Breaking news
PILNE! Zmiana terminów targów: ENERGETICS 15 grudnia 2020, Warsaw Industry Week 3-5 listopada 2021!

Termin „blockchain” często kojarzony jest z kryptowalutami i wizją praktycznie nieograniczonych zysków. Koniec roku 2017 jako rajd giełdowy bitcoina i innych kryptowalut dla części graczy kojarzyć się będzie z osiągniętymi zyskami, a dla części z poniesionymi stratami – zwłaszcza w obliczu spadków na rynku „crypto” pod koniec roku 2018.

 

mgr inż. Aleksander Babś, Instytut Energetyki oddział Gdańsk

 

Blockchain jako sam mechanizm jest podstawą działania praktycznie wszystkich kryptowalut. Mechanizm ten jednak jest w rzeczywistości zdecentralizowaną i rozproszoną bazą danych, składowaną na wielu węzłach jednocześnie, synchronizowanych za pomocą zaawansowanych algorytmów, minimalizujących szansę nadużyć. Do niezaprzeczalnych zalet blockchain zaliczyć należy: bezpieczeństwo, transparentność i jawność informacji składowanych w blokach zawierających zapisy poszczególnych transakcji. Z technicznego punktu widzenia mechanizm taki odpowiada potrzebom wielu procesów biznesowych, będących elementem codziennego życia. Mogą to być zapisy w księgach wieczystych, zapisy finansowe w rejestrach księgowych, kupno-sprzedaż samochodów lub innych dóbr trwałych. Podobny charakter posiada rynek energii elektrycznej, którego uczestnicy w sposób ciągły wymieniają pomiędzy sobą informacje techniczne i finansowe, aby zrealizować swoje cele biznesowe. Rozwój rynku energii – zwłaszcza w zakresie nowych, innowacyjnych usług – wymaga implementacji odpowiednich systemów informatycznych. Rynek energii bezsprzecznie wpływa na rozwój koncepcji takich, jak Big Data czy Internet of Things i kreuje nowe potrzeby w zakresie akwizycji, składowania i przetwarzania danych. Blockchain jest właśnie jednym z mechanizmów, który może stanowić odpowiedź na te wymogi.

bitcoin charts

Źródło: https://coinmarketcap.com/currencies/bitcoin/

 

Poniżej przedstawiono przykładowe obszary obecnego i przyszłego rynku energii, w których blockchain odegrać może znaczącą rolę, przyspieszając jego rozwój.

Świadectwa pochodzenia energii

Jednym z obszarów, w którym blockchain może odgrywać istotną rolę, jest dokumentowanie źródła pochodzenia energii elektrycznej zwane najczęściej Guarantee of Origin (GO) lub Energy Attribute Certificate (EAC). Roczny globalny obrót certyfikatami pochodzenia energii z OZE szacowany jest na blisko 1000 TWh [1], a rynek ten rośnie w tempie 15–20 proc. rocznie. Technicznie nie ma przeszkód by informacje związane z pochodzeniem energii zapisywać w scentralizowanym rejestrze, jednak zastosowanie do tego celu mechanizmu blockchain może przynieść szereg korzyści:

  • Jawny i niczym nieograniczony dostęp do rejestru certyfikatów pochodzenia zapisanych w blockchain zwiększa transparentność całego mechanizmu.
  • Wykorzystane certyfikaty przypisane tokenom można permanentnie skasować (np. poprzez mechanizm token burning), co będzie oznaczało ich „wykorzystanie”.
  • Token reprezentujący określoną ilość energii wygenerowanej w źródle odnawialnym (np. 1 MWh w przypadku EAC) może mieć wartość pieniężną, co dalej będzie stymulowało rozwój rynku certyfikatów pochodzenia energii opartego na blockchain. Tokeny te mogą być wówczas notowane na giełdach wymiany kryptowalut i podlegać regularnej grze rynkowej – jak obecnie ma to miejsce w odniesieniu do „standardowych” certyfikatów pochodzenia [2].

Rozwój mechanizmów blockchain – jak na przykład proponowane w odniesieniu do Ethereum rozszerzenia ERC-721 lub ERC-1155 – umożliwia implementację zaawansowanych mechanizmów obrotu certyfikatami pochodzenia energii, gdzie ich nabywca będzie miał pełen wybór rodzaju takiego certyfikatu w odniesieniu do źródła jego pochodzenia (np. generacja wiatrowa, fotowoltaiczna, biogazowe), regionu pochodzenia (np. produkcja krajowa lub zagraniczna), skali produkcji (np. farma fotowoltaiczna albo prosument), a ich zakup będzie możliwy w określonej proporcji (np. 40 proc. fotowoltaika i 60 proc. biogaz).

Blockchain w klastrach energii

Na rynku praktycznie brak jest oferty w zakresie systemu rozliczeniowego kompleksowo obsługującego tworzące się klastry energii. Typowo, klastry te o „rozmiarze” jednego lub paru stacji WN/SN, obejmują producentów energii przyłączonych do sieci SN, takich jak elektrownie biogazowe, farmy wiatrowe i fotowoltaiczne, prosumentów w sieci nn oraz konsumentów energii – zarówno w sieci SN, jak i nn. Jednym z głównych założeń klastra jest maksymalne wykorzystanie lokalnej generacji energii i lokalnego jej zużycia. Do realizacji tego założenia niezbędny jest system rozliczeniowy – o skali znacznie mniejszej niż system wykorzystywany przez operatorów sieci dystrybucyjnych i firmy obrotu energią elektryczną. Może być to system logicznie wydzielony przez lokalnego OSD i sprzedawcę energii na potrzeby klastra lub specjalizowany system dostosowany do obsługi klastra. Drugie rozwiązanie jest znacznie bardziej elastyczne, gdyż uwzględniać może mechanizmy specyficzne dla klastra, obce masowym systemom rozliczeniowym. Wykorzystanie blockchain w implementacji takiego systemu może przynieść szereg korzyści, a za jego wykorzystaniem przemawiać może mechanizm zwany „Smart Contracts”.

Przyszła ewolucja koncepcji klastra energii, jak na przykład rozwój lokalnych magazynów energii, programów odpowiedzi popytu (ang. Demand Side Response, DSR), a także możliwości w zakresie usług Vehicle to Grid (V2G), wymagać będzie odpowiednich mechanizmów. Uczestnicy klastra w ramach lokalnego rynku energii będą określać parametry cenowe i techniczne oferowanych przez siebie usług, zapisywać je w inteligentnych kontraktach (Smart Contracts), które następnie poprzez mechanizmy dostępne w większości implementacji blockchain (np. Ethereum) będą automatycznie realizowane, wykorzystując interfejsy B2C oraz B2B. Może to być na przykład ograniczenie zużycia energii na określony czas przez jej konsumenta, rozładowanie do sieci magazynu energii, czasowe zwiększenie generacji energii w elektrowni biogazowej lub nawet ograniczenie produkcji energii z farmy wiatrowej w sytuacji, w której jest to konieczne ze względów techniczno-ruchowych. Każda z usług związanych ze zwiększeniem elastyczności działania lokalnego systemu elektroenergetycznego będzie możliwa do odpowiedniego zdefiniowania w ofercie rynkowej odzwierciedlonej w Smart Contracts i zapisana w rozproszonym rejestrze blockchain.

Wymiana energii w model peer-to-peer

Rozwój energetyki prosumenckiej będzie stymulować powstawanie nowych modeli biznesowych o charakterze lokalnym, o malejącej zależności od dużych, scentralizowanych systemów – zarówno energetycznych, jak też rozliczeniowych. Istotny będzie niski próg techniczny i finansowy przy wdrożeniu takich modeli, często opracowanych przez startupy. Jednym z takich modeli, choć obecnie praktycznie nie wspieranym na świecie przez legislację na rynku energii, jest lokalna wymiana energii pomiędzy prosumentami a konsumentami, na przykład w obrębie jednej stacji SN/nn lub grupy takich stacji. Prosumenci z odpowiednio dużymi instalacjami – typowo fotowoltaicznymi – stają się lokalnymi producentami energii, dostarczając ją do konsumentów. Model taki oferuje wiele korzyści, jak na przykład zmniejszenie strat w dostarczaniu energii poprzez jej lokalne wytworzenie i zużycie, możliwość ograniczenia inwestycji w sieć WN/SN, otwiera też rynek na nowe usługi, jak na przykład te związane z lokalnymi, domowymi magazynami energii. Rola operatora sieci dystrybucyjnej koncentruje się w tym scenariuszu na zapewnieniu właściwego funkcjonowania sieci nn, zwłaszcza w zakresie utrzymania niezbędnego poziomu napięć i częstotliwości. Wymiana danych, które są de facto rekordami billingowymi dostarczanymi przez liczniki inteligentne lub dedykowane, niezależne od OSD urządzenia pomiarowe, jest realizowana pomiędzy prosumentami i konsumentami z wykorzystaniem rejestru blockchain. Każdy z uczestników tego mikrorynku energii może za pomocą aplikacji zdecentralizowanej (ang. Distributed Appliaction, DApp) uzyskać do niego dostęp. Pilotażowe wdrożenia systemów rozliczeniowych wykorzystujących model peer-to-peer w wymianie energii są obecnie prowadzone w wielu krajach na świecie [3].

Jeden rachunek

Wraz z rozwojem i dywersyfikacją rynku energii, powstają specjalizowane podmioty oferujące nowe usługi, jak np. ładowanie samochodów elektrycznych, czy też wsparcie w instalacji źródeł mikrogeneracyjnych. Potencjalnie każda z tych usług związanych z miejscem zużycia lub generacji energii będzie rozliczana osobno. I tak klient końcowy, który posiada mieszkanie, działkę z instalacja fotowoltaiczną, a także samochód elektryczny ładowany na płatnych stacjach, będzie otrzymywał trzy różne rachunki do zapłacenia. Z czego dwa będą dotyczyły wyłącznie energii zużytej (do czasu rozpowszechnienia się usług typu Vehicle to Grid), a jeden – energii zużytej pomniejszonej o tę wygenerowaną przez mikroinstalację. Ponadto rachunki te mogą pochodzić od trzech różnych podmiotów. Dla klienta oznacza to dodatkowy czas poświęcony na uregulowanie należności. W takim scenariuszu stworzenie centralnego rejestru rozliczeniowego opartego o blockchain umożliwi agregację wszystkich usług, z których korzysta klient i docelowo przedstawienie jednego wspólnego rachunku z nimi związanego. Rejestr ten – scentralizowany z punktu widzenia klienta – w rzeczywistości jest rozproszony w węzłach sieci blockchain i posiada odpowiednie prawa dostępu umożliwiające zapis rekordów poszczególnym uczestnikom rynku energii. Gdyby także istniała możliwość łącznego rozliczania lokalizacji, w których następuje zużycie energii (np. mieszkanie, stacje ładowania pojazdów elektrycznych) z lokalizacjami, w których energia może być generowana i oddawana do sieci (np. działka z odpowiednio dużą instalacją PV), w okresie rozliczeniowym obejmującym jeden rok kalendarzowy, stanowiłoby to istotną zachętę dla klientów do inwestowania w rozproszone źródła energii.

Podsumowanie

Rozwój energetyki rozproszonej będzie w coraz większym stopniu wykorzystywać innowacyjne mechanizmy techniczne i rynkowe. Odejście od scentralizowanego modelu wielkoskalowej energetyki wydaje się być procesem nieuchronnym, możliwym do zatrzymania jedynie w obliczu radykalnego przełomu w generowaniu czystej energii elektrycznej w praktycznie nieograniczonej ilości, co zapewnić może fuzja termojądrowa.

Blockchain, choć nie pozbawiony wad, jest mechanizmem ułatwiającym tworzenie specjalizowanych, choć wciąż niszowych, systemów dla rozwijającego się w zawrotnym tempie rynku energii. Wprowadzane udoskonalenia, takie jak zwiększenie szybkości transakcji, zmniejszenie wymaganej do ich przetwarzania mocy obliczeniowej w węzłach sieci blockchain, dalsze zwiększanie bezpieczeństwa i niezawodności mechanizmów Proof of Work i Proof of Stake, wpływać będzie na coraz szersze wykorzystanie blockchain jako rozproszonego, wielofunkcyjnego rejestru wykorzystywanego przez systemy i aplikacje znajdujące zastosowanie w codziennym życiu. Z punktu widzenia użytkowników takich systemów i aplikacji najczęściej nie jest istotne gdzie i jak składowane i przetwarzane są ich dane, ale istotne jest ich bezpieczeństwo, szybkość i ciągłość dostępu. Blockchain jest mechanizmem, który posiada te cechy, a implementacja i rozwój ekosystemów energetycznych na nim bazujących przyspiesza każdego dnia.

Bibliografia:
[1] https://www.ecohz.com/news/blockchain-and-energy-tracking/
[2] Tabela. Indicative price ranges across different certificate qualities, geographic origins, project profiles, https://www.ecohz.com/wp-content/uploads/2017/12/A-brief-guide-to-EAC_RE100-2.pdf
[3] https://lo3energy.com, https://www.powerledger.io i wiele innych

 

Artykuł ukazał się w ramach czasopisma "Smart Grids Polska" 1/2019(21).

© Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone.
Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy ARTSMART Izabela Żylińska.

 

Zobacz także: