EP3985600A1 - Verfahren und bilanzierungssystem zum bilanzieren von energieströmen von ihrer erzeugung bei energieerzeugern bis zum verbrauch in fahrzeugen - Google Patents

Verfahren und bilanzierungssystem zum bilanzieren von energieströmen von ihrer erzeugung bei energieerzeugern bis zum verbrauch in fahrzeugen Download PDF

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EP3985600A1
EP3985600A1 EP21198700.3A EP21198700A EP3985600A1 EP 3985600 A1 EP3985600 A1 EP 3985600A1 EP 21198700 A EP21198700 A EP 21198700A EP 3985600 A1 EP3985600 A1 EP 3985600A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy
vehicles
stamp
vehicle
stamps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21198700.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Luca Plewa
Jasper Kammeyer
Hendrik Bröker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3985600A1 publication Critical patent/EP3985600A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q90/00—Systems or methods specially adapted for administrative, commercial, financial, managerial or supervisory purposes, not involving significant data processing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Definitions

  • drives include at least the internal combustion engine (liquid/gaseous), the fuel cell, the battery-electric drive and hybrid combinations of the drives mentioned above. All of these drives use suitable drive energy carriers in different aggregate states according to their requirements.
  • the drive energy carriers are, for example, Otto or diesel fuels, CNG/LNG, fossil/green electricity, hydrogen and derivatives of the aforementioned drive energy carriers.
  • vehicles consume different amounts of the above-mentioned drive energy carriers depending on vehicle-specific properties such as driving resistance, air resistance, weight, design, etc. and the overall efficiency of their drive train.
  • the actual amount of CO2 and pollutant emissions produced is directly related to the drive energy required for locomotion and the type and technical design of the drive. Accurate recording of the vehicle-specific and real energy consumption is therefore a mandatory prerequisite for determining real driving emissions.
  • the real emissions are in turn directly ecologically related to the air quality and the atmospheric climate impact or global warming.
  • CO2 and pollutant emissions are physically and chemically related to the type of drive energy carrier used.
  • CNG methane
  • the origin or production chain of the drive energy sources has a further influence on the actually occurring CO2 emissions.
  • the CO2 emissions that actually occur with drive energy sources are therefore a holistic eco-balance (in English so-called LCA as an abbreviation for life cycle assessment, also life cycle analysis) is described.
  • the so-called “synthetic fuels” or “e-fuels” are generated from electricity, water and CO2 in a large-scale, electrochemical process based on water electrolysis.
  • the "X” stands for either gaseous fuels such as H2, CNG, LNG or liquid fuels such as diesel, petrol, kerosene, etc.
  • waste-to-X the carbon required for fuel production comes from organic residues that absorbed it from the atmosphere as CO2 when it was formed.
  • combustion engines will continue to shape the vehicle population in the years to come. For 2030, more than 75% of existing vehicles in Europe are forecast to have internal combustion engines. With them, almost 80% of the CO2 emissions of the entire vehicle life occur during the use phase, since the combustion of today's energy sources (petrol, diesel, natural gas) causes fossil CO2 emissions.
  • climate-friendly fuels are currently the only way to reduce CO2 emissions.
  • One advantage of climate-friendly fuels in this context is that they can be mixed with fossil fuels. Since the current fuel standards can still be met when mixing, the necessary CO2 reductions in the vehicle population are possible. Therefore, the use of climate-friendly fuels is increasingly being discussed in politics, industry and the public.
  • the balance total stamp is determined and then the total value of the balance transactions is determined for each of the vehicles.
  • the stamps can be recorded digitally in particular.
  • the stamps can be understood as data blocks that contain the respective data, ie the respective identification of the vehicle or energy producer and the amount of energy provided and/or its quality or the amount of energy consumed.
  • Securing the energy provision stamp, the energy consumption stamp and the balance sheet total stamp using cryptographic database technology enables a particularly secure procedure, since on the one hand the stamps are encrypted for their transmission and security and on the other hand the cryptographically secured stamps are not managed by a central authority, but by several Nodes (English "nodes") or computers are distributed on a peer-to-peer network.
  • a continuous, digital recording not only of the energy flows themselves, but also of the associated CO2 and pollutant emissions (as quality) is made possible for the verification of the balances.
  • the balancing is independent of the type of drive energy source provided by the energy producer. Vehicles with different types of drives, such as internal combustion engines and electric motors, can be bundled in a fleet and their energy flows can be balanced using the method according to the invention.
  • a vehicle fleet can be balanced in a holistic and real manner by a specific automobile manufacturer (OEM for short) or a specific automobile brand or, for example, by a fleet operator, such as a company with a vehicle fleet or a car-sharing provider.
  • OEM automobile manufacturer
  • a fleet operator such as a company with a vehicle fleet or a car-sharing provider.
  • the energy consumption stamps can be recorded at specific time intervals or at specific points in time, which can be stored as time stamps, or after specific amounts of energy consumption.
  • a computational check which can be carried out on a computing unit, can then be used to check whether a new energy provision stamp also has to be recorded.
  • the arithmetic check or arithmetic operation can be such that it is checked whether the amount of energy provided according to an energy supply stamp at a time stamp X (for example equal to 1) is greater than the amount of energy consumed according to the energy consumption stamp at a time stamp X (check X: EBS X > EVS X?).
  • the amount of energy consumed is less than the amount of energy provided.
  • the corresponding stamps can be generated by the energy producers or the vehicles in a form standardized for all participants or as a standardized data block or data set.
  • the respective data are stored in standardized positions in such a standardized stamp. If the normalized data block is created as a data table, for example, then the respective identifier can be stored in the first line and the amount of energy can be stored in the second line. Such a standardized stamp can then always be recorded directly.
  • the energy producers and the vehicles to merely generate or transmit the information, for example their identification, the amount of energy and their quality.
  • detecting the stamp also include the production of the stamp, in particular in the standardized form. The information contained in the stamps can then be processed more easily from a technical point of view.
  • the energy producer There is usually an entity between the energy producer and the vehicle that does not necessarily correspond to the energy producer.
  • This entity is the energy provider and can be, for example, the electricity feeder in the case of electricity as the drive energy carrier or the gas station operator in the case of fuel as the drive energy carrier.
  • the energy producer does not just mean the entity of the energy producer, but rather the energy producer and the energy provider, i.e. the entire chain from energy production to energy provision with all entities. Only then can the energy producer according to the invention designate the amount of energy provided and its quality for the energy provision stamp.
  • a distributed ledger technology in particular blockchain architecture, is used as cryptographic database technology.
  • the English-language term “distributed ledger” can be roughly translated to “distributed account books” or “distributed register”.
  • the distributed ledger technology is used for the documentation of certain transactions of the "ledger”. In the present case, the transactions are the transmitted stamps with the information contained therein.
  • any number of copies of the ledger which are in principle equal, are maintained decentrally by different parties at the nodes. Appropriate measures are taken to ensure that new transactions to be added are adopted in all copies of the ledger.
  • the distributed ledger technology does not need a central authority or a central storage. Instead, with distributed ledger technology, the currently valid status of the transaction history of the ledger can be determined using different consensus-building processes.
  • the encryption of the transactions or stamps is achieved using a suitable cryptographic encryption algorithm, for example a Secure Hash Algorithm (SHA).
  • SHA Secure Hash Algorithm
  • the blockchain is a particularly well-known and tried-and-tested architecture of this technology as the transaction history of many cryptocurrencies. Nevertheless, other architectures of distributed ledger technologies can of course also be used in the invention, for example block directed acyclic graphs (blockDAG) or transaction-based directed acyclic graphs (TDAG).
  • blockDAG block directed acyclic graphs
  • TDAG transaction-based directed acyclic graphs
  • the calculated balance sheet total stamp and/or the total value of the balance sheet transactions can be secured using cryptographic database technology.
  • the calculated balance sheet total stamp and the total value of the balance sheet transactions themselves can be secured in the ledger in a tamper-proof manner.
  • the quality of the energy provided includes at least the specific CO2 emissions of the energy provided.
  • this enables a holistic, consistent and auditable balance of the associated CO2 emissions from the energy producers to the vehicles.
  • the amount of energy provided in the energy balance and the amount of energy consumed can be calculated in kWh, for example. In principle, however, balancing according to other or additionally with other qualities is also possible. In any case, a real energy quality balance is made possible.
  • the balance total stamps can indicate the quality of the amount of energy consumed by the vehicle as an absolute value.
  • the quality of the energy provided includes at least one of the type of its energy carrier, a proof of origin of its drive energy carrier and a quantity of pollutant emissions.
  • the quality can also include two or all of the aforementioned elements, including specific CO2 emissions.
  • the type of energy carrier can be, for example, specified as petrol or diesel fuel, CNG/LNG, fossil/green electricity, hydrogen or a derivative of the aforementioned drive energy carriers.
  • the proof of origin can provide information about the production. In the case of electricity, for example, this can be proof of generation from renewable or fossil sources.
  • the amount of energy consumed by the vehicles is determined according to the energy consumption stamp on the basis of a measurement by sensors in at least two system components of the vehicle, the at least two system components from the group of energy storage, Power supply and motor are.
  • the amount of energy consumed in the energy consumption stamp can be determined based on the measurement of sensors in all of the aforementioned modules. Compared to the known measurement of energy consumption in vehicles, such as that which is displayed in the instrument panel, this enables the real energy consumption of the vehicles to be determined as precisely as possible. Because to the desired precise To achieve energy consumption measurement in the vehicle, the signals from individual sensors may not be sufficient.
  • the measurement signals from a number of sensors can be logically linked to one another or fed to further logical or statistical calculation methods that can be executed on a corresponding computer.
  • the measuring system in the vehicle created by connecting the sensors to one another in this way can, if necessary, be calibrated or calibrated in order to achieve a certifiable measuring quality.
  • the sensors should preferably otherwise be equipped with the highest possible accuracy.
  • the sensors in the vehicles differ depending on the type of drive energy carrier used in the vehicle.
  • the system component of the energy store can be designed as a tank or a battery, for example.
  • a filling level sensor that can work, for example, inductively, capacitively, optically, etc., and or alternatively a pressure sensor that can work, for example, inductively, capacitively, etc.
  • a voltage sensor or several voltage sensors can be used in the battery, which measure the electrical internal resistances, are designed as digital multimeters or similar.
  • the system component of the energy supply line can be designed, for example, as a fuel line or power line.
  • Flow sensors which can work mechanically, optically, thermally, etc., for example, can be used in the fuel line.
  • Current sensors which for example work fiber optics or can be designed as Hall sensors, can be used in the power line.
  • the system component of the engine includes the engine and a corresponding engine control system, which, depending on the type of vehicle, can be designed, for example, as a control unit or power electronics. Accordingly, for example, injection quantities, control times, etc. can be recorded or work can be carried out using frequency converters, pulse duration modulation, etc., in order to carry out a measurement on these system components.
  • the amount of energy consumed can also be determined on the basis of a sensor. However, this requires comparatively expensive and repeated calibration and/or calibration of the sensor so that it determines the real energy consumption as precisely as possible. This solution is very expensive.
  • the combination of two sensors is cost-effective since this structure with the two or more sensors is typically already present in vehicles.
  • the vehicles can be equipped with a data transmission system which sends the information or data for the energy consumption stamp or directly the energy consumption stamp to the corresponding accounting system or a local one Submit database system.
  • Any mobile radio standard such as GSM, UMTS, 4G, 5G can be used for radio transmission.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a digital balancing system for balancing energy flows from their generation at energy producers to consumption in vehicles, the digital balancing system having a computing unit and a database system equipped with cryptographic database technology and wherein the digital accounting system is set up to carry out the method according to the first aspect of the invention.
  • the cryptographic database technology or its program can be installed on the database system.
  • the computing unit can be set up to execute the cryptographic database technology or its program, so that the recorded energy supply stamp and the recorded energy consumption stamp and possibly the balance total stamp and the total value of the balance transactions are secured using the cryptographic database technology.
  • the arithmetic unit can be set up to calculate the balance sheet total stamp and add the balance sheet total stamp to the total value of the balance sheet transactions for each vehicle.
  • the arithmetic unit can have one or more computers or CPUs for the aforesaid arithmetic operations.
  • the digital balancing system according to the invention can be connected to data transmission systems of the vehicles and data transmission systems of the energy producers. Such a connection can take place wirelessly, for example by radio.
  • the energy provision stamp and energy consumption stamp can be recorded. If these are recorded as such in a standardized manner, the database system or the cryptographic database technology on it can record them directly. If this is only transmitted as information that still has to be assembled into the respective stamps, the processing unit can be set up to generate the stamps beforehand.
  • the digital balancing system can also include vehicles that can be equipped with the previously presented measuring system, in which the amount of energy consumed is determined according to the energy consumption stamp based on a measurement by sensors in at least two system components of the vehicle.
  • the database system forms a full node and the cryptographic database technology is set up to support at least one light node at at least one independent test center.
  • the digital accounting system can also include this additional light node.
  • the light node at the at least one independent testing body which can be, for example, an external testing company such as TÜV, DEKRA or DNV-GL and/or a public body such as the Federal Office for Agriculture and Food, the Federal Ministry for the Environment or the Federal Ministry of Transport ensures that no changes can be made to the data that has been cryptographically secured by the database technology.
  • the light nodes assume the function of verifying the authenticity or the existence of individual transactions within a hash block of the entire data, i.e. the entire blockchain data chain. They serve as a non-manipulable control sample against subsequent changes to the consolidated data records in the data chain.
  • the digital accounting system is cloud-based. Accordingly, the computing unit and the database system can be run on a cloud.
  • figure 1 shows schematically the life cycle analysis already explained in the introductory part of this description.
  • the consideration of well to tank should also be included and thus an overall balancing of well to wheel including the energy supply and the emissions over the use phase of the vehicles take place.
  • figure 2 shows the sequence of a balancing method as an example for a vehicle 1 in the form of an electric vehicle with a traction battery.
  • a vehicle 1 in the form of an electric vehicle with a traction battery.
  • the vehicles 1 in the fleet can also have different drives that require different drive energy carriers.
  • the electric vehicle needs electricity as a drive energy source to move.
  • This is fed into the power grid by an energy generator 7, which is symbolically represented here by a wind turbine.
  • the electricity generated and fed into the grid has a certain quality.
  • the quality of the energy provided indicates its type. In the present case this is electricity.
  • the quality also includes information on the amount of specific CO2 emissions, the amount of pollutant emissions and a certificate of origin.
  • the proof of origin can, for example, show a proportion of renewable energies, fossil fuel combustion or nuclear power to generate the energy provided.
  • the energy generator 7, which generates and feeds in the electricity is presently assigned unequivocally by an energy generator identification ON. Since only one energy producer 7 is considered here, it receives the energy producer identification EIN1.
  • a digital balancing system 10 which is running cloud-based on a cloud OEM of a vehicle manufacturer, records at a point in time, in this case a first point in time with a time stamp date1, at which an amount of energy from the energy generator 7 with the identifier EIN1 with a designated quality according to the above-mentioned Information has been fed in, an energy supply stamp EBS.
  • the energy provision stamp EBS is the first and is therefore referred to as EBS1. It contains the energy generator identification EIN1, the amount of energy provided, in this case the electricity in an indication of kWh and the quality.
  • the quality is stored in the energy supply stamp EBS1 as proof of origin, as an indication of a quantity of specific CO2 emissions (in tons) and as an indication of a quantity of pollutant emissions.
  • EBS1 The quality is stored in the energy supply stamp EBS1 as proof of origin, as an indication of a quantity of specific CO2 emissions (in tons) and as an indication of a quantity of pollutant emissions.
  • CO2 balance For the sake of simplicity, only one implementation of balancing, for example energy balances or energy consumption (as real consumption in kWh), pollutant emissions or according to another of the quality factors, such as proof of origin, alternatively or are additionally possible.
  • a consumption of the energy or electricity provided by the vehicle 1 is measured.
  • Vehicle 1 has been assigned a vehicle identifier VIN1.
  • the vehicle identification number ie the internationally standardized 17-digit serial number with which a motor vehicle can be clearly identified, can be used as the vehicle identifier.
  • the consumption of the vehicle 1 is recorded as an energy consumption stamp EVS, here as the first energy consumption stamp EVS1, with the vehicle identifier VIN1 and the specification of the energy consumed, here electricity in kWh, by the digital balancing system 10 with the time stamp date1.
  • a balance sheet total stamp BS1 is now calculated, which also contains the vehicle identifier VIN1 and in which the absolute amount of CO2 emissions (and the energy consumption) of the vehicle 1 is stored.
  • the balance sheet total stamp BS1 thus contains the balance sheet total, which is calculated from the energy consumption stamp EVS1 and the energy supply stamp EBS1.
  • the consumption of the amount of energy according to the energy consumption stamp EVS1 is multiplied by the specific CO2 emissions of the energy provided according to the energy supply stamp EBS1 in the present exemplary balancing of the CO2 emissions.
  • a total value of the balance sheet transactions SBT is then determined, in which the balance sheet total stamp BS determined for the vehicle 1 with the vehicle identifier VIN1.
  • the balance totals in the balance total stamps BS for individual time stamps, such as date1 in the present case, are therefore added up in order to determine a total value of the balance transactions SBT, which in this case includes the total CO2 emissions (and the total energy consumption) generated by the consumption of the drive energy carrier of the vehicle 1 represents the life cycle of the vehicle 1 .
  • a cryptographic database technology 13 is based on a database system 12 of the digital accounting system 10 (see 3 ) executed.
  • the cryptographic database technology 13 used here as an example is a distributed ledger technology 13 based on the blockchain architecture 13.
  • the blockchain architecture 13 uses cryptographic encryption, in this case a secure hash algorithm (SHA), for example.
  • SHA secure hash algorithm
  • the energy supply stamp EBS1, the energy consumption stamp EVS1, the balance sheet total stamp BS1 and the total value of the balance transactions SBT are secured with cryptographic encryption by the SHA in the blockchain 13.
  • the cloud OEM of the vehicle manufacturer, on which the digital accounting system 10 is running there is a blockchain full node with the database system 12, on which the entire blockchain data chain with its information is stored.
  • the data block or data record is shown with its designation "Block1", the specification of the vehicle identifier VIN1, the time stamp date1 and its consecutive numbering #1. It contains the energy supply stamp EBS1, the energy consumption stamp EVS1, the balance sheet total stamp BS1 and the total value of the balance transactions SBT, which is formed as the sum of the previous balance sheet total stamp BS of the vehicle 1.
  • a blockchain light node is at least at an external auditing company (PG), which itself has a cloud in which a computer operates the blockchain light node.
  • PG external auditing company
  • further blockchain light nodes can be located at government agencies and/or the energy producers or energy suppliers.
  • a clear, unchangeable cryptographic hash value (e.g. numbers, characters and upper-lower-case-letter sequence) that can be called up again at any time is generated.
  • hash EBS hash EVS
  • hash BS hash SBT certificates
  • hash SBT certificates haveh SBT certificates
  • a hash certificate logbook or a secure transaction history is created in the blockchain 13 to exclude subsequent manipulation and the possibility of auditing all data. All records consolidated over time are stored in a multilateral cloud and blockchain database structure of the accounting system 10 .
  • each data block of the energy provision stamp EBS is completely recorded in the database system 12 with a time stamp (date) as a positive energy input at its specific level and with its specific quality characteristics, and for this arithmetically as a positive logbook entry EIN x, [+] x kWh, [+] x t CO2, [+] etc. logged in.
  • Each data block of the energy consumption stamp EVS is completely recorded in the database system 12 with a time stamp as a negative energy output at its specific level and with its specific quality features and is calculated as a negative logbook entry VIN x, [-] x kWh, [-] x t CO2, [ -] etc. logged in.
  • the new relative balance sheet total BS is calculated.
  • the individual relative BS and absolute SBT change.
  • the SBT is recorded in the database system as a clear, unchangeable data block that can be called up at any time.
  • the cumulative value SBT provides information about the timely absolute energy and CO2 balance of a mode of transport and can be called up at any time via the blockchain in a forgery-proof manner.
  • FIG. 3 shows the already mentioned digital accounting system 10 with its computing unit 11 and its database system 12, which operates as a blockchain full node with the program of the blockchain 13 stored on it.
  • the vehicle 1 shows schematically a vehicle 1 with an internal combustion engine 4 and with a measuring system, which enables a real energy consumption measurement.
  • the vehicle 1 has a sensor 6.1 in its tank 2, a further sensor 6.2 in its tank line 3, a further sensor 6.3 in the internal combustion engine 4 and a further sensor 6.4 in its engine control unit 5.
  • the measuring system is characterized by an evaluation of the sensor signals from all sensors 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 in such a way that an energy consumption that is as exact as possible, ie as close as possible to the real one, is determined.
  • the vehicle 1 can have a data transmission system, not shown, by means of which it transmits the energy consumption measurements, in particular in the form of the energy consumption stamp EVS, to the digital accounting system 10, for example by radio.
  • FIG 5 shows schematically a vehicle 1 with an electric motor 4.
  • the vehicle 1 has four sensors 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, which, however, due to the topology of the vehicle 1, which is designed here as an electric vehicle, in other system components of the vehicle 1, namely the Traction battery 2, the power line 3, the electric motor 4 and the power electronics 5 are located.
  • FIG. 6 shows the calculation logic for calculating the balance sheet total stamp BS in the digital accounting system 10.
  • two energy consumption stamps EVS of the vehicle 1 with the vehicle identifier VIN1 with different time stamps date1, date2 are summed up to form a balance sheet total that is used as a balance sheet total stamp BS together with the EVS and EBS as part of the Distributed Ledger Technology 13 stored.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:(a) Erfassen von Energiebereitstellungsstempeln (EBS) von jedem der Energieerzeuger, welche jeweils eine spezifische Energieerzeugerkennung (EIN) eines der Energieerzeuger enthalten und die für die Fahrzeuge von diesem Energieerzeuger bereitgestellte Energie in ihrer Menge und/oder in ihrer Qualität bezeichnen,(b) Erfassen von Energieverbrauchsstempeln (EVS) von jedem der Fahrzeuge (1), welche jeweils eine spezifische Fahrzeugkennung (VIN) eines der Fahrzeuge (1) enthalten und die von diesem Fahrzeug (1) verbrauchte Energiemenge bezeichnen,(c) Berechnen von Bilanzsummenstempeln (BS) aus den erfassten Energiebereitstellungsstempeln (EBS) und den erfassten Energieverbrauchsstempeln (EVS) für jedes Fahrzeug (1),(d) Sichern der erfassten Energiebereitstellungsstempel (EBS) und der erfassten Energieverbrauchsstempel (EVS) mittels einer kryptographischen Datenbank-Technologie (13), und(e) Aufsummieren der für jedes Fahrzeug (1) berechneten Bilanzsummenstempel (BS) zu einem Summenwert der Bilanztransaktionen (SBT) für jedes der Fahrzeuge (1).

Description

  • Heutzutage sind Fahrzeuge mit unterschiedlichen technischen Antrieben ausgestattet. Zu diesen Antrieben gehören zumindest der Verbrennungsmotor (flüssig/gasförmig), die Brennstoffzelle, der batterieelektrische Antrieb und Hybride-Kombinationen aus den vorher genannten Antrieben. Alle diese Antriebe nutzen entsprechend ihrer Erfordernisse passende Antriebsenergieträger in unterschiedlichen Aggregatzuständen. Die Antriebsenergieträger sind beispielsweise Otto- oder Diesel-Kraftstoffe, CNG/LNG, fossiler/grüner Strom, Wasserstoff und Derivate der vorgenannten Antriebsenergieträger.
  • Im realen Betrieb verbrauchen Fahrzeuge je nach fahrzeugspezifischen Eigenschaften wie Fahrwiderstand, Luftwiderstand, Gewicht, Bauform, usw. sowie der Gesamteffizienz ihres Antriebsstranges unterschiedliche Mengen der vorgenannten Antriebsenergieträger.
  • Die tatsächliche Menge der entstehenden CO2- und Schadstoffemissionen steht in einem direkten physikalischen Zusammenhang mit der für die Fortbewegung erforderlichen Antriebsenergie sowie der Art und technischen Ausführung des Antriebs. Eine genaue Erfassung des fahrzeugspezifischen und realen Energieverbrauchs ist daher eine zwingende Voraussetzung für die Bestimmung der realen Fahremissionen.
  • Die realen Emissionen stehen ihrerseits in einem direkten ökologischen Zusammenhang mit der Luftqualität und der atmosphärischen Klimawirkung bzw. Erderwärmung.
  • Darüber hinaus steht die spezifische Höhe der entstehenden CO2- und Schadstoffemissionen in einem physikalisch-chemischen Zusammenhang mit der Art des eingesetzten Antriebsenergieträgers. Zum Beispiel hat CNG (Methan) als kürzeste Kohlenwasserstoffkette geringere CO2-Emissionswerte als herkömmlicher Otto- oder Diesel-Kraftstoff. Darüber hinaus führt die höhere stoffliche Reinheit von beispielsweise CNG oder synthetischen Flüssigkraftstoffen bei der motorinternen Verbrennung zu geringeren Schadstoffemissionen von beispielsweise Rußpartikeln.
  • Einen weiteren Einfluss auf die tatsächlich entstehenden CO2-Emissionen hat die Herkunft bzw. Erzeugungskette der Antriebsenergieträger (vom Ausgangsrohstoff bis zum Endprodukt). Die tatsächlich entstehenden CO2-Emissionen bei Antriebsenergieträgern werden daher in einer ganzheitlichen Ökobilanz (im Englischen sog. LCA als Abkürzung für Life Cycle Assessment, auch Lebenszyklus-Analyse) beschrieben.
  • Bei Antriebsenergieträgern wird grundsätzlich zwischen Strom und flüssigen/gasförmigen Energieträgern unterschieden. Außerdem können diese Energieträger auf einem fossilen, einem regenerativen oder einem gemischten Herstellungspfad erzeugt werden.
  • Bei den Ausgangsrohstoffen ist zwischen fossilem Ursprung (zumeist Kohle-/Erdölbasis) und nachwachsenden/erneuerbaren Rohstoffen (z. B. Biomasse, Wasser, atm. CO2) zu unterscheiden. Beim Einsatz von Ausgangsstoffen fossilen Ursprungs wird bei der technischen Verbrennung der Antriebsenergieträger fossil gebundener Kohlenstoff in Form von CO2-Emissionen an die Atmosphäre freigegeben. Dadurch erhöht sich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre mit dem damit verbundenen Klimaeffekt. Bei erneuerbaren Energieträgern wird bei der Erzeugung CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen und in dem Energieträger als Kohlenstoff gebunden. Bei der Nutzung dieser Energieträger wird nur so viel CO2 an die Atmosphäre abgegeben, wie vorher im Herstellungsprozess aufgenommen wurde. Die CO2-Bilanz dieser Kraftstoffe ist damit im Idealfall CO2-neutral und die CO2-Konzentration in der Atmosphäre bleibt unbeeinflusst. Gleichzeitig reduzieren die verbesserten Kraftstoffeigenschaften die Stickoxid- und Partikelemissionen der Verbrennungsmotoren. Dadurch wird ein zusätzlicher Beitrag zur Luftreinhaltung in den Städten geleistet. Diese Kraftstoffe werden daher auch als klimafreundliche Kraftstoffe oder sog. "re-Fuels" bezeichnet.
  • Neben der direkten Nutzung von regenerativ erzeugtem Strom, beispielsweise aus Sonnenenergie, Wind- oder Wasserkraft, wird zwischen zwei wesentlichen Herstellpfaden für klimafreundliche Antriebsenergieträger unterschieden.
  • Die sogenannten "synthetischen Kraftstoffe" oder "e-Fuels" (inkl. Wasserstoff) werden aus Strom, Wasser und CO2 in einem großtechnischen, elektrochemischen Prozess auf Basis von Wasser-Elektrolyse erzeugt. In diesem als Power-to-X bezeichneten Prozess steht das "X" wahlweise für gasförmige Kraftstoffe wie H2, CNG, LNG oder flüssige Kraftstoffe wie Diesel, Benzin, Kerosin, usw.
  • Die sogenannten "fortschrittlichen Biokraftstoffe" oder auch "Bio-Fuels" (inkl. Methan) werden aus organischer reststoff-/abfallstämmiger Biomasse ohne Nahrungsmittelkonkurrenz erzeugt, u. a. durch Vergärungs-, Vergasungs- und Pyrolyseverfahren. In diesem als Waste-to-X bezeichneten Prozess stammt der für die Kraftstofferzeugung erforderliche Kohlenstoff aus organischen Reststoffen, die diesen bei ihrer Entstehung als CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen haben.
  • Bisher war die technische Auslegung der Fahrzeugantriebe auf die ausschließliche Nutzung fossiler Antriebsenergieträger ausgerichtet. Dies wurde u. a. durch die aktuellen internationalen Abgasgesetzgebungen mitbestimmt. Diese legen einen "tank to wheel" Bilanzrahmen (auf Deutsch: von Tank bis zum Rad bzw. Bilanzgrenze Fahrzeug) fest. Demzufolge lag der bisherige Fokus entsprechender Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Thema CO2- und Abgasemissionen auf antriebsnahen Themen wie beispielsweise dem technischen Betriebsverhalten (Thermodynamik, Mechanik) oder der internen Verbrennung (Partikel, Stickoxide, sonstige Schadstoffe).
  • Aktuelle gesellschaftliche und wirtschaftspolitische Entwicklungen erweitern den Bilanzrahmen der Betrachtung zukünftiger Antriebe mittelfristig auf "well to wheel" (auf Deutsch: von der Quelle bis zum Rad, inklusive Vorketten der Energieträgererzeugung) und langfristig auf "cradle to grave" (auf Deutsch: vom Ursprung bis zur Entsorgung, inklusive Vorketten, Rohstoffen und Recycling des gesamten Fahrzeuges, LCA). Die vorgenannten Bilanzrahmen werden in der Figur 1 illustriert, die schematisch eine Lebenszyklus-Analyse eines Fahrzeugs darstellt.
  • Viele Chancen für die Etablierung tatsächlich klimawirksamer Ansätze ergeben sich aus dieser signifikanten Erweiterung des Bilanzrahmens, aber auch eine deutliche Steigerung der Komplexität des Gesamtsystems durch Interaktion der Teilsysteme und Sektoren.
  • Gleichzeitig eröffnet diese integrierte technische Systembetrachtung aber viele Chancen für die Umsetzung und Etablierung tatsächlich nachhaltig klimawirksamer Lösungen. Zur Beherrschung der Komplexität des Gesamtsystems und Steuerung der Teilsysteme und Sektoren werden in diesem Zusammenhang neue technische und systematische Lösungsansätze und Anpassung der aktuellen, internationalen Gesetzgebungen erforderlich.
  • Verbrennungsmotoren werden neben der Elektromobilität auch in den nächsten Jahren den Fahrzeugbestand prägen. Für 2030 werden in Europa mehr als 75% der Bestandsfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren prognostiziert. Bei ihnen fallen fast 80% der CO2-Emissionen des gesamten Fahrzeuglebens während der Nutzungsphase an, da die Verbrennung der heutigen Energieträger (Benzin, Diesel, Erdgas) fossile CO2-Emissionen verursacht.
  • Zur angestrebten Erreichung der Pariser Klimaziele 2050 (COP 21) müssen deshalb neben den Neuwagenemissionen die CO2-Emissionen der Bestandsfahrzeuge in Kundenhand reduziert werden. Die Neuwagenemissionen können durch den verstärkten Einsatz effizienterer Antriebe auf Basis erneuerbarer Energieträger (z. B. Elektrifizierung mit erneuerbarem Strom) reduziert werden. Im Fahrzeugbestand sind durch den hohen Anteil von Verbrennungskraftmaschinen klimafreundliche Kraftstoffe die derzeit einzige Möglichkeit zur Reduktion der CO2-Emissionen. Ein Vorteil der klimafreundlichen Kraftstoffe in diesem Zusammenhang ist deren mögliche Beimischung zu fossilen Kraftstoffen. Da die heute gültigen Kraftstoffnormen bei der Beimischung weiterhin eingehalten werden können, sind die erforderlichen CO2-Reduktionen im Fahrzeugbestand möglich. Daher wird der Einsatz klimafreundlicher Kraftstoffe in der Politik, Industrie und Öffentlichkeit verstärkt diskutiert.
  • Im Rahmen der Energie- und Verkehrswende wird eine kontinuierliche Transformation von fossilen zu erneuerbaren Energieträgern erfolgen, siehe oben. Gleichzeitig werden durch die steigenden Herausforderungen und Anforderungen aus der Erreichung der Umwelt- und Klimaziele weiterführende und zusätzliche Gesetze und gesetzliche Vorgaben hinsichtlich der CO2- und Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen und anderen Verkehrsträgern entstehen.
  • Daraus entsteht für Kraftfahrzeuge und Verkehrsträger unmittelbar die zukünftige Anforderung einer eindeutigen und lückenlosen Nachweisführung der Bilanzen für fahrzeugspezifische Energie-, CO2- und Schadstoff-Emissionen.
  • Ausgehend von diesen Entwicklungen ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches, zuverlässiges, transparentes und sicheres Verfahren sowie Bilanzierungssystem zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen bereitzustellen.
  • Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch ein Verfahren zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen nach Anspruch 1 sowie ein Bilanzierungssystem nach Anspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bilanzierungssystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe demnach gelöst durch ein Verfahren zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    • (a) Erfassen von Energiebereitstellungsstempeln von jedem der Energieerzeuger, welche jeweils eine spezifische Energieerzeugerkennung eines der Energieerzeuger enthalten und die für die Fahrzeuge von diesem Energieerzeuger bereitgestellte Energie in ihrer Menge und/oder in ihrer Qualität bezeichnen,
    • (b) Erfassen von Energieverbrauchsstempeln von jedem der Fahrzeuge, welche jeweils eine spezifische Fahrzeugkennung eines der Fahrzeuge enthalten und die von diesem Fahrzeug verbrauchte Energiemenge bezeichnen,
    • (c) Berechnen von Bilanzsummenstempeln aus den erfassten Energiebereitstellungsstempeln und den erfassten Energieverbrauchsstempeln für jedes Fahrzeug,
    • (d) Sichern der erfassten Energiebereitstellungsstempel und der erfassten Energieverbrauchsstempel mittels einer kryptographischen Datenbank-Technologie, und
    • (f) Aufsummieren der für jedes Fahrzeug berechneten Bilanzsummenstempel zu einem Summenwert der Bilanztransaktionen für jedes der Fahrzeuge.
  • Mittels der im erfindungsgemäßen Verfahren erfassten Energiebereitstellungsstempel und Energieverbrauchsstempel werden die Bilanzsummenstempel ermittelt und anschließend der Summenwert der Bilanztransaktionen für jedes der Fahrzeuge bestimmt. Dabei können die Stempel insbesondere digital erfasst werden. Die Stempel können als Datenblöcke verstanden werden, die die jeweiligen Daten, also die jeweilige Kennung von Fahrzeug oder Energieerzeuger und die Menge von bereitgestellter Energie und/oder ihre Qualität oder die Menge von verbrauchter Energie, enthalten. Die Sicherung der Energiebereitstellungsstempel, der Energieverbrauchsstempel und der Bilanzsummenstempel mittels der kryptographischen Datenbank-Technologie ermöglicht dabei ein besonders sicheres Verfahren, da einerseits die Stempel für ihre Übertragung und Sicherung verschlüsselt werden und andererseits die kryptographisch gesicherten Stempel nicht von einer zentralen Autorität verwaltet, sondern über mehrere Knoten (englisch "nodes") bzw. Computern auf einem Peer-to-Peer-Netzwerk verteilt werden. Damit wird eine ganzheitliche Bilanzierung von Energieströmen mit der ihr zugeordneten Qualität von der Erzeugung bei den Energieerzeugern bis hin zu ihrem Verbrauch bei den Fahrzeugen möglich. Eine durchgängige, digitale Erfassung nicht nur der Energieströme an sich, sondern auch der damit einhergehenden CO2- und Schadstoff-Emissionen (als Qualität), wird zur Nachweisführung der Bilanzen ermöglicht. Dabei ist die Bilanzierung unabhängig von der Art des vom Energieerzeuger bereitgestellten Antriebsenergieträgers. Fahrzeuge mit unterschiedlichen Arten von Antrieben, etwa Verbrennungsmotoren und Elektromotoren, können in einer Flotte gebündelt werden und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich ihrer Energieströme bilanziert werden. So kann eine Fahrzeugflotte beispielsweise von einem bestimmten Automobilhersteller (kurz OEM für "Original Equipment Manufacturer" im Englischen) bzw. einer bestimmten Automobilmarke oder beispielsweise eines Flottenbetreibers, etwa eines Unternehmens mit einer Fahrzeugflotte oder eines CarSharing-Anbieters, antriebsunabhängig ganzheitlich und real bilanziert werden.
  • Es kann vorgesehen werden, dass das Erfassen der Energiebereitstellungsstempel von den Energieverbrauchsstempeln abhängig gemacht wird. Beispielsweise können die Energieverbrauchsstempel in bestimmten Zeitabständen oder zu bestimmten Zeitpunkten, die als Zeitstempel gespeichert werden können, oder aber nach bestimmten Energieverbrauchsmengen erfasst werden. Dann kann durch eine rechentechnische Überprüfung, die auf einer Recheneinheit ausgeführt werden kann, geprüft werden, ob auch ein neuer Energiebereitstellungsstempel erfasst werden muss. Die rechentechnische Überprüfung bzw. Rechenoperation kann dergestalt aussehen, dass geprüft wird, ob die bereitgestellte Energiemenge gemäß einem Energiebereitstellungsstempel zu einem Zeitstempel X (beispielsweise gleich 1) größer als die verbrauchte Energiemenge gemäß Energieverbrauchsstempel zu einem Zeitstempel X ist (check X: EBS X > EVS X?). Sofern dies der Fall ist, ist die verbrauchte Energiemenge kleiner als die bereitgestellte Energiemenge. Der Bilanzsummenstempel BS kann berechnet werden, da der verbrauchten Energiemenge eine bereitgestellte Energiemenge mit Qualitätsbezeichnungsmenge zugeordnet werden kann. Falls dies nicht der Fall ist, also die verbrauchte Energiemenge größer als die bereitgestellte Energiemenge ist (EBS X < EVS X), dann wird die Differenz aus der verbrauchten Energiemenge und der bereitgestellten Energiemenge gebildet (EBS X - EVS X = EVS X neu). Der verbrauchten Energiemenge gemäß der Differenzrechnung wurde noch keine bereitgestellte Energiemenge zugeordnet. Damit diese aber für den Bilanzsummenstempel erfassbar wird und langfristig alle Energiemengen bzw. Bilanzsummenstempel in dem Summenwert der Bilanztransaktionen erfasst werden, muss dieser eine bereitgestellte Energiemenge eines neuen Energiebereitstellungsstempels zu einem neuen Zeitstempel Y (beispielsweise gleich 2) zugeordnet werden. Dieser neue Energiebereitstellungsstempel EBS Y wird mit dem Zeitstempel Y versehen und erfasst. Die Erfassung neuer Energieverbrauchsstempel wird fortgesetzt und es wird weiterhin gemäß obiger Rechenoperation, nun als check Y: EBS Y > EVS X neu geprüft, ob ein neuer Energiebereitstellungsstempel erfasst werden muss.
  • Es ist möglich, dass die entsprechenden Stempel von den Energieerzeugern oder den Fahrzeugen in einer für alle Teilnehmer normierten Form bzw. als ein normierter Datenblock bzw. Datensatz erzeugt werden. In einem solchen normierten Stempel sind die jeweiligen Daten an normierten Positionen hinterlegt. Wenn der normierte Datenblock beispielsweise als eine Datentabelle angelegt wird, dann kann beispielsweise in der ersten Zeile die jeweilige Kennung und in der zweiten Zeile die Energiemenge abgespeichert werden. Ein solcher normierter Stempel kann dann stets unmittelbar erfasst werden. Es ist aber auch möglich, dass die Energieerzeuger und die Fahrzeuge lediglich die Informationen erzeugen bzw. übermitteln, also etwa ihre Kennung, die Menge an Energie und ihre Qualität. In diesem Falle kann das Erfassen der Stempel auch das Erzeugen der Stempel, insbesondere in der normierten Form, umfassen. Dann können die in den Stempeln enthaltenen Informationen technisch einfacher verarbeitet werden.
  • Üblicherweise befindet sich zwischen dem Energieerzeuger und dem Fahrzeug eine Entität, die nicht zwangsläufig dem Energieerzeuger entspricht. Diese Entität ist der Energiebereitsteller und kann bei Strom als Antriebsenergieträger beispielsweise der Stromeinspeiser oder bei einem Kraftstoff als Antriebsenergieträger der Tankstellenbetreiber sein. Insoweit wird erfindungsgemäß bei unterschiedlichem Energieerzeuger und Energiebereitsteller unter dem Energieerzeuger jedoch nicht allein die Entität des Energieerzeugers, sondern der Energieerzeuger und der Energiebereitsteller, also die gesamte Kette von Energieerzeugung bis Energiebereitstellung mit sämtlichen Entitäten, verstanden. Erst dadurch kann der erfindungsgemäße Energieerzeuger die Menge der bereitgestellten Energie und ihre Qualität für den Energiebereitstellungsstempel bezeichnen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine Distributed-Ledger-Technologie, insbesondere der Blockchain-Architektur, als kryptographische Datenbank-Technologie verwendet wird. Der englischsprachige Begriff "Distributed Ledger" lässt sich in etwa zu "verteilte Kontobücher" oder "verteiltes Register" übersetzen. Die Distributed-Ledger-Technologie wird für die Dokumentation bestimmter Transaktionen des "Ledgers" benutzt. Vorliegend sind die Transaktionen die übertragenen Stempel mit den darin enthaltenden Informationen. Im Gegensatz zu ansonsten bekannten klassischen Ansätzen, bei denen ein Hauptbuch von einer Instanz verwaltet wird, werden hier dezentral beliebig viele prinzipiell gleichgestellte Kopien des Ledgers von unterschiedlichen Parteien an den Knoten unterhalten. Durch geeignete Maßnahmen wird dafür gesorgt, dass neu hinzuzufügende Transaktionen in allen Kopien des Ledgers übernommen werden. Ferner wird dafür gesorgt, dass es zu einem Konsens über den jeweils aktuellen Stand des Ledgers kommt. Die Distributed-Ledger-Technologie kommt dadurch ohne eine zentrale Autorität oder einen zentralen Speicher aus. Stattdessen kann bei der Distributed-Ledger-Technologie durch unterschiedliche Verfahren der Konsensbildung der aktuell gültige Stand der Transaktionshistorie des Ledgers festgesetzt werden. Die Verschlüsselung der Transaktionen bzw. Stempel wird durch einen geeigneten kryptographischen Verschlüsselungsalgorithmus, beispielsweise einen Secure Hash Algorithm (SHA), englisch für sicherer Hash-Algorithmus, erzielt. Die Blockchain ist eine als Transaktionshistorie vieler Kryptowährungen besonders bekannte und erprobte Architektur dieser Technologie. Gleichwohl sind selbstverständlich auch andere Architekturen von Distributed-Ledger-Technologien bei der Erfindung anwendbar, beispielsweise block directed acyclic graphs (blockDAG) oder transaction-based directed acyclic graphs (TDAG).
  • Es kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass auch die berechneten Bilanzsummenstempel und/oder der Summenwert der Bilanztransaktionen mittels der kryptographischen Datenbank-Technologie gesichert werden. Dadurch können auch die errechneten Bilanzsummenstempel und der Summenwert der Bilanztransaktionen selbst verfälschungssicher in dem Ledger gesichert werden.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die Qualität der bereitgestellten Energie zumindest die spezifischen CO2-Emissionen der bereitgestellten Energie umfasst. Dies ermöglicht zusätzlich zu der Energiebilanzierung eine ganzheitliche, durchgängige und auditierbare Bilanzierung der damit verbundenen CO2-Emissionen von den Energieerzeugern bis zu den Fahrzeugen. Die bereitgestellte Energiemenge in der Energiebilanzierung und die verbrauchte Energiemenge können beispielsweise in kWh gerechnet werden. Grundsätzlich ist aber auch die Bilanzierung auch nach anderen oder zusätzlich mit anderen Qualitäten möglich. In jedem Falle wird eine reale Energie-Qualität-Bilanzierung ermöglicht. Dabei können die Bilanzsummenstempel die Qualität der von dem Fahrzeug verbrauchten Energiemenge als einen absoluten Wert angeben.
  • Vorgesehen sein kann ferner oder alternativ, dass die Qualität der bereitgestellten Energie zumindest eines von der Art seines Energieträgers, einem Herkunftsnachweis seines Antriebsenergieträgers und einer Menge von Schadstoffemissionen umfasst. Insbesondere kann die Qualität auch zwei oder alle der vorgenannten Elemente, also auch der spezifischen CO2-Emissionen, umfassen. Die Art des Energieträgers der Energie kann, wie eingangs erwähnt, beispielsweise die Spezifizierung als Otto- oder Diesel-Kraftstoff, CNG/LNG, fossiler/grüner Strom, Wasserstoff oder ein Derivat der vorgenannten Antriebsenergieträger sein. Der Herkunftsnachweis kann Auskunft über die Erzeugung geben. Bei Strom kann dies beispielsweise der Nachweis der Erzeugung aus erneuerbaren oder fossilen Quellen sein. Durch die Erfassung der Menge von Schadstoffemissionen kann zudem eine ganzheitliche Schadstoffbilanzierung von well to wheel erfolgen.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass die von den Fahrzeugen verbrauchte (streng physikalisch gesehen auch als umgewandelte bezeichenbar) Energiemenge gemäß der Energieverbrauchsstempel auf Basis einer Messung von Sensoren in zumindest zwei Systemkomponenten des Fahrzeugs bestimmt werden, wobei die zumindest zwei Systemkomponenten aus der Gruppe von Energiespeicher, Energiezuleitung und Motor sind. Insbesondere kann die verbrauchte Energiemenge in dem Energieverbrauchsstempel auf Basis der Messung von Sensoren in allen der vorgenannten Modulen bestimmt werden. Dies ermöglicht gegenüber der bekannten Messung von Energieverbräuchen in Fahrzeugen, etwa einer solchen, die im Instrumentenfeld angezeigt wird, eine möglichst genaue Bestimmung eines realen Energieverbrauchs der Fahrzeuge. Denn um die gewünschte präzise Energieverbrauchsmessung im Fahrzeug zu erreichen, reichen gegebenenfalls die Signale einzelner Sensoren nicht aus. In diesem Falle können die Messsignale mehrerer Sensoren, die aus den unterschiedlichen Systemkomponenten stammen können, logisch miteinander verknüpft werden oder weiterführenden logischen oder statistischen Berechnungsmethoden zugeführt werden, die auf einem entsprechenden Computer ausgeführt werden können. Das durch eine derartige Verbindung der Sensoren miteinander geschaffene Messsystem im Fahrzeug kann ggf. kalibriert oder geeicht werden, um eine zertifizierbare Messqualität zu erreichen. Selbstverständlich sollten die Sensoren vorzugsweise ansonsten mit einer möglichst hohen Genauigkeit ausgestattet sein. Die Sensoren in den Fahrzeugen unterscheiden sich dabei je nach Art des im Fahrzeug eingesetzten Antriebsenergieträgers. Die Systemkomponente des Energiespeichers kann beispielsweise, je nach Art des Fahrzeugs, als ein Tank oder eine Batterie ausgebildet sein. In dem Tank kann beispielsweise ein Füllstandssensor, der beispielsweise induktiv, kapazitativ, optisch etc. arbeiten kann, sowie oder alternativ ein Drucksensor, der beispielsweise induktiv, kapazitativ etc. arbeiten kann, verwendet werden. In der Batterie kann beispielsweise ein Spannungssensor oder es können mehrere Spannungssensoren verwendet werden, die die elektrischen Innenwiderstände messen, als Digitalmultimeter ausgebildet sind oder ähnlich. Die Systemkomponente der Energiezuleitung kann, je nach Art des Fahrzeugs, beispielsweise als Kraftstoffleitung oder Stromleitung ausgeführt sein. In der Kraftstoffleitung können Durchflusssensoren, die beispielsweise mechanisch, optisch, thermisch etc. arbeiten können, verwendet werden. In der Stromleitung können Stromsensoren, die beispielsweise fiberoptisch arbeiten oder als Hall-Sonden ausgebildet sein können, verwendet werden. Die Systemkomponente des Motors umfasst im weiteren Sinne den Motor und eine entsprechende Motorsteuerung, welche, je nach Art des Fahrzeugs, beispielsweise als Steuergerät oder Leistungselektronik ausgebildet sein kann. Entsprechend können etwa Einspritzmengen, Steuerzeiten usw. erfasst werden oder mittels Frequenzumrichters, Pulsdauermodulation usw. gearbeitet werden, um eine Messung an dieser Systemkomponente vorzunehmen. Selbstverständlich kann alternativ auch die verbrauchte Energiemenge auf Basis eines Sensors bestimmt werden. Hierzu ist aber eine vergleichsweise teure und wiederholte Eichung und/oder Kalibrierung des Sensors notwendig, damit dieser den realen Energieverbrauch möglichst genau bestimmt. Diese Lösung ist sehr kostenintensiv. Die Kombination aus zwei Sensoren ist hingegen kostengünstig, da diese Struktur mit den zwei oder mehr Sensoren typischerweise in Fahrzeugen bereits gegeben ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Energieverbrauchsstempel mittels Funk erfasst werden. Entsprechend können die Fahrzeuge mit einem Datenübertragungssystem ausgestattet sein, welches die Informationen bzw. Daten für den Energieverbrauchsstempel oder unmittelbar den Energieverbrauchsstempel an das entsprechende Bilanzierungssystem bzw. ein dortiges Datenbanksystem übermitteln. Beliebige Mobilfunkstandards wie GSM, UMTS, 4G, 5G können für die Funkübertragung genutzt werden.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein digitales Bilanzierungssystem zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen, wobei das digitale Bilanzierungssystem eine Recheneinheit und ein Datenbanksystem aufweist, die mit einer kryptographischen Datenkbank-Technologie ausgestattet ist, und wobei das digitale Bilanzierungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet ist.
  • Die kryptographische Datenbank-Technologie bzw. ihr Programm kann auf dem Datenbanksystem installiert sein. Die Recheneinheit kann dazu eingerichtet sein, die kryptographische Datenbank-Technologie bzw. ihr Programm auszuführen, sodass die erfassten Energiebereitstellungsstempel und die erfassten Energieverbrauchsstempel sowie ggf. die Bilanzsummenstempel und der Summenwert der Bilanztransaktionen mittels der kryptographischen Datenbank-Technologie gesichert werden. Ferner kann die Recheneinheit dazu eingerichtet sein, die Bilanzsummenstempel zu berechnen und die Bilanzsummenstempel zu dem Summenwert der Bilanztransaktionen für jedes Fahrzeug aufzusummieren. Die Recheneinheit kann einen oder mehrere Computer bzw. CPUs für die vorgenannten Rechenoperationen aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße digitale Bilanzierungssystem kann mit Datenübertragungssystemen der Fahrzeuge sowie Datenübertragungssystemen der Energieerzeuger verbunden sein. Eine solche Verbindung kann drahtlos, beispielsweise mittels Funk, erfolgen. Dadurch können die Energiebereitstellungsstempel und Energieverbrauchsstempel erfasst werden. Wenn diese als solche normiert erfasst werden, kann das Datenbanksystem bzw. die darauf befindliche kryptographische Datenbank-Technologie diese unmittelbar erfassen. Wenn diese nur als Informationen übertragen werden, die noch zu den jeweiligen Stempeln zusammengesetzt werden müssen, kann die Recheneinheit dazu eingerichtet sein, die Stempel zuvor zu erzeugen. Das digitale Bilanzierungssystem kann im weiteren Sinne auch die Fahrzeuge umfassen, die mit dem zuvor vorgestellten Messsystem ausgestattet sein können, bei dem die verbrauchte Energiemenge gemäß der Energieverbrauchsstempel auf Basis einer Messung von Sensoren in zumindest zwei Systemkomponenten des Fahrzeugs bestimmt werden.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass das Datenbanksystem eine Full-Node bildet und die kryptographische Datenbank-Technologie zur Unterstützung zumindest einer Light-Node bei zumindest einer unabhängigen Prüfstelle eingerichtet ist. Das digitale Bilanzierungssystem kann im weiteren Sinne auch diese weitere Light-Node umfassen. Selbstverständlich sind weitere Light-Nodes auch der Energieerzeuger möglich. Mittels der Light-Node bei der zumindest einen unabhängigen Prüfstelle, die beispielsweise eine externe Prüfgesellschaft wie beispielsweise TÜV, DEKRA oder DNV-GL und/oder eine öffentliche Stelle wie beispielsweise das Bundesamt für Landwirtschaft und Ernährung, das Bundesumweltministerium oder das Bundesverkehrsministerium sein kann, wird gewährleistet, dass keine Änderungen an den einmal von der Datenbank-Technologie kryptographisch gesicherten Daten vorgenommen werden können. Dies funktioniert derart, dass bei der Full-Node (auf Deutsch "vollständiger Knoten") des digitalen Bilanzierungssystems die gesamten Daten, bei einer Blockchain als Datenkette, heruntergeladen und fälschungssicher gespeichert werden. Bei Verschlüsselung mit einem Secure Hash Algorithmus, wie bei einer Blockchain typischerweise verwendet, als kryptographisches Verfahren wird aus den Datensätzen einschließlich der Zeitstempel ein Hash-Wert generiert. Dieser Hash-Wert dient als sog. Identifier-Datensatz zur eindeutigen Identifizierung eines Datensatzes. An den Light-Nodes (auf Deutsch "leichte Knoten") werden nur Teilabschnitte der gesamten Daten, bei einer Blockchain nur die sog. Block-Header der gesamten Blockchain-Datenkette heruntergeladen. Die Light-Nodes übernehmen dabei die Funktion, die Echtheit bzw. die Existenz einzelner Transaktionen innerhalb eines Hash-Blocks der gesamten Daten, also etwa der gesamten Blockchain-Datenkette, zu verifizieren. Sie dienen als nicht-manipulierbares Kontroll-Sample gegenüber nachträglichen Änderungen der konsolidierten Datensätze in der Datenkette.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass das digitale Bilanzierungssystem cloudbasiert ist. Dementsprechend können die Recheneinheit und das Datenbanksystem auf einer Cloud ausgeführt werden.
  • Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figuren hervorgehenden Merkmale können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen jeweils in einer schematischen Ansicht:
    • Fig. 1
    eine Lebenszyklus-Analyse,
    Fig. 2
    einen Ablauf eines Bilanzierungsverfahrens anhand eines Elektrofahrzeugs,-.
    Fig. 3
    das Bilanzierungssystem für das Bilanzierungsverfahren aus Fig. 2,
    Fig. 4
    eine Systemarchitektur eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor,
    Fig. 5
    eine Systemarchitektur eines Elektrofahrzeugs, und
    Fig. 6
    eine Logik zur Berechnung des Bilanzsummenstempels in dem Bilanzierungsverfahren aus Fig. 2.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 6 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Soweit ein Element mehrmals vorhanden ist, wird es fortlaufend nummeriert, wobei die fortlaufende Nummerierung hinter dem Bezugszeichen angeführt und mit einem Punkt von dem Bezugszeichen getrennt wird.
  • Figur 1 zeigt schematisch die bereits in dem einleitenden Teil dieser Beschreibung erläuterte Lebenszyklus-Analyse. Statt einer Bilanzierung allein des Fahrzeugs, also tank to wheel, und damit nur der lokalen Emissionen des Fahrzeugs, soll auch die Betrachtung von well to tank eingeschlossen und damit insgesamt eine Bilanzierung von well to wheel einschließlich der Energieversorgung und der Emissionen über die Nutzungsphase der Fahrzeuge erfolgen.
  • Figur 2 zeigt den Ablauf eines Bilanzierungsverfahrens beispielhaft für ein Fahrzeug 1 in Form eines Elektrofahrzeugs mit einer Traktionsbatterie. Selbstverständlich können mit dem vorgestellten Bilanzierungsverfahren mehrere Fahrzeuge 1, insbesondere eine ganze Flotte betrachtet werden. Auch können die Fahrzeuge 1 der Flotte über unterschiedliche Antriebe verfügen, die verschiedene Antriebsenergieträger benötigen.
  • Das Elektrofahrzeug benötigt zu seiner Fortbewegung Strom als Antriebsenergieträger. Dieses wird durch einen Energieerzeuger 7, der vorliegend symbolisch durch eine Windkraftanlage dargestellt ist, in das Stromnetz eingespeist. Der erzeugte und eingespeiste Strom weist eine gewisse Qualität auf. Grundsätzlich weist die Qualität einer bereitgestellten Energie die Angabe ihrer Art auf. Vorliegend ist dies Strom. Ferner umfasst die Qualität auch die Angabe der Menge der spezifischen CO2-Emissionen, die Menge von Schadstoffemissionen und einen Herkunftsnachweis. Der Herkunftsnachweis kann beispielsweise einen Anteil an erneuerbaren Energien, an fossiler Verbrennung oder Atomkraft zur Erzeugung der bereitgestellten Energie aufweisen. Der Energieerzeuger 7, der den Strom erzeugt und einspeist, wird vorliegend durch eine Energieerzeugerkennung EIN eindeutig zugeordnet. Da vorliegend nur ein Energieerzeuger 7 betrachtet wird, erhält er die Energieerzeugerkennung EIN1.
  • Ein digitales Bilanzierungssystem 10, das cloudbasiert auf einer Cloud OEM eines Fahrzeugherstellers ausgeführt wird, erfasst zu einem Zeitpunkt, vorliegend einem ersten Zeitpunkt mit einem Zeitstempel date1, an dem eine Energiemenge von dem Energieerzeuger 7 mit der Kennung EIN1 mit einer bezeichneten Qualität gemäß der oben aufgeführten Informationen eingespeist worden ist, einen Energiebereitstellungsstempel EBS. Dieser Energiebereitstellungsstempel EBS sei vorliegend der erste und wird daher als EBS1 bezeichnet. Er beinhaltet die Energieerzeugerkennung EIN1, die Menge der bereitgestellten Energie, hier also des Stroms in einer Angabe der kWh und die Qualität. Die Qualität wird in dem Energiebereitstellungsstempel EBS1 als Herkunftsnachweis, als Angabe einer Menge von spezifischen CO2-Emissionen (in Tonnen) und als Angabe einer Menge von Schadstoffemissionen gespeichert. Zur Vereinfachung wird im Folgenden nur eine Durchführung einer CO2-Bilanzierung erläutert, obwohl auch andere Formen der Bilanzierung, beispielsweise der Energiebilanzen bzw. des Energieverbrauchs (als Realverbrauch in kWh), der Schadstoffemissionen oder nach einem anderen der Qualitätsfaktoren, wie beispielsweise Herkunftsnachweis, alternativ oder zusätzlich möglich sind.
  • Hierneben wird ein Verbrauch der bereitgestellten Energie bzw. des Stroms bei dem Fahrzeug 1 gemessen. Dem Fahrzeug 1 wurde eine Fahrzeugkennung VIN1 zugewiesen. Als Fahrzeugkennung kann dabei die Fahrzeug-Identifizierungsnummer, also die international genormte, 17-stellige Seriennummer, mit der ein Kraftfahrzeug eindeutig identifizierbar ist, verwendet werden. Der Verbrauch des Fahrzeugs 1 wird als Energieverbrauchsstempel EVS, hier als erster Energieverbrauchsstempel EVS1, mit der Fahrzeugkennung VIN1 und der Angabe der verbrauchten Energie, hier Strom in kWh, von dem digitalen Bilanzierungssystem 10 mit dem Zeitstempel date1 erfasst.
  • Aus den von dem digitalen Bilanzierungssystem 10 erfassten Energiebereitstellungsstempel EBS1 und Energieverbrauchsstempel EVS1 wird nun ein Bilanzsummenstempel BS1 berechnet, der ebenfalls die Fahrzeugkennung VIN1 beinhaltet und in dem die absolute Menge an CO2-Emissionen (und des Energieverbrauchs) des Fahrzeugs 1 gespeichert wird. Der Bilanzsummenstempel BS1 beinhaltet also die Bilanzsumme, die aus dem Energieverbrauchsstempel EVS1 und dem Energiebereitstellungsstempel EBS1 berechnet wird. Zur Ermittlung der Bilanzsumme für den Bilanzsummenstempel BS1 wird bei der vorliegenden beispielhaften Bilanzierung der CO2-Emissionen der Verbrauch der Energiemenge laut Energieverbrauchsstempel EVS1 mit den spezifischen CO2-Emissionen der bereitgestellten Energie laut dem Energiebereitstellungsstempel EBS1 multipliziert.
  • Anschließend wird schließlich ein Summenwert der Bilanztransaktionen SBT ermittelt, in dem die jeweils für das Fahrzeug 1 mit der Fahrzeugkennung VIN1 ermittelten Bilanzsummenstempel BS. Die Bilanzsummen in den Bilanzsummenstempeln BS für einzelne Zeitstempel, wie vorliegend date1, werden also aufsummiert, um einen Summenwert der Bilanztransaktionen SBT zu ermitteln, der vorliegend die gesamten durch den Verbrauch des Antriebsenergieträgers des Fahrzeugs 1 erzeugten CO2-Emissionen (und den gesamten Energieverbrauch) über den Lebenszyklus des Fahrzeugs 1 wiedergibt.
  • Eine kryptographische Datenbank-Technologie 13 wird auf einem Datenbanksystem 12 des digitalen Bilanzierungssystems 10 (siehe Fig. 3) ausgeführt. Die hier beispielhaft verwendete kryptographische Datenbank-Technologie 13 ist eine Distributed-Ledger-Technologie 13 auf Basis der Blockchain-Architektur 13. Die Blockchain-Architektur 13 verwendet eine kryptographische Verschlüsselung, vorliegend beispielsweise einen Secure Hash Algorithmus (SHA).
  • Wie in der Fig. 2 zu erkennen ist, werden der Energiebereitstellungsstempel EBS1, der Energieverbrauchsstempel EVS1, der Bilanzsummenstempel BS1 und der Summenwert der Bilanztransaktionen SBT bei kryptographischer Verschlüsselung durch den SHA in der Blockchain 13 gesichert. Auf der Cloud OEM des Fahrzeugherstellers, auf dem das digitale Bilanzierungssystem 10 ausgeführt wird, befindet sich mit dem Datenbanksystem 12 ein Blockchain-Full-Node, auf dem die gesamte Blockchain-Datenkette mit ihren Informationen gespeichert wird. Vorliegend ist dabei der Datenblock bzw. Datensatz mit seiner Bezeichnung "Block1", der Angabe der Fahrzeugkennung VIN1, des Zeitstempels date1 und seiner fortlaufenden Nummerierung #1 dargestellt. Er beinhaltet den Energiebereitstellungsstempel EBS1, den Energieverbrauchsstempel EVS1, den Bilanzsummenstempel BS1 und den Summenwert der Bilanztransaktionen SBT, der als Summe der bisherigen Bilanzsummenstempel BS des Fahrzeugs 1 gebildet wird.
  • Eine Blockchain-Light-Node befindet sich zumindest bei einer externen Prüfgesellschaft (PG), die selbst über eine Cloud verfügt, in der ein Computer die Blockchain-Light-Node betreibt. Neben dieser Blockchain-Light-Node bei der externen Prüfgesellschaft oder statt dieser können sich weitere Blockchain-Light-Nodes bei staatlichen Stellen und/oder den Energieerzeugern bzw. Energieversorgern befinden.
  • Zeitgleich mit der Erfassung der Stempel und des Summenwerts der Bilanztransaktionen wird ein eindeutiger, nicht veränderbarer und jederzeit wieder abrufbarer kryptografischer Hash-Wert (z. B. Zahlen, Zeichen und Groß-Klein-Buchstaben Folge) erzeugt. Diese werden als sogenannte Hash-EBS-, Hash-EVS-, Hash-BS- und Hash-SBT-Zertifikate in der Blockchain 13 in der Cloud abgelegt. Bei einer Anforderung an das Datenbanksystem 12 mit einem spezifischen Zeitstempel, wie beispielsweise date1, können somit jederzeit präzise alle verschlüsselten zeitaktuellen oder vergangenen Einzelwerte der Transaktionen sowie die komplementären zeitaktuellen oder vergangenen relativen Bilanzen und absoluten Summen der Bilanztransaktion abgefragt werden. Dies sogt für maximale Transparenz und Sicherheit.
  • In der Blockchain 13 entsteht ein Hash-Zertifikats-Logbuch bzw. eine gesicherte Transaktionshistorie zum Ausschluss von nachträglichen Manipulationen und der Möglichkeit zur Auditierung aller Daten. Alle über die Zeit konsolidierten Datensätze werden in einer multilateralen Cloud- und Blockchain-Datenbankstruktur des Bilanzierungssystems 10 gespeichert.
  • Grundsätzlich wird jeder Datenblock der Energiebereitstellungsstempel EBS vollständig in dem Datenbanksystem 12 mit Zeitstempel (date) als positiver Energieeingang in seiner spezifischen Höhe und mit seinen spezifischen Qualitätsmerkmalen erfasst und dazu rechnerisch als ein Positiv-Logbucheintrag EIN x, [+] x kWh, [+] x t CO2, [+] etc. eingeloggt.
  • Jeder Datenblock der Energieverbrauchsstempel EVS wird vollständig in dem Datenbanksystem 12 mit Zeitstempel als negativer Energieausgang in seiner spezifischen Höhe und mit seinen spezifischen Qualitätsmerkmalen erfasst und dazu rechnerisch als ein Negativ-Logbucheintrag VIN x, [-] x kWh, [-] x t CO2, [-] etc. eingeloggt.
  • Finden Änderungen der Energieeingänge EBS und Energieausgänge EVS statt, wird rechnerisch die neue relative Bilanzsumme BS ermittelt. Die Bestimmung der Bilanzsumme findet nach folgender grundsätzlicher Berechnungslogik statt: Check1 ist EBS 1 > EVS 1?; wenn EBS 1 < EVS 1 dann EBS 1 - EVS 1 = EVS 1 neu, check EBS 2 ≥ EVS 1 neu, so wie bereits weiter oben näher erläutert worden ist. Somit wird sichergestellt, dass langfristig alle Änderungen der Bilanzsumme im Logbuch registriert werden. Alle Änderungen werden permanent rechnerisch zu einem Summenwert der Bilanztransaktionen SBT aufsummiert.
  • Bei neuen Transaktionen mit Zeitstempel im Datenblock-Logbuch ändern sich die einzelnen relativen BS und absoluten SBT. Zeitgleich mit jeder Wertänderung wird der SBT als eindeutiger, unveränderlicher und jederzeit abrufbarer Datenblock im Datenbanksystem erfasst. Der Summenwert SBT gibt Auskunft über die zeitgenaue absolute Energie- und CO2-Bilanz eines Verkehrsträgers und ist über die Blockchain jederzeit fälschungssicher abrufbar.
  • Fig. 3 zeigt das bereits erwähnte digitale Bilanzierungssystem 10 mit seiner Recheneinheit 11 und seinem Datenbanksystem 12, welches als Blockchain-Full-Node mit dem darauf gespeicherten Programm der Blockchain 13 operiert.
  • Fig. 4 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 4 und mit einem Messsystem, welches eine reale Energieverbrauchsmessung ermöglicht. Dazu weist das Fahrzeug 1 einen Sensor 6.1 in seinem Tank 2, einen weiteren Sensor 6.2 in seiner Tankleitung 3, einen weiteren Sensor 6.3 in dem Verbrennungsmotor 4 und einen weiteren Sensor 6.4 in seinem Motorsteuergerät 5 auf. Das Messsystem zeichnet sich durch eine Auswertung der Sensorsignale aus allen Sensoren 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 derart aus, dass ein möglichst exakter, also möglichst nah am realen liegender, Energieverbrauch ermittelt wird. Ferner kann das Fahrzeug 1 ein nicht gezeigtes Datenübertragungssystem aufweisen, mittels dem es, beispielsweise per Funk, die Energieverbrauchsmessungen, insbesondere in Gestalt der Energieverbrauchsstempel EVS, an das digitale Bilanzierungssystem 10 übermittelt.
  • Fig. 5 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem Elektromotor 4. Auch hier verfügt das Fahrzeug 1 beispielhaft über vier Sensoren 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, die allerdings aufgrund der Topologie des hier als Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 1, in anderen Systemkomponenten des Fahrzeugs 1, nämlich der Traktionsbatterie 2, der Stromleitung 3, dem Elektromotor 4 und der Leistungselektronik 5 verortet sind.
  • Fig. 6 zeigt die Berechnungslogik zur Berechnung des Bilanzsummenstempels BS in dem digitalen Bilanzierungssystem 10. Hier werden zwei Energieverbrauchsstempel EVS des Fahrzeugs 1 mit der Fahrzeugkennung VIN1 mit unterschiedlichen Zeitstempeln date1, date2 zu einer Bilanzsumme aufsummiert, die als Bilanzsummenstempel BS zusammen mit den EVS und EBS im Rahmen der Distributed-Ledger-Technologie 13 gespeichert wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Systemkomponente, Energiespeicher, Tank, Batterie
    3
    Systemkomponente, Energiezuleitung, Tankleitung, Stromleitung
    4
    Systemkomponente, Motor, Verbrennungsmotor, Elektromotor
    5
    Systemkomponente, Motor, Motorsteuergerät, Leistungselektronik
    6
    Sensor
    7
    Energieerzeuger
    10
    Digitales Bilanzierungssystem
    11
    Recheneinheit
    12
    Datenbanksystem
    13
    kryptographische Datenbank-Technologie, Distributed-Ledger-Technologie, Blockchain

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    (a) Erfassen von Energiebereitstellungsstempeln (EBS) von jedem der Energieerzeuger, welche jeweils eine spezifische Energieerzeugerkennung (EIN) eines der Energieerzeuger enthalten und die für die Fahrzeuge von diesem Energieerzeuger bereitgestellte Energie in ihrer Menge und/oder in ihrer Qualität bezeichnen,
    (b) Erfassen von Energieverbrauchsstempeln (EVS) von jedem der Fahrzeuge (1), welche jeweils eine spezifische Fahrzeugkennung (VIN) eines der Fahrzeuge (1) enthalten und die von diesem Fahrzeug (1) verbrauchte Energiemenge bezeichnen,
    (c) Berechnen von Bilanzsummenstempeln (BS) aus den erfassten Energiebereitstellungsstempeln (EBS) und den erfassten Energieverbrauchsstempeln (EVS) für jedes Fahrzeug (1),
    (d) Sichern der erfassten Energiebereitstellungsstempel (EBS) und der erfassten Energieverbrauchsstempel (EVS) mittels einer kryptographischen Datenbank-Technologie (13), und
    (e) Aufsummieren der für jedes Fahrzeug (1) berechneten Bilanzsummenstempel (BS) zu einem Summenwert der Bilanztransaktionen (SBT) für jedes der Fahrzeuge (1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Distributed-Ledger-Technologie (13), insbesondere der Blockchain-Architektur, als kryptographische Datenbank-Technologie (13) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei auch die berechneten Bilanzsummenstempel (BS) und/oder der Summenwert der Bilanztransaktionen (SBT) mittels der kryptographischen Datenbank-Technologie (13) gesichert werden.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Qualität der bereitgestellten Energie zumindest die spezifischen CO2-Emissionen der bereitgestellten Energie umfasst.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Qualität der bereitgestellten Energie zumindest eines von der Art seines Antriebsenergieträgers, einem Herkunftsnachweis seines Antriebsenergieträgers und einer Menge von Schadstoffemissionen umfasst.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die von den Fahrzeugen (1) verbrauchte Energiemenge gemäß der Energieverbrauchsstempel (EVS) auf Basis einer Messung von Sensoren (6) in zumindest zwei Systemkomponenten (2, 3, 4, 5) des Fahrzeugs bestimmt werden, wobei die zumindest zwei Systemkomponenten (2, 3, 4, 5) aus der Gruppe von Energiespeicher (2), Energiezuleitung (3) und Motor (4, 5) sind.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Energieverbrauchsstempel (EVS) mittels Funk erfasst werden.
  8. Digitales Bilanzierungssystem (10) zum Bilanzieren von Energieströmen von ihrer Erzeugung bei Energieerzeugern bis zum Verbrauch in Fahrzeugen (1), wobei das digitale Bilanzierungssystem eine Recheneinheit (11) und ein Datenbanksystem (12) aufweist, die mit einer kryptographischen Datenbank-Technologie (13) ausgestattet ist, und wobei das Bilanzierungssystem (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  9. Digitales Bilanzierungssystem (10) nach Anspruch 8, wobei das Datenbanksystem (12) eine Full-Node bildet und die kryptographische Datenbank-Technologie zur Unterstützung zumindest einer Light-Node bei zumindest einer unabhängigen Prüfstelle eingerichtet ist.
  10. Digitales Bilanzierungssystem (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das digitale Bilanzierungssystem (10) cloudbasiert ist.
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