Förderung digitalen Vertrauens im grünen Wasserstoffmarkt

Grüner Wasserstoff hat sich zu einem zentralen Element globaler Dekarbonisierungsstrategien entwickelt, da er eine klimaneutrale Alternative zu fossilen Brennstoffen in schwer zu dekarbonisierenden Industriezweigen wie der Stahl-, Zement- und Chemieindustrie bietet [1, 2]. Sein großflächiger Einsatz gilt als entscheidend für die Erreichung der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen, wie beispielsweise des SDG 7 („Bezahlbare und saubere Energie“) und des SDG 13 („Maßnahmen zum Klimaschutz“) [3, 4].

Trotz dieser Dynamik befindet sich der Wasserstoffmarkt nach wie vor in einem frühen Entwicklungsstadium und ist durch erhebliche technologische, organisatorische und institutionelle Unsicherheiten gekennzeichnet. Eine zentrale Herausforderung ergibt sich aus der Notwendigkeit, Wasserstoffproduktionskapazitäten, Transportinfrastruktur und industrielle Nachfrage gleichzeitig auszubauen, was zu einem erheblichen Koordinationsdilemma führt [5].

Diese Problematik wird durch die heterogene Struktur des Wasserstoffmarkts weiter verkompliziert, in der die Akteure häufig weder über organisationsübergreifende Vorbeziehungen noch über Erfahrungen innerhalb der sich entwickelnden Marktstrukturen verfügen [5]. Gleichzeitig erfordert eine koordinierte Marktentwicklung den Austausch sensibler technischer und betrieblicher Informationen sowie die Abstimmung von Entscheidungen zwischen geografisch verstreuten Akteuren, die unter technologischer und marktbezogener Unsicherheit agieren, was eine effektive Zusammenarbeit besonders erschwert [2, 5]. Schließlich schränken fragmentierte internationale Regulierungsrahmen und divergierende Zertifizierungsansätze die Transparenz hinsichtlich der Kohlenstoffintensität und der Herkunft von Wasserstoff ein [1, 6].

Zusammengenommen tragen diese Bedingungen zu erheblichen Wissenslücken und erhöhter Marktunsicherheit entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette bei. Unter solchen Umständen erweist sich Vertrauen als entscheidender Mechanismus, der die Koordination, Zusammenarbeit und den Informationsaustausch erleichtert, während es gleichzeitig opportunistisches Verhalten eindämmt und den Aufbau stabiler, langfristiger Beziehungen zwischen den Organisationen fördert [7–10]. Folglich stellt der Aufbau von Vertrauen einen entscheidenden Erfolgsfaktor für den effektiven Ausbau und die langfristige Entwicklung des Wasserstoffmarkts dar [11].

Da die Akteure in Wasserstoff-Wertschöpfungsketten geografisch verstreut sind und zunehmend auf digitale Koordination und Datenaustausch angewiesen sind, spielen Informationssysteme (IS) wie Kommunikationsplattformen, Digitale Zwillinge und Blockchain-basierte Systeme eine zunehmend zentrale Rolle bei der Vermittlung und Förderung von Vertrauen in dynamischen Wertschöpfungssystemen [12, 13]. Während sich frühere Forschungsarbeiten zwar mit dem Vertrauen in bestimmte IS befasst haben [z. B. 14], ist das Wissen darüber, wie Vertrauen durch IS aufgebaut wird, nach wie vor fragmentiert. Bestehende Studien konzentrieren sich in der Regel auf einzelne Tools oder Kontexte, was es schwierig macht, zu beurteilen, welche Arten von Vertrauen durch welche IS und über welche Mechanismen unterstützt werden. Ein systematisches Verständnis ist jedoch unerlässlich, um vertrauensbasierte organisationsübergreifende Zusammenarbeit in dynamischen Wertschöpfungssystemen gezielt zu gestalten und zu steuern.

Die vorliegende Studie schließt diese Lücke durch eine systematische Überprüfung vertrauensbildender IS und die Beantwortung von drei Forschungsfragen:

• RQ1: Welche Kategorien von IS wurden als Vertrauensförderer in organisationsübergreifenden Beziehungen und in welchen Kontexten untersucht?
• RQ2: Welche Vertrauensformen unterstützen diese IS und über welche digitalen Vertrauensmechanismen geschieht dies?
• RQ3: Welche IS und digitalen Vertrauensmechanismen lassen sich auf den entstehenden Wasserstoffmarkt übertragen?

Durch die Untersuchung dieser Fragen trägt die Studie zu einem kohärenten theoretischen Verständnis von digitalem Vertrauen bei und liefert praktische Leitlinien für die Gestaltung von IS, die die Zusammenarbeit in entstehenden Märkten unterstützen.

Digitales Vertrauen als Motor dynamischer Wertschöpfung

Vertrauen ist ein grundlegendes Konzept in verschiedenen Forschungsdisziplinen und wird gemeinhin definiert als die zuversichtlichen Erwartungen eines Vertrauenden und dessen Bereitschaft, gegenüber einem Vertrauensempfänger Verletzlichkeit zu akzeptieren [15]. In Geschäftsbeziehungen fördert Vertrauen die Kommunikation, verringert Unsicherheit, verbessert die Koordination und senkt Transaktionskosten [10, 16]. Diese Aspekte sind in unsicheren und komplexen Marktumfeldern wie dem aufstrebenden Wasserstoffsektor besonders entscheidend.

In der bisherigen Forschung wird Vertrauen als multidimensionales Konstrukt konzeptualisiert, das je nach seinen zugrunde liegenden Quellen und Mechanismen unterschiedliche Formen annehmen kann. Nach Rousseau et al. [15] lassen sich drei Formen unterscheiden: (1) kalkulatives Vertrauen, das aus rationalen Abwägungen von Kosten und Nutzen entsteht und sich auf glaubwürdige Informationen, Transparenz, Reputation, Überwachung und Sanktionsmechanismen stützt; (2) relationales Vertrauen, das sich durch wiederholte Interaktionen entwickelt und auf gegenseitiger Identifikation, Vertrautheit, Zuverlässigkeit und gutem Willen beruht; (3) institutionelles Vertrauen, das auf einer unpersönlichen Ebene wirkt, wird durch formelle und informelle Vereinbarungen ermöglicht, die Unsicherheit über zwischenmenschliche Beziehungen hinaus verringern, beispielsweise durch Normen, Organisationsstrukturen und rechtliche Rahmenbedingungen.

In zunehmend digitalisierten und global verteilten Wertschöpfungssystemen lässt sich Vertrauen nicht mehr ausschließlich durch direkte persönliche Interaktion oder stabile institutionelle Rahmenbedingungen aufbauen. Stattdessen basiert die Vertrauensbildung zunehmend auf IS, die Interaktionen über organisatorische und geografische Grenzen hinweg vermitteln. Während sich die IS-Forschung traditionell auf das Vertrauen in IS konzentriert hat, fungieren digitale Technologien zunehmend als Vermittler von Vertrauen, indem sie Interaktion, Informationsaustausch, Koordination und die Durchsetzung von Regeln gestalten [17, 18]. Dieser Wandel unterstreicht die Notwendigkeit, Vertrauen durch IS zu untersuchen und die Mechanismen zu verstehen, durch die IS verschiedene Formen des Vertrauens in interorganisationalen Beziehungen ermöglichen [19].

Systematische Analyse kontextübergreifender digitaler Vertrauensmechanismen

Um Studien zu identifizieren, die sich mit vertrauensbildenden IS in zwischenorganisationalen Beziehungen befassen, führten wir eine systematische Literaturrecherche nach Webster und Watson [20] durch. Wir durchsuchten Scopus, Web of Science und die AIS eLibrary nach peer-reviewten Zeitschriftenartikeln und Konferenzbeiträgen in englischer Sprache unter Verwendung einer titelbasierten Stichwortsuche zu den Themen Vertrauen und IS. Die erste Suche ergab 242 Publikationen, von denen nach Entfernung von Duplikaten 179 übrigblieben. Eine anschließende Sichtung von Titeln, Abstracts und Volltexten, ergänzt durch Vorwärts- und Rückwärtssuchen, führte zu einer endgültigen Stichprobe von 19 relevanten Studien.

Es wurden nur Studien einbezogen, die IS als Mediatoren von Vertrauen konzeptualisierten. Studien, die sich ausschließlich auf Umfragen oder Experimente konzentrierten, ohne Vertrauensmechanismen explizit zu analysieren, sowie solche, die sich auf B2C- und E-Commerce-Kontexte beschränkten, wurden ausgeschlossen. Die relativ kleine Stichprobe deutet auf einen fragmentierten Wissensstand hin, was die Relevanz einer Zusammenführung bestehender Erkenntnisse zu einem kohärenten konzeptionellen Rahmen weiter unterstreicht. Bild 1 fasst den Rechercheprozess zusammen.

Die Analyse zeigt eine Vielzahl unterschiedlicher IS-Typen auf, die vertrauensbildendes Potenzial aufweisen, darunter Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), Blockchain- und Internet-of-Things (IoT)-basierte Lösungen sowie kryptografische Technologien. Zusammen unterstützen diese Systeme alle drei Vertrauensformen in Rousseaus Rahmenwerk, oft in hybriden Kombinationen und durch unterschiedliche Mechanismen. Bild 2 bietet einen Überblick über die identifizierten IS-Typen, geordnet nach den von ihnen unterstützten Vertrauensformen.

Relationales Vertrauen wird in erster Linie durch IKT-Tools wie E-Mail, Chat, Videokonferenzen, soziale Medien, Wikis und Blogs unterstützt. Studien zu virtuellen Teams, globaler Softwareentwicklung und dezentralen Designteams zeigen, dass diese Systeme Vertrauen durch drei digitale Vertrauensmechanismen fördern: (1) Kommunikation und Interaktion schaffen einen gemeinsamen Kontext und reduzieren Missverständnisse; (2) Vertrautheit und emotionale Nähe entwickeln sich durch digitale soziale Interaktion und persönliche Signale; (3) kollektives Lernen und Wissensaustausch unterstützen die Koordination und Konfliktlösung.

Relationales und kalkulatives Vertrauen – basierend auf rationalen Abwägungen von Kosten und Nutzen – werden gleichzeitig durch branchenspezifische Plattformen für Datenaustausch und Buchführung unterstützt. Diese Systeme verbessern Transparenz und Informationssymmetrie durch offene Daten und Monitoring (kalkulativ) und fördern gleichzeitig Koordination und Zusammenarbeit (relational). Visualisierungstools, die Kooperationsprofile in verteilten Teams darstellen, erhöhen das Bewusstsein (relational) für Aktivitäten, Verfügbarkeit und Fachwissen und ermöglichen so eine zeitnahe Koordination sowie klarere Erwartungen (kalkulativ).

Rein kalkulatives Vertrauen wird durch IS gestützt, die Vorhersehbarkeit und Risikobewertung verbessern. Digitale Sharing-Plattformen wie Uber und eBay nutzen Reputationsmechanismen, um Zuverlässigkeit in aufgabenspezifischen Interaktionen zu signalisieren. Entscheidungsunterstützungssysteme stärken kalkulatives Vertrauen, indem sie genaue, vergleichbare Daten und analytisch generierte Entscheidungsalternativen bereitstellen und dadurch die Genauigkeit und Vorhersagbarkeit von Entscheidungen erhöhen.

Die Blockchain-Technologie wurde in verschiedenen Kontexten umfassend untersucht und unterstützt sowohl kalkulatives als auch institutionelles Vertrauen, das auf formalisierten Regeln, Prozessen und Absicherungsmechanismen beruht. Sie fördert Vertrauen durch die Verbesserung von Transparenz und Informationssymmetrie, die Gewährleistung von Integrität und Unveränderlichkeit und die Ermöglichung von automatisierter Compliance durch kryptografische Validierung, selbstausführende Smart Contracts und manipulationssichere Aufzeichnungen. Diese Merkmale erhöhen sowohl die Berechenbarkeit von Interaktionen (kalkulativ) als auch die Einhaltung technologisch durchgesetzter Regeln (institutionell). In Kombination mit IoT-Technologien stärken diese IS das Vertrauen zusätzlich, indem sie durch automatisierte Datenerfassung und datengesteuerte Qualitätssicherung eine Automatisierung und Überwachung in Echtzeit ermöglichen und so Unsicherheiten in dynamischen Wertschöpfungssystemen verringern.

Institutionelles Vertrauen wird darüber hinaus durch IS gestärkt, die Governance- und Compliance-Mechanismen integrieren. Plattformen zur Datenerfassung, -verwaltung und -weitergabe fördern institutionelles Vertrauen durch transparente, regel- und rollenbasierte Daten-Governance und Zugriffskontrolle, die auf ausgehandelten Eigentumsrechten an Daten und informierter Einwilligung beruhen. Darüber hinaus verbessern Rückverfolgbarkeit und Feedback-Mechanismen die Rechenschaftspflicht, indem sie das Bewusstsein für Datenmanagementpraktiken schärfen. Technologien zur Stärkung von Datenschutz und Datenintegrität, wie selbstsouveräne Identität, differenzielle Privatsphäre, vollständig homomorphe Verschlüsselung, vertrauenswürdige Ausführungsumgebungen und sichere Mehrparteienberechnung, dienen als zentrale Wegbereiter für institutionelles Vertrauen, indem sie überprüfbare Identitäten, Datenvertraulichkeit und strenge Zweckbindung gewährleisten. Dadurch ermöglichen sie Zusammenarbeit, ohne sensible Daten offenzulegen.

Potenziale vertrauensbildender Informationssysteme für den Wasserstoffmarkt

Die identifizierten Arten von IS und Vertrauensmechanismen bilden eine solide Grundlage für den Aufbau von Vertrauen im Wasserstoffsektor, der durch starke gegenseitige Abhängigkeiten, hohe Unsicherheit sowie heterogene, unerfahrene Akteure gekennzeichnet ist [2, 5]. Die Zuordnung der identifizierten Herausforderungen zu entsprechenden Vertrauensanforderungen, Vertrauensmechanismen und unterstützenden IS bietet eine vielversprechende Grundlage für die Bewältigung dieser Probleme und die Beschleunigung des Marktaufbaus. Bild 3 fasst diese Zusammenhänge zusammen.

Wie oben dargelegt, liegt eine zentrale Herausforderung beim Ausbau des Wasserstoffmarktes in der gleichzeitigen Entwicklung von Produktionskapazitäten, Infrastruktur und Nachfrage, was ein hohes Maß an relationalem und kalkulativem Vertrauen erfordert. Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette müssen transparent kommunizieren, voneinander abhängige Aktivitäten koordinieren, Erwartungen aufeinander abstimmen und unter unsicheren Bedingungen fundierte Entscheidungen treffen. In diesem Zusammenhang können IS wie IKT-Lösungen, Plattformen zum Datenaustausch, Systeme zur Visualisierung der Zusammenarbeit und Entscheidungsunterstützungssysteme die koordinierte Entwicklung miteinander vernetzter Wertschöpfungskettensegmente erleichtern.

Gleichzeitig ist der Wasserstoffmarkt von heterogenen Akteuren geprägt, denen es oft an bestehenden Beziehungen und Markterfahrung mangelt. Die Stärkung von relationalem und kalkulativem Vertrauen durch IKT-Lösungen und Datenaustauschplattformen kann daher dazu beitragen, mangelnde Vertrautheit, Wissenslücken und die Unreife des Marktes zu mindern. Dies lässt sich erreichen, indem Kommunikation erleichtert, emotionale Nähe und gegenseitiges Bewusstsein gefördert sowie kollektives Lernen und Informationssymmetrie ermöglicht werden.

Der Austausch sensibler technischer und betrieblicher Daten stellt eine zusätzliche Herausforderung dar, da eine koordinierte Marktentwicklung von Transparenz über Organisationsgrenzen hinweg abhängt. IS wie Datenerfassungs- und -verwaltungssysteme, Lösungen für selbstsouveräne Identität und Mechanismen der differenziellen Privatsphäre können das institutionelle Vertrauen stärken, indem sie eine sichere Datenverwaltung, kontrolliertes Zugriffsmanagement, Rückverfolgbarkeit und Datenschutz ermöglichen.

Schließlich verstärken fragmentierte regulatorische Rahmenbedingungen und begrenzte Transparenz hinsichtlich der Herkunft von Wasserstoff und der Zertifizierungsmechanismen die Unsicherheit auf dem Wasserstoffmarkt zusätzlich. Insbesondere hat sich die Kombination aus Blockchain-Technologie und IoT-Sensoren als vielversprechender Ansatz zur Zertifizierung von grünem Wasserstoff herausgestellt, was in der aktuellen Literatur hervorgehoben wird [39]. Durch die Ermöglichung transparenter, unveränderlicher Dokumentation, automatisierter Compliance und Echtzeitüberwachung reduzieren diese Technologien Unsicherheiten und stärken das Vertrauen in die klimaneutrale Wasserstoffproduktion.

Perspektiven für die zukünftige Forschung

Diese Studie treibt Theorie und Praxis voran, indem sie vertrauensbildende Formen von IS systematisch identifiziert, diese nach etablierten Vertrauensformen kategorisiert und die digitalen Mechanismen erläutert, durch die Vertrauen in verschiedenen Kontexten gefördert wird. Theoretisch leistet sie einen Beitrag zur Literatur über Vertrauen und IS, indem sie IS als aktive Vermittler der Vertrauensbildung und nicht lediglich als Objekte des Vertrauens konzeptualisiert. Durch die Zusammenführung fragmentierter Forschungsergebnisse und die Integration von Vertrauensformen, digitalen Mechanismen und Anwendungskontexten bietet sie einen kohärenten Rahmen für das Verständnis von Vertrauen als strukturierendes Element der Koordination in global verteilten, dynamischen Wertschöpfungssystemen.

Die Ergebnisse bieten zudem Orientierungshilfen für Praktiker und politische Entscheidungsträger, die die Zusammenarbeit in nachhaltigen Energiemärkten fördern wollen. Indem die Studie verdeutlicht, wie verschiedene Kategorien von IS unter unterschiedlichen Bedingungen spezifische Vertrauensformen unterstützen, liefert sie Informationen für Entscheidungen hinsichtlich der Gestaltung, Umsetzung und Steuerung digitaler Infrastrukturen, die vertrauensbasierte Zusammenarbeit, Resilienz und langfristige Tragfähigkeit im aufstrebenden Wasserstoffmarkt fördern.

Diese Studie unterliegt mehreren Limitationen, die zugleich vielversprechende Ansätze für zukünftige Forschung eröffnen. Erstens beschränkt sich die Analyse auf IS, die bereits in früheren wissenschaftlichen Studien untersucht wurden, und lässt daher möglicherweise neu entstehende oder praxisorientierte IS wie Marktsimulationstools, Digitale Zwillinge oder experimentelle Koordinationsplattformen außer Acht, obwohl diese für die Vertrauensbildung potenziell relevant sein könnten. Zweitens enthält die Studie als konzeptionelle Synthese keine primären empirischen Daten und kann daher die Sichtweisen der Praktiker auf vertrauensbezogene Herausforderungen und Anforderungen an IS nicht vollständig erfassen.

Zukünftige Forschungsarbeiten sollten daher weitere bereits im Einsatz oder in der Entwicklung befindliche IS untersuchen. Zudem sollten sie den konzeptionellen Rahmen durch qualitative Ansätze wie Interviews oder Workshops im Wasserstoffsektor ergänzen, um tiefere Einblicke in kontextspezifische Vertrauensherausforderungen zu gewinnen und die Konzeption und Bewertung vertrauensbildender IS zu unterstützen. Solche Arbeiten würden dazu beitragen, die Lücke zwischen theoretischen Rahmenwerken und der praktischen Umsetzung in realen Wertschöpfungskontexten zu schließen und sicherzustellen, dass digitale Infrastrukturen auf die Bedürfnisse des aufstrebenden Wasserstoffmarkts abgestimmt sind.

Diese Forschungsarbeit wurde vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) unter der Fördernummer 02J24A140 unterstützt.

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