „kryptografisch eindeutiges, unteilbares, unersetzbares und überprüfbares Token, das einen bestimmten Gegenstand, sei er digital oder physisch, in einer Blockchain repräsentiert“.[1][2] Während NFTs mit der Blockchain dieselbe Technologie benutzen wie Kryptowährungen, sind sie im Unterschied zu diesen einmalig und nicht teilbar (non-fungible, dts.: „nicht austauschbar“). Ein NFT kann nur als Ganzes erworben werden und existiert nur ein einziges Mal – anders als bei der Möglichkeit, beispielsweise 0,05 Ethereum zu erwerben, bei der es für den Wert keine Rolle spielt, an welchem davon man einen Anteil erwirbt.[3]

Neben dem digitalen Zertifikat wird vom Energieserviceanbieter ein NFT an den Kunden herausgegeben. Der in der Definition von Wikipedia aufgeführte "bestimmte Gegenstand" ist der Beleg selbst, bzw. dessen eindeutige Kennung. Umgangssprachlich kann diese Kennung als Belegnummer gesehen werden, technisch handelt es sich allerdings um eine dezentrale Identität (DID). Woraus sich schließen lässt, dass der Beleg selbst eine Identität/Persönlichkeit erhält, welche nur durch diesen einen Beleg (konfliktfrei) mit dieser bestimmten Kennung vorhanden ist. Der NFT enthält somit als "Gegenstand" lediglich diese eindeutige Kennung (DID).

Die STROMDAO GmbH als Energieserviceanbieter verwendet für die Herausgabe von NFTs eine Blockchain nach dem Ethereum Protokoll mit der Kennung "6226", welche öffentlich zugreifbar ist. Für die Verbindung eines Clients (zum Beispiel Metamask) kann die RPC-URL https://integration.corrently.io/ verwendet werden. 

Aufbau einer DID

Beispiel für die DID eines Beleges für die Treibhausgasemissionen eines Ladevorgangs, wie er im Backend der STROMDAO GmbH ausgestellt wurde:

"did:ethr:6226:0xAD7df95e5d5a7812feC055184FF8A929Fb93D5E6:0x8956e59D8C2da8ba407357bd021808784c164EFB"

Diese Kennung setzt sich aus verschiedenen Elementen zusammen (Schema):

Diese DID (Kennung) wird durch den Energieserviceanbieter nach der Ausstellung eines Beleges in einer Transaktion auf die Blockchain durch Ausführen einer Smart-Contract Methode des NFTs geschrieben ("mint()"). D.h. sobald diese Transaktion in der Blockchain bestätigt ist, existiert ein eindeutiger Nachweis, dass der Beleg (DID) existiert und wer der Eigentümer und Aussteller dieses Beleges ist. 

NFT Contract der STROMDAO GmbH:  0x778BEDBf206C2f402c513F5612019FF63d05A25E (ABI)

Digitales Eigentum durch NFT

Das Konzept der Non-Fungible Token wird eingesetzt, um die Existenz und das Eigentum an einem Beleg über einen Fakt (hier Ladevorgang) zu dokumentieren. Eigentum ist in der Regel etwas mit Wert, was jedoch beim ursprünglichen Sachverhalt der Treibhausgasemissionen so nicht zutrifft. Verursachte Schadstoffemission hat zunächst einen negativen Wert, der Beleg darüber ist somit ebenfalls negativ attribuiert. Vergleichbar ist diese Tatsache mit dem Beleg über das Parken in einer Parkverbotszone (=Strafzettel). Der ausgestellte NFT lässt jedoch keine Rückschlüsse auf die eigentlichen Belegdaten zu. Für den Fall der THG-Emission ist dies die Höhe der Emission, bei einem Strafzettel ist es das Kennzeichen des Fahrzeugs oder die Dauer des Parkens. 

Das Erkennen von Eigentumsverhältnissen erfolgt auf Basis der Blockchain Kennung. Jede Self Sovereign Identity (SSI/selbstbestimmte Identität) hat eine eigene Kennung, auf die eine digitale Unterschrift eindeutig zugeordnet werden kann. Wichtig ist, dass die Blockchain Kennung (auch Adresse) keine Rückschlüsse auf die Self Sovereign Identity zulässt und auch keine weiteren Informationen/Daten offenlegt. 

Der Smart-Contract, welcher die interne Funktion und das Regelwerk des NFTs beschreibt, hat selbst einen Eigentümer, welcher über die owner() Methode abgefragt werden kann. Im Fall des Vertrags mit der Blockchain Kennung 0x984733860c7EdEb2c8072BF897A6633a8B53F43A ergibt dies die Blockchain Kennung 0xE7Fe0626D7B8e3F2e5ECD146F9b11daac1DBE447, die durch die STROMDAO GmbH genutzt wird. Der Smart-Contract regelt, dass nur Transaktionen, welche von dieser Kennung unterzeichnet sind, für den Aufruf der Belegerstellungsfunktion mint() zulässig sind. Bei der Erstellung muss ein Eigentümer des Beleges angegeben werden.  Diesem Belegeigentümer wird eine fortlaufende Belegnummer (tokenID) zugeordnet, die nach den Regeln des Vertrages nicht doppelt verwendet werden kann. 

Hier ist die Analogie zum Strafzettel anwendbar. Der Aussteller des NFTs kann nachweisen, dass die einzelnen Belege lückenlos sind und keine doppelte Vergabe stattgefunden hat. Jeder Beleg hat einen eindeutigen Empfänger, welcher unumstritten ist (=Konsens).

FireShot Capture 097 - TyDIDs - Demonstrator - localhost.png

Live Ansicht / Demonstrator



Revision #12
Created 23 November 2022 00:19:24 by Thorsten Zoerner
Updated 25 November 2022 00:06:17 by Thorsten Zoerner