Designing Trust and Verifiability in Digital Energy Systems

Titelangaben

Zwede, Till:
Designing Trust and Verifiability in Digital Energy Systems.
Bayreuth , 2026 . - VII, 97 S.
( Dissertation, 2026 , Universität Bayreuth, Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät)

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Abstract

The renewable energy transition is restructuring electricity systems, necessitating the coordination of many spatially distributed and heterogeneous actors and assets. This coordination requires data sharing to ensure efficient, secure, and sustainable operation. At this scale, actors can no longer trust the data they receive from often unknown counterparties, and manually verifying each sender and datum becomes prohibitively inefficient. Verification must therefore become digital and automatable to scale. While such verifiable data sharing promises to create value through co-creation, the data carrying this value are often sensitive, and disclosure risks loss of control and competitive or privacy-related harm. A data-sharing dilemma results: data create value only once a relying party can establish that they are correct, yet establishing this must not force those who hold the data into indiscriminate disclosure. Positioned at the intersection of Information Systems, Green IS, and Energy Informatics, this dissertation asks how verifiable data sharing and the necessary trustworthy infrastructure can be designed to support value creation in decentralized digital energy systems while addressing privacy concerns and loss-of-control risks. Integrating nine research papers within the Design Science Research paradigm, it addresses a theoretical and design-oriented gap along a single arc: from the value drivers and acceptance requirements that make verifiable data sharing worthwhile, through the design knowledge that realizes it, to the governance conditions under which that knowledge creates value at system scale. The overarching finding is that verifiability is not a substitute for trust but a means of relocating it, from the counterparties an actor shares data with toward the technologies and infrastructures that mediate data sharing. This trust shift recurs across the explanatory and the design argument. On the explanatory side, three value drivers emerge. Technology-enabled data sovereignty reshapes the interplay of trust, control, and perceived risk, enabling control instead of reliance on a counterpart's goodwill. Sustainability data create value through purpose-fit and not availability, and digital verifiability turns a credence attribute into a credibility signal that outperforms third-party certification at the point of choice. Acceptance of these applications turns not on social influence, as in classical acceptance models, but on comprehensibility and trust in technology. On the design side, the dissertation contributes layered design knowledge: it derives generalizable design principles for cross-organizational energy and sustainability data sharing. It then develops a trustworthy infrastructure, the Trust Diamond and its Decentralized Flexibility Provision Architecture, in which revocable delegation substitutes a verifiable data lineage for trust in the intermediary. And it designs mechanisms that render individual claims verifiable under privacy constraints through succinct zero-knowledge proofs and newly developed shielded, fractional non-fungible tokens. The results make data sharing verifiable downstream of measurement but presuppose the truth of the source -- the oracle problem, beyond this dissertation's scope. A capability-oriented rather than technology-deterministic policy perspective completes the arc with the governance conditions for deployment. The dissertation thereby contributes design-oriented knowledge for trustworthy and verifiable data sharing under explicit privacy, control, and governance constraints.

Abstract in weiterer Sprache

Die erneuerbare Energiewende verändert die Struktur der Stromsysteme und erfordert die Koordination zahlreicher räumlich verteilter und heterogener Akteure und Anlagen. Diese Koordination setzt den Austausch von Daten voraus, um einen effizienten, sicheren und nachhaltigen Systembetrieb zu gewährleisten. In dieser Größenordnung können Akteure nicht mehr ohne Weiteres auf die Daten vertrauen, die sie von oftmals unbekannten Gegenparteien erhalten; zugleich ist eine manuelle Überprüfung jedes Absenders und jedes einzelnen Datums mit unverhältnismäßig hohem Aufwand verbunden. Verifikation muss daher digital und automatisierbar werden, um mit der Anzahl der Akteure zu skalieren. Während ein solcher verifizierbarer Datenaustausch Wertschöpfung durch Ko-Kreation verspricht, sind die werttragenden Daten häufig sensibel, und ihre Offenlegung birgt Risiken des Kontrollverlusts sowie wettbewerbsbezogener oder die Privatsphäre betreffender Nachteile. Daraus ergibt sich ein Dilemma des Datenaustauschs: Daten schaffen erst dann Wert, wenn eine Partei, die sich auf sie stützt, deren Korrektheit feststellen kann. Dieser Nachweis darf die Dateninhaber jedoch nicht zu einer unverhältnismäßigen Offenlegung zwingen. An der Schnittstelle von Wirtschaftsinformatik, Green IS und Energieinformatik untersucht diese Dissertation, wie verifizierbarer Datenaustausch und die hierfür erforderliche vertrauenswürdige Infrastruktur gestaltet werden können, um die Wertschöpfung in dezentralen digitalen Energiesystemen zu unterstützen und zugleich Anforderungen an die Privatsphäre sowie Risiken des Kontrollverlusts zu berücksichtigen. Sie integriert neun Forschungsbeiträge im Paradigma der gestaltungsorientierten Forschung (Design Science Research) und adressiert eine theoretische und gestaltungsbezogene Forschungslücke entlang eines durchgängigen Argumentationsbogens: von den Werttreibern und Akzeptanzanforderungen, die verifizierbaren Datenaustausch lohnenswert gestalten, über das zu seiner Umsetzung erforderliche Gestaltungswissen bis hin zu den Governance-Bedingungen, unter denen dieses Wissen auf Systemebene Wert schafft. Die übergreifende Erkenntnis lautet, dass Verifizierbarkeit Vertrauen nicht ersetzt, sondern dessen Verlagerung ermöglicht: weg von den Gegenparteien, mit denen ein Akteur Daten austauscht, hin zu den Technologien und Infrastrukturen, die den Datenaustausch vermitteln. Diese Vertrauensverlagerung zieht sich sowohl durch die erklärenden als auch durch die gestaltungsorientierten Beiträge. Auf der erklärenden Seite treten drei Werttreiber hervor. Technologisch ermöglichte Datensouveränität verändert das Zusammenspiel von Vertrauen, Kontrolle und wahrgenommenem Risiko und ermöglicht Kontrolle anstelle der Abhängigkeit vom Wohlwollen einer Gegenpartei. Nachhaltigkeitsdaten schaffen Wert durch ihre Eignung für den jeweiligen Verwendungszweck und nicht durch ihre bloße Verfügbarkeit. Digitale Verifizierbarkeit wiederum macht aus einer Vertrauenseigenschaft ein Glaubwürdigkeitssignal, das bei der Auswahlentscheidung eine stärkere Wirkung entfaltet als eine Zertifizierung durch Dritte. Die Akzeptanz dieser Anwendungen wird nicht wie in klassischen Akzeptanzmodellen durch sozialen Einfluss bestimmt, sondern durch Verständlichkeit und Vertrauen in die Technologie. Auf der gestaltungsorientierten Seite liefert die Dissertation Gestaltungswissen auf mehreren Ebenen: Sie leitet verallgemeinerbare Gestaltungsprinzipien für den organisationsübergreifenden Austausch von Energie- und Nachhaltigkeitsdaten ab. Darauf aufbauend entwickelt sie mit dem Trust Diamond und der zugehörigen Decentralized Flexibility Provision Architecture eine vertrauenswürdige Infrastruktur, in der widerrufbare Delegation das Vertrauen in den Intermediär durch eine verifizierbare Datenherkunfts- und Verarbeitungskette ersetzt. Darüber hinaus gestaltet sie Mechanismen, die einzelne Aussagen unter Wahrung der Privatsphäre durch kompakte Zero-Knowledge-Beweise und neu entwickelte abgeschirmte, fraktionierte Non-Fungible Tokens verifizierbar machen. Die Ergebnisse ermöglichen einen verifizierbaren Datenaustausch im Anschluss an die Messung, setzen jedoch die Korrektheit der Quelldaten voraus – das Orakelproblem liegt außerhalb des Untersuchungsrahmens dieser Dissertation. Eine funktionsorientierte statt technologiedeterministische Perspektive auf die Politikgestaltung vervollständigt den Argumentationsbogen um die Governance-Bedingungen für den praktischen Einsatz. Damit trägt die Dissertation gestaltungsorientiertes Wissen für einen vertrauenswürdigen und verifizierbaren Datenaustausch unter expliziten Anforderungen an den Schutz der Privatsphäre, die Kontrolle und die Governance bei.