Christian Heise, stellvertretender Direktor des Projekts „Economy of Things“ bei Bosch, abgebildet vor einer Animation, die ein Auto beim Stromladen zeigt.
Kettenreaktion

Autos, die mit Ladesäulen verhandeln

7 Minuten

Wenn ein Auto den Preis für den Strom, den es lädt, selbst verhandelt, vereinfacht das nicht nur den Ladeprozess. Es gibt einen Ausblick auf Potenziale der Economy of Things, in der unter anderem energiewirtschaftliche Prozesse optimiert werden können.

Einsteigen, Ziel eingeben, losfahren – wenn Christian Heise mit seiner Familie mit dem Auto von Stuttgart nach Berlin reisen will, erscheint im ersten Moment alles ganz gewöhnlich. Ganz und gar ungewöhnlich ist jedoch, was im Hintergrund abläuft: „Es ist ein Ausblick in das Internet der Dinge“, wie Heise sagt. Als stellvertretender Direktor des Projekts „Economy of Things“ bei Bosch verbindet er die Themen Energie und Mobilität in einem Prototyp, der den Ladevorgang von Elektroautos auf Basis der Blockchain-Technologie verbessern soll – und gleichzeitig die vernetzte Welt einen großen Schritt vorwärtsbringt.

Auch wenn Heise vor der Fahrt nur sein Reiseziel angibt, weiß der Prototyp, ein Software-Agent, der auf einem Computer im Kofferraum läuft, auf was es seinem Fahrer ankommt. Heise hat diese Grundeinstellungen gespeichert. So will er beispielsweise, dass der Ladestand auf der Fahrt nach Berlin nie unter 20 Prozent sinkt. Er hat eine Obergrenze für den Strompreis angegeben und würde während des Ladevorgangs gerne mit seiner Frau einen Kaffee trinken können, mit Blick auf einen Spielplatz für den Sohn.

Wirtschaftlicher Wert durch Vernetzung

Christian Heise in einem Auto, er schaut auf das Tablet, auf dem sein Software-Agent installiert ist.

Die Reichweitenangst reduzieren, den Preis für den Ladevorgang so niedrig wie möglich aushandeln und den Komfort für den Anwender während des Ladens durch Angabe von Point-of-Interests so angenehm wie möglich zu gestalten – das sind die drei Parameter, die die Künstliche Intelligenz des EV-Charging-Prototyps zu kombinieren versucht. „Konkret bündeln wir die Logik in einem ökonomischen Agenten, einem Programmcode, der auf unterschiedliche Herausforderungen unterschiedlich agiert.

Das befähigt ihn, zu verhandeln“, sagt Heise. Die Folge: „Dinge entscheiden, welche Aktionen wirtschaftlich für sie selbst und ihre Auftraggeber sind“, so Heise. Es ist der Kern der Economy of Things. „Unser Prototyp zeigt, wie Dinge miteinander verhandeln, das heißt, reale Werte miteinander tauschen. Es wird ein wirtschaftlicher Wert durch Vernetzung geschaffen.“

„Dinge entscheiden, welche Aktionen wirtschaftlich für sie selbst und ihre Auftraggeber sind.“

Christian Heise, Stellvertretender Project Director „Economy of Things“, Bosch

Verhandeln der Ressourcen

Blick auf das User Interface des Software-Agenten
Visualisierung: Hyun-Ah Kim

Natürlich kann dieser ökonomische Agent nur dann sinnvoll arbeiten, wenn er mit anderen Agenten kommuniziert. Bosch arbeitet hierzu beispielsweise mit EnBW zusammen. Das Energieunternehmen hat den Prototypen einer Ladesäule entwickelt, die ebenfalls über einen ökonomischen Agenten verfügt. Dieser intelligenten Ladesäulenmanager „vertritt“ seine eigenen Interessen, zum Beispiel Verfügbarkeit und Auslastung der Ladesäule oder Umsatzziele. Fahrzeug und Ladesäule können so über ihre Software-Agenten unterschiedliche und transparente Preismodelle verhandeln, die dem Fahrer in Echtzeit zur Auswahl angeboten werden.

Das Ergebnis der Verhandlung wird anschließend in einem von Bosch und EnBW gemeinsam entwickelten Smart Contract auf der Blockchain manifestiert. Dieser Standardvertrag, der die ID von Fahrzeug und Ladestation sowie Ladeleistung und -preis beinhaltet, ist im dezentralen Netzwerk gespeichert. „Die Blockchain ist die technische Grundlage, um unabhängig von spezifischen Betreibern EV-Ladevorgänge zu koordinieren. An der notwendigen legalen Akzeptanz solcher Verträge arbeiten wir mit unseren Partnern“, so Heise. Die Bedingungen für den Ladevorgang werden von beiden Agenten bestätigt und der Ladevorgang kann, wie im Vertrag festgelegt, beim Einstecken ausgeführt werden. „Unser EV-Charging-Agent und der Ladesäulen-Agent der EnBW versuchen also jeweils ihr Ziel so gut wie möglich zu erreichen und verhandeln daher ihre Ressourcen optimal“, sagt Heise.

Marktplatz für Strom

Auto lädt an Stromladestelle, Christian Heise steht daneben und schaut auf sein Handy

Er sieht einen weiteren großen Vorteil dezentralisierter Systeme mit vielen Agenten auf Basis von Distributed Ledger Technologien wie Blockchain: „Wie auf einem Marktplatz stellen Anbieter ihren Strom zu Verfügung, mit allen relevanten Informationen. Der Agent kann so seine Umgebung scannen und das passende Angebot für den Fahrer heraussuchen.“ In einem zentralistischen System müssten alle Geräte zunächst ihre Umgebungsdaten und Anfragen an einen Koordinator senden, jeder Stromanbieter zudem seine Daten. „Das alles muss berechnet werden, ist hoch komplex und benötigt eine gigantische Rechenleistung“, sagt Heise. Sucht er auf seinem Weg nach Berlin aufgrund eines Staus kurzfristig eine Ladestation an einem anderen Ort, wird die Anfrage nur dort platziert, wo Heise auch entlangfährt, was deutlich weniger Koordinationaufwand bedeutet und dadurch weniger Ressourcen verbraucht.

Sozial-fairer Mechanismus

Die Technologie kann somit auch eine Antwort auf die Frage liefern, ob es überhaupt genügend Strom für eine flächendeckende Nutzung von Elektroautos gibt. „Durch verteilte agenten-basierte Systeme bekommen wir eine Entlastung von kritischer Energieinfrastruktur“, sagt Heise. Mithilfe einer Künstlichen Intelligenz ließen sich Ladezeiten und -orte von Autos über die Blockchain koordinieren: „Ein Zuteil-Algorithmus könnte vorschlagen, das Auto am Arbeitsplatz zu laden oder es zuhause stehen zu lassen und mit einer Mitfahrgelegenheit zur Arbeit zu pendeln. Am nächsten Tag könnte gewechselt werden.“ Dieser soll weiter dazu beitragen, Lastspitzen zu reduzieren.

Heises Ziel ist die Zusammenführung der Bedürfnisse in den Bereichen Mobilität und Energie, „indem wir Ride-Sharing, multimodale Transportmodelle und Energiemanagement miteinander wirtschaftlich handeln lassen.“ Dabei soll im Kern ein sozial-fairer Mechanismus gefördert werden. So entwickelt Heise mit seinem Team auf der Basis von Algorithmen einen Sicherungsmechanismus: Er sorgt dafür, dass niemand benachteiligt wird, und verhindert, dass sich große Stakeholder zusammenschließen und es dadurch zu willkürlichen Preisspekulationen kommt.

Wie funktionieren DLT?

Das Video erklärt die Technik hinter Distributed Ledger Technologien wie Blockchain und die Schritte zu einer Economy of Things.

 

Portrait Christian Heise, Stellvertretender Project Director “Economy of Things“, Bosch

Christian Heise

Stellvertretender Project Director “Economy of Things“, Bosch

Mein Ziel ist es, effizient mit Ressourcen umzugehen und trotzdem ein sozial faires System aufzubauen. Der Strompreis darf bei Knappheit nicht knallhart steigen.

Heise schloss 2009 ein duales Studium in der Angewandten Informatik ab und arbeitete als Software-Entwickler und später als IT-Architekt bei IBM. Berufsbegleitend schloss er 2014 seinen Master in Software Engineering ab. Nach einer Zeit bei BCG Platinion wechselte er 2017 zu Bosch in den Bereich Smart City. Seit 2018 gestaltet er als stellvertretender Projediktdirektor im "Economy of Things"-Projekt die Themen Energie und Mobilität.

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