Блокчейн в энергетике: как по-новому продавать электричество

Блокчейн в энергетике: как по-новому продавать электричество

Как известно, для майнинга требуется огромное количество энергии. Алгоритм консенсуса Proof-of-Work (PoW), который применяется в Bitcoin и на многих других платформах, может функционировать в ASIC-устройствах только с помощью электричества. Прослеживается односторонняя зависимость — крипто-индустрия нуждается в энергетике. Но это не совсем так, ведь блокчейн может полностью изменить структуру энергетического рынка, удешевить стоимость тарифов и убрать посредников в сети.

Для чего использовать блокчейн в традиционной энергетике

Первый случай передачи энергии с помощью блокчейна был зафиксирован в 2016 году, когда один житель Бруклина продал излишки возобновляемой энергии своему соседу с помощью смарт-контракта на Ethereum. После этого многие западные энергетические компании заинтересовались данной технологией. За период со второго квартала 2017 года по март текущего года в энерго-проекты, основанные на блокчейне, было привлечено более $300 миллионов.

Международные энергетические компании разрабатывают проекты, которые в будущем объединят всех потребителей в одну сеть — децентрализованную систему. С помощью смарт-контрактов упростится существующая многоуровневая система, состоящая из производителей электроэнергии, операторов распределительных сетей, операторов-учетчиков, поставщика платежных банковских услуг, трейдеров и самих потребителей. Все транзакции по получению и оплате энергии будут выполняться непосредственно в сети, объединяющей равноправных участников — производителей энергии и потребителя. Благодаря этому электричество станет дешевым.

Кроме того, все сделки станут открытыми. Люди не смогут просрочить платеж за потребление энергии — смарт-контракт будет контролировать исполнение всех транзакций. Система сама заплатит за себя, то есть спишет столько криптовалюты, сколько потребуется за совершение сделки по передаче энергии.

Модели транзакций на блокчейне основаны на том, что вся электроэнергия, поставляемая в электросети, может быть четко отнесена на счета конкретных потребителей в кратчайший промежуток времени. Это означает, что расчет за всю произведенную и потребленную электроэнергию может быть очень точно произведен по переменным ценам. Электричество будет по-прежнему поступать к конечному потребителю непосредственно от ближайшего производителя электроэнергии. База данных, претерпевшая существенное усовершенствование, позволит точно «настроить» операции в сети как на уровне распределения, так и на уровне передачи электроэнергии. Упрощенный процесс взаиморасчетов приведет к снижению объема балансирующей энергии, на который участникам рынка выставляются счета.

Благодаря блокчейну все потоки электроэнергии обеспечатся защитой от постороннего вмешательства. Это позволит сертифицировать электричество, проверять квоты на допустимые выбросы, количество которых регулируется законом. Децентрализованная технология функционирует как база данных о транзакциях, построенная на принципе распределенного реестра, поэтому с помощью блокчейна можно создать универсальный архив для хранения всех данных по выставленным счетам за электроэнергию. Потребители получат расширенные возможности контроля в отношении своих договоров на электроснабжение, а также данных о потреблении электроэнергии. Все записи будут храниться в открытом доступе в блокчейн-реестре, который отрегулирует все вопросы прав собственности и текущее состояние активов — умных интернет-вещей.

Что потребуется для блокчейн-энергетики

Новую технологическую систему целесообразно сочетать с другой инновационной идеей. Поэтому блокчейн-технологию лучше всего применять в тех установках, которые генерируют «зеленую», то есть экологически чистую и неисчерпаемую по человеческим меркам энергию солнца, ветра, луны, воды, гейзеров и так далее. Для адаптации ВИЭ в повседневную жизнь требуется автоматизация системы с помощью специального оборудования нового типа.

Необходимые компоненты энергосистемы на основе блокчейна:

Умный дом — высокотехнологичная система, позволяющая объединить все коммуникации в одну и поставить ее под управление искусственного интеллекта, программируемого и настраиваемого под все потребности и пожелания хозяина.

Умный счетчик — прибор учета электроэнергии с функцией дистанционной передачи данных. Все показания по расходам автоматически снимаются самой системой, затем информация передается на главный сервер. После повсеместного внедрения системы умных счетчиков блокчейн станет инструментом считывания показаний счетчиков и предоставления информации для подготовки счетов за электроэнергию. Ключевым аспектом здесь являются расширенные возможности контроля, которые получат потребители в отношении своих договоров на электроснабжение, а также данных о потреблении электроэнергии. В ЕС поставлена задача — добиться того, чтобы к 2020 году не менее чем у 80 % потребителей были установлены «умные счетчики».

Сенсорная технология — устройства, которые реагируют на прикосновение. В блокчейн-энергосистеме это необходимо для выполнения всех операций по регулированию процессов.

Умные приложения для смартфонов — программы, с помощью которых будет осуществляться контроль и передача энергии. Потребителям нужны автоматизированные программные решения для удобства управления всей системой.

Энерго-проекты, основанные на блокчейне

За период с 2016 года по сегодняшний день в сфере энергетики было создано более 40 блокчейн-проектов, над стартапами по использованию смарт-контрактов работает 120 энергетических компаний во многих странах мира. Приведем примеры первых реализаций идей.

Первый проект на блокчейне в истории энергетики — Brooklyn Microgrid. Разрабатывается компаниями LO3 Energy и ConsenSys. Цель проекта — протестировать, как можно использовать смарт-контракты в проведении операций по продаже электроэнергии от солнечных батарей между соседями. Технология строится на базе Ethereum.

«Все проекты, над которыми мы работаем, четко сфокусированы на появлении распределенной экономики, концепции Peer-to-peer (P2P), на распределении и децентрализации активов в сообществах, руках людей, новой экономики будущего», — говорит сооснователь LO3 Лоуренс Орсини.

Фотоэлектрические энергетические системы, установленные на крышах пяти зданий, участвующих в местном проекте, преобразуют солнечную энергию в электроэнергию. Все объемы электроэнергии, которые не используются непосредственно самими зданиями, продаются пяти соседним домохозяйствам. Все здания объединены в традиционную электросеть, а управление транзакциями и хранение данных о них осуществляется с использованием централизованной блокчейн-системы.

Много стартапов по введению смарт-контрактов в энергетику развивается в Германии. Немецкие компании-первопроходцы Slock.it и RWE запустили два проекта, направленных на упрощение системы подзарядки электромобилей. С помощью построения простой модели выставления счетов устранится основной барьер, препятствующий в настоящее время массовому принятию пользователями концепции электромобильности.

«RWE и Slock.it представляет блокчейн как неотъемлемую часть новой серии технологий. Вместе мы изучаем трансформацию электрических транспортных средств с помощью оптимизации транзакции от человека к машинам Machine-to-machine (M2M)», — объясняет суть проекта основатель и главный операционный директор Стефан Туаль.

То есть, если водители будут иметь доступ к станциям подзарядки электромобильного транспорта практически в любом месте, то технология станет общеприменимой. Это упростит систему выставления счетов на станциях подзарядки, расположенных в общедоступных местах. Водитель электромобиля может припарковать электромобиль и уйти по своим делам, в это время машина самостоятельно зарегистрируется в системе станции подзарядки и начнет автоматически заряжаться. После того как водитель уедет с парковки, станция подзарядки выставит счет за потребленную электроэнергию.

Блок­чейн может по­мочь привычным для понимания энер­ге­ти­че­ским ком­па­ни­ям. Когда правительство Японии разрешило розничным продавцам продавать избытки «зеленой» энергии, число клиентов энергетической компании Tokyo Electric Power упало на 15%. Поэтому крупнейший поставщик инвестировал в блокчейн-проект Electron, который давно рекламирует преимущества использования технологии блокчейн для модернизации инфраструктуры энергетической отрасли с целью эффективного разделения мощности с большой экономией средств.

«На этапе трансформации возобновляемой энергии миллионы новых активов будут объединяться в энергетические сети на уровне передачи и на распределении. Существует огромная потребность в создании надежной общей инфраструктуры, которая может идентифицировать и записывать свойства этих активов», — поделился своим видением применения блокчейна генеральный директор Electron Пол Эллис.

Используя Ethereum, проект Electron продемонстрировал платформу, имитирующую данные из 53 миллионов точек измерения в отдельных домах от 60 поставщиков энергии, и доказал, что переключатели поставщика энергии могут быть выполнены в 20 раз быстрее, чем текущие скорости коммутации.

Российские ученые на базе Уральского федерального университета в Екатеринбурге в рамках стартапа-акселератора GenerationS разрабатывают умную блокчейн-платформу NS, которая позволит снизить расход электроэнергии. Система сама будет фиксировать все данные по объемам производства энергии и потребления и автоматически выставлять счета.

«Решения, которые сможет предложить платформа, затрагивают не только сегмент конечных потребителей электроэнергии, будь то домохозяйства или более крупные участники, но и производителей и регуляторов. Использование закрытого блокчейна устраняет необходимость в таких посредниках, и взаиморасчеты между поставщиками электроэнергии и ее производителями производятся напрямую», — говорит основатель проекта Ян Койфманн.

Данная разработка уже прошла несколько этапов экспертного отбора и вошла в число участников акселерационной программы трека Power&Energy стартап-акселератора GenerationS от Российской венчурной компании.

Итог

Несмотря на активный и идейный, быстро развивающийся рынок электроэнергетических стартапов, все же существуют некоторые проблемы по внедрению блокчейна в жизнь потребителей.

Во-первых, отсутствие технологической базы в виде солнечных батарей, ветряных мельниц и других приборов генерирования энергии не позволит преобразовать природные потоки для нужд обывателей. Когда в каждом доме появятся новые технологии, тогда люди смогут использовать блокчейн для собственных целей.

Во-вторых, из-за неопределенного юридического статуса всей крипто-индустрии государственные энергетические компании не могут в полной мере реализовать проекты, основанные на смарт-контрактах в связи с возрастающими репутационными рисками, сбоями в системе, гарантиями работы и прочими аспектами, которые могут повлиять на функционирование электросетей.

В-третьих, блокчейн-проекты пока находятся в зачаточном состоянии, поэтому конечное использование технологии может отличаться от нынешних экспериментов применения. Никто не может гарантировать реализацию проектов именно в той форме, в которой они задумываются. Если сфера будет работать на устранение этих аспектов, то вся энергетическая система мира перейдет на новый эволюционный уровень своего развития.

Блокчейн и электроэнергетика

Привет, в данной статье я попытаюсь популярно описать, почему применение блокчейна в электроэнергетике назрело, и почему в некоторых странах этот кейс активно продвигается.
Все данные, на которых я основывал свои суждения, я брал из открытых источников. Я допускаю их неточную интерпретацию и с удовольствием восприму возражения или уточнения. Так что не стесняйтесь — пишите комментарии.

Часть первая. Пара слов о нём самом.

О блокчейне… Реальных кейсов применения (кроме криптовалюты) которые прошли бы испытание боем можно сосчитать на пальцах одной руки. Криптовалюта это тот пример, когда индустрия выросла настолько (общая капитализация по данным coinmarketcap.com составляет более $200млрд), что госсектор и крупные корпорации просто не могут игнорировать эту тему. И на волне хайпа криптовалют растет значимость и самой технологии распределенного реестра. Укрепилось понятие смарт-контрактов, возникают такие дисциплины как аудит смарт-контрактов, развиваются смежные технологии и технические и аппаратные средства, обеспечивающие поддержку этой темы.

Системы, куда инноваторы предлагают внедрить технологию распределенного реестра имеют одну общую характеристику. Эта система должна состоять из множества однородных элементов с ограниченным количеством ролей. Например, продавец-покупатель, поставщик-потребитель. Причем число элементов в каждой роли может быть сколь угодно большое. Основные бенефиты от использования этой технологии такие:

1. Повышение доверия между участниками в полностью недоверенной среде.
2. Минимальный порог вхождения
3. Возможность масштабироваться по мере развития бизнеса, то есть проблема роста сведена к минимуму

1. Какого уровня охвата систему мы хотим делать? Сайт для друзей для взаиморасчетов? Город? Страна? Весь мир?
2. Как завоевать доверие у клиентов?

Ответ на второй вопрос также очень сложный, так как ничто кроме твоего имени и репутации не позволит тебе завоевать доверие у твоих клиентов.

Блокчейн позволяет более простым и изящным способом решить обе эти задачи.

1. Не надо задумываться о масштабе. Подумай исключительно о бизнес-логике. Какие роли должны быть в твоей системе? Какие у них сценарии? И запрограммируй их в смарт-контракте.
2. Не надо задумываться об уровне доверия. Доверие обеспечивает сама технология.

Часть вторая. Электроэнергетика

Особенность рынка

Ключевой особенностью рынка электроэнергии является прежде всего тот факт, что электроэнергию как товар нельзя (читай — сложно) хранить в промышленных масштабах.

Такие проекты конечно же есть. Например, гидроаккумулирующие электростанции существуют и развиваются с самого начала электрификации земли.

Но только вот почему-то единственная в нашей стране Загорская ГАЭС работает судя по всему в убыток и не ощущает поддержки со стороны рынка (источник).

Таким образом задача участников рынка заключается в том, чтобы научиться потреблять ровно столько электроэнергии сколько вырабатывается. А вернее — наоборот, на определенный период времени надо выработать в идеале ровно столько сколько будет потреблено.

Здесь t — это период времени, в пределах которого мы рассматриваем производство и потребление. Общая задача — свести DELTA_t к нулевому показателю.

Посмотрим отчет Администратора Торговой Системы (это организация в РФ, которая занимается регулированием рынка электроэнергии), например за 2017й год. Отношение спроса к предложению на Рынке на Сутки Вперед (про РСВ — позже) составляет от 86,4% (европейская зона, июль) до 94,5% (сибирь, апрель). То есть в среднем потери электроэнергии (та самая DELTA_t) составляют около 10%. Если говорить в абсолютных цифрах, то по данным МинЭнерго потери в РФ за 2017й год составили около 14 млрд кВтч. Сколько это в деньгах?…

Классические механизмы

В текущем энергетическом рынке сформированы следующие принципы, направленную на минимизацию потерь:

1. Наряду с торговлей непосредственно электроэнергией осуществляется торговля мощностями. Что позволяет потребителям быть уверенными в том, что условно завтра в условной розетке нужное напряжение будет.
2. Необходимо уметь планировать потребление электроэнергии. То есть каждый покупатель подключенный тем или иным образом к электросети, должен отправлять заявки на определенный объем электроэнергии, который он собирается потратить в следующий отчетный период. У нас сразу в голове рождается картинка в виде какой-то информационной системы куда каждый потребитель должен раз в… (месяц, неделю, день?) вносить план потребления. Согласитесь — это выглядит нереалистично. Я лично не могу себя заставить 25го числа каждого месяца просто снять показания счетчика. А тут надо думать, считать, планировать. А потом еще этот план исполнять!
3. Последний ключевой механизм — это введение штрафных санкций за потребление сверх нормы. Ну блин — это уже слишком!

Структура рынка в РФ

Для реализации данных ключевых принципов рынок РФ разделен на 2 части: оптовый (далее ОРЭМ) и розничный.

Оптовый рынок состоит из порядка 600 участников. Порог вхождения в оптовый рынок дорогой и туда имеет смысл входить только крупным предприятиям, энергосбытовым компаниям и крупным поставщикам и импортерам.

Все три вышеописанных ключевых принципа реализуются именно на оптовом рынке. В рознице планирования нет. За население страны его осуществляет энергосбытовая компания на основании информации о числе подключенных абонентов и их ежемесячном расходе планах подключения новых домов и т.д… Естественно, ей приходится закладывать в план больше на случай непредсказуемых пиков, что естественно сказывается на цене на электроэнергию в большую сторону.

Конкретно, процесс выглядит следующим образом:

• Порог вхождения в оптовый рынок крайне высокий и его осилить под силу только крупным предприятиям;
• Торги электроэнергией осуществляются на так называемом Рынке на Сутки Вперед;
• Потребители должны в соответствии с “Регламентом допуска к торговой системе оптового рынка электроэнергии” подать заявку на потребление через специализированное ПО “АРМ Участника ОРЭМ”
• Заявка описывает почасовой план потребления энергии.
• По итогам заявок на потребления формируются заявки на поставку электроэнергии и формируется итоговая цена
• Кроме активностей на РСВ участники могут заключать Прямые Договора друг с другом.
• Также вводится такое понятие как Балансирующий рынок, на котором фиксируются обязательства по итогам торгов и с учетом реальных мощностей.
• За потребление сверх лимита указанного в заявке в отношении потребителей вводятся штрафные санкции;

И что не так то?

Процесс может быть сейчас (по сравнению с нулевыми, когда рынок зарождался) максимально автоматизирован, но тем не менее предполагает человеческое участие, что сильно ограничивает возможности по

а) сокращению цикла планирования и
б) по масштабовированию.

С этим и связано ограниченное число участников ОРЭМ. Ну и также с ограничением единой информационной системы, где обрабатываются заявки. Систему на 1000 участников сделать и поддерживать проще нежели систему массового обслуживания сотни миллионов и более абонентов.

Еще раз подчеркну, что планирование на сутки и крупными порциями приводит к излишним потерям.

И еще один недостаток текущей системы — сложность ввода в систему мелких владельцев непостоянных источников энергии: солнечных батарей и ветряных установок. Птицы и червяки, … уж простите 🙁

Что же делать?

Очевидно, что эту проблему можно решить с помощью системы, удовлетворяющей следующим условиям:

1. Возможность выполнения планирования потребления и поставки на микроуровне (мелким участникам мелкими порциями). Это позволит снизить цену на электроэнергию для конечного потребителя за счет отсутствия тех самых перестраховок и позволит ввести “в дело” мелких поставщиков электроэнергии (в том числе владельцев электромобилей)
2. Возможность сокращения цикла планирования, что позволит снизить вероятность ошибки и последствия ошибки в прогнозе потребления электроэнергии, соответственно снизить штрафные санкции и необходимость существенной перестраховки.
3. Как следствие п.1 и п.2: должна быть обеспечена автоматизация планирования. Ну не будет каждый домовладелец (физлицо) осуществлять ручное планирование своего потребления каждый час. А если доверить это роботу, то планирование можно осуществлять хоть каждую минуту. Алгоритм работы робота может быть чем-то похож на алгоритм прогнозирования колебания графиков на биржах.
4. Возможность горизонтального масштабирования системы с возможностью её опытного внедрения в отдельную коммуну, отдельный регион или даже целую страну.
5. Должно быть обеспечено максимально возможное доверие. Участник системы и сама Система должны проводить взаимную аутентификацию каждой отдельной транзакции. И система должна быть максимально прозрачна для всех участников.

Blockchain HELP!

Блокчейн-платформа как никто другой способна удовлетворить всем указанным требованиям. В первом разделе я объяснил в чем ее преимущество, по сравнению с централизованной системой. Могу повториться: возможность выполнять микротранзакции, неограниченная возможность масштабирования и высокий уровень доверия к системе.

Давайте я просто приведу пару примеров, где блокчейн в электроэнергетике уже в достаточно высокой стадии развития. Не на правах рекламы, просто эти проекты достаточно легко находятся в поисковых системах. А так — в мире уже проходят конференции на тематику именно блокчейна и именно в электроэнергетике.

TenneT

TenneT — голландская энергетическая компания. Контролируется правительством. Примерно в 2017м году стали появляться публикации о старте новых пилотных проектов с внедрением блокчейн-технологии, вот тут есть ряд материалов по этому проекту.

Power Ledger

Австралийский разработчик блокчейн-платформы для торговли электроэнергией. Внедрены около 10 проектов, из которых 3 в Соединенных Штатах, 4 в Австралии.

А что у нас в России?

Посмотрите материалы.
Судя по всему только обрывочные упоминания проблемы использования возобновляемых источников энергии и возможности использования распределенных реестров.

Есть ли у нас примеры кейсов, попытки реализации или хотя бы рассуждения на эту тему?

Добро пожаловать в комментарии…

• блокчейн
• blockchain
• электроэнергетика

Источник https://decenter.org/blokcheyn-v-energetike-kak-po-novomu-prodavat-elektrichestvo/

Источник https://habr.com/ru/articles/461851/