Zmiany klimatyczne, choć nie tylko, nadają kierunek gospodarce energetycznej ostatnich lat. Według prognoz większości krajów UE, wykorzystanie węgla spada i będzie spadać. Sprzyja to rozwojowi energetyki pozyskiwanych ze źródeł odnawialnych. Wpływa to na rozbudowę już istniejących sieci oraz wymusza inwestowanie w innowacyjność.
Dlatego powstała nasza seria artykułów o innowacyjności w sektorze energii odnawialnej. W pierwszej kolejności skupimy się na Technologii Blockchain w OZE, którą wyjaśniamy w naszym artykule.
Magazynowanie informacji
Benjamin Franklin, jeden z ojców założycieli Stanów Zjednoczonych, uznawany jest za autora słów: „Trzy osoby są zdolne zachować tajemnicę, o ile dwoje z nich jest martwych”. Faktycznie, obecność pośrednika bardzo komplikuje możliwość utrzymania prywatnych informacji w całkowitym bezpieczeństwie. Nakłada też na nas dodatkowe obowiązki i koszty.
Tymczasem, w naszym życiu zawsze jest ktoś, kto patrzy nam na ręce i ogranicza pole do działalności. Osoba, firma lub instytucja, która monitoruje nasze działania, procesuje, archiwizuje i cieszy się do nich pełnym dostępem. Operacje związane z przepływem finansów czujnie śledzą systemy bankowe, od których jesteśmy dziś całkowicie uzależnieni. To samo dotyczy wszelkich czynności handlowych, gdzie rolę wielkiego brata i regulatora przyjmuje na siebie giełda, ubezpieczyciel czy notariusz.
Chcąc rozliczyć się z kontrahentem, jesteśmy zmuszeni włączać w nasze osobiste sprawy postronnych obserwatorów. Fakt, że są oni powołani do czuwania nad naszym bezpieczeństwem i zobligowani do działania w sztywnych granicach prawa, ale może bez nich również dałoby się zbudować godny zaufania system dwukierunkowej wymiany dóbr i informacji?
W XXI wieku, w obecnych realiach coraz bardziej zaawansowanej technologii, ktoś w końcu zakwestionował konieczność istnienia scentralizowanego nadzoru, który będzie stanowił o zasadach wzajemnej współpracy ponad naszymi głowami.
Technologia Blockchain – wytłumaczona w najprostszych słowach
Historia technologii Blockchain sięga roku 1991. W zamyśle autorów, miała ona służyć jako sposób podpisywania dokumentów cyfrowych, co uniemożliwiałoby ich dalszą edycję lub antydatowanie. Tak ostemplowany dokument miałby trwałe świadectwo autentyczności, dzięki czemu posługiwanie się nim nie wymagałoby już kolejnych etapów jego weryfikacji ani wyznaczania właściwych do tego celu instytucji kontrolnych.
Choć to pierwotne zastosowanie nie znalazło szerokiego odbiorcy, sam pomysł przetrwał w uśpieniu kolejne 20 lat, by odrodzić się w panującej od niedawna erze kryptowalut. Tym razem jednak, Blockchain przybrał rolę wirtualnej księgi, w której można rejestrować rozmaite dane. To swego rodzaju księga przychodów i rozchodów, gdzie gromadzone są kolejne wpisy o dokonywanych transakcjach.
Co najważniejsze, wprowadzenie zmian do raz zarejestrowanej informacji jest w zasadzie niemożliwe. Informacja zapisana w technologii Blockchain ma gwarancję bezpieczeństwa, której nie muszą potwierdzać banki ani notariusze. Wynika to z samej natury działania tego systemu rejestracji danych.
Blockchain, czyli z angielskiego – łańcuch złożony z pojedynczych fragmentów – tzw. bloków. Jeden blok jest niczym kartka papieru formatu A4 – każda pojedyncza strona ma ograniczoną pojemność i mieści określoną liczbę informacji.
Gdy pierwsza się zapełni, kolejne dane trafią na stronę drugą, potem na trzecią… i tak dalej. Tym sposobem obszerna treść z danymi podzieli się na mniejsze, następujące po sobie fragmenty ułożone w odpowiedniej sekwencji. Co sprawia, że tak „zapakowane” dane są nienaruszalne, a przez to odporne na ryzyko fałszerstwa? Konstruując tę wirtualną księgę, zastosowano trzy uzupełniające się wzajemnie rozwiązania techniczne.
Co sprawia, że dane zapisane w technologii Blockchain są bezpieczne?
Po pierwsze, każdy blok opatrzony jest swoim unikalnym numerem „hash”, obliczanym specjalnie dla tego konkretnego bloku i generowanym w oparciu o treści, które taki blok zawiera. Jako że treść zawarta w bloku oraz jego numer „hash” są od siebie wzajemnie zależne, jakakolwiek zmiana danych wewnątrz bloku będzie automatycznie przekładać się na zmianę numeru „hash”. Dla przykładu – blok (fragment szerszego zbioru danych) zawierający listę Twoich transakcji bankowych za miesiąc grudzień 2019 mógłby być opatrzony odpowiadającą mu sekwencją znaków alfanumerycznych: 45hjfresui34jre83fh.
Każdy pojedynczy blok, oprócz swojego numeru „hash”, zawiera też informację o numerze „hash” przypisanym do bloku, który poprzedza go w sekwencji (łańcuchu danych). Jeśli więc listę Twoich transakcji bankowych z listopada 2019 zapisano w osobnym bloku, a ten otrzymał numer „hash” – powiedzmy – abc123def567, to również to oznaczenie będzie zawarte w bloku „grudniowym”.
Takie wsteczne powiązanie kolejnych fragmentów ze sobą sprawia, że chcąc sfałszować jedną daną, musielibyśmy odpowiednio sfałszować miliony innych danych, występujących wcześniej w długim łańcuchu bloków. Próba zmiany treści w ramach danego bloku (co skutkuje zmianą numeru „hash”) wprowadzi niezgodność numerów między sąsiednimi blokami, a brak ciągłości w tym miejscu unieważni wszystkie następujące kolejno fragmenty.
Każdorazowo po utworzeniu nowego bloku, system wymusza kilkuminutową przerwę. Dzięki temu nawet najszybszym komputerom na świecie zmiana całej poprzedzającej sekwencji w łańcuchu zajęłaby mnóstwo czasu. Sam łańcuch z danymi nie jest przez nikogo zarządzany – nie ma nadzorującej go instytucji ze stałą siedzibą.
Każdy użytkownik przechowuje kopię zaszyfrowanych danych u siebie na komputerze i jednocześnie dzieli się nią z pozostałymi. Dodanie nieautoryzowanych danych do łańcucha na jednym koncie wymagałoby więc jednoczesnego wprowadzenia analogicznych poprawek u wszystkich rozsianych po świecie gospodarzy, posiadających identyczną kopię księgi rachunkowej. To praktycznie niewykonalne.
Blockchain a odnawialne źródła energii (OZE)
Nowoczesny rynek zielonej energii od początku swego istnienia stawia na innowacyjne rozwiązania, które burzyły ustalony ład i kierowały ludzką ciekawość poza ramy powszechnie przyjętych zasad. Dlatego też mariaż energetyki opartej na odnawialnych surowcach z przeżywającą właśnie boom popularności technologią Blockchain, wydaje się być naturalnym kierunkiem dla dalszego postępu przedsiębiorczości prosumenckiej.
Jak wykorzystać cyfrowe dobrodziejstwa kojarzone dotąd głównie z branżą finansową, by lepiej służyły interesom gospodarstw domowych, tych przyozdobionych modernistycznym widokiem paneli fotowoltaicznych na dachu?
Pierwszą z potencjalnych zalet działania sieci elektroenergetycznych w ramach technologii Blockchain jest dostęp do wiarygodnych danych publikowanych w czasie rzeczywistym. Informacje są wprowadzane do obiegu w formie całkowicie niezależnej i nie wymagającej dodatkowego uwierzytelnienia. Użytkownicy energii elektrycznej zyskaliby w technologii Blockchain platformę do wymiany danych na temat źródeł z których się zaopatrują. Na podstawie całkowicie jawnych i ogólnie dostępnych informacji, wybór dostawcy energii mógłby być dokonywany bardziej świadomie.
To z kolei wywarłoby presję na spółki energetyczne, których anachroniczny produkt sprzedaży jest coraz bardziej nie opłacalny i nie konkurencyjny względem odnawialnych źródeł energii. Takie rozwiązanie siłą rzeczy promowałoby pośrednio czystą energię, która – jako ta atrakcyjniejsza – pojawiałyby się w jednym zestawieniu z energią pochodzącą ze spalania węgla.
Dodatkowo, prosument zaopatrzony w informacje na temat aktualnej wartości surowca, mógłby upłynnić zmagazynowaną porcję energii poza siecią, w odpowiednim dla siebie momencie, np. sprzedać ją spółce, która właśnie zmaga się z awarią i ma chwilowo niższe moce przerobowe.
Dynamika popytu i podaży nadążała by tym samym za przepływem gotówki i procesami kształtującymi wysokość cen energii. Użytkownik tradycyjnej energii, mając do wyboru prąd z kilku inteligentnych sieci elektroenergetycznych, podpiętych do systemu Blockchain, mógłby w jednej chwili przełączać się z jednego dostawcy na innego, oferującego korzystniejsze warunki kupna. Kontrakt na dostawę obowiązywałby z chwilą wprowadzenia informacji do rejestru Blockchain, czyli „od zaraz”.
Projekt firmy GridPlus z Teksasu został opracowany by wspomagać podobną działalność. Urządzenie Lattice1 wykorzystuje sztuczną inteligencję, aby w ramach łańcucha Blockchain wyszukiwać najlepsze oferty zakupu energii z danej chwili. Jest ono zdolne, aby bez udziału człowieka w odstępie 15 min przełączać się pomiędzy konkurencyjnymi dostawcami i tym samym obniżać rachunki domowe.
Technologia blockchain to nie tylko wymiana informacji, ale i praktyczne narzędzie do zawierania błyskawicznych transakcji. Stajemy w obliczu sytuacji, gdzie wielu rozproszonych producentów energii ma dostęp do zdecentralizowanej platformy handlowej. Trudno o bardziej dopasowane połączenie. Prosumenci mogliby sami wykreować zamknięty obieg lokalnej gospodarki, w którym realizowano by wymianę środków z całkowitym pominięciem systemu poboru prądu i ciepła w takim kształcie, jaki znamy dzisiaj. Nie byłoby miejsca na wielkie spółki energetyczne, które dyktują warunki sprzedaży, nakładają marże i zawyżają końcowy koszt energii, utrzymując setki potencjalnie zbędnych stanowisk pracy i infrastrukturę, którą z powodzeniem zastąpić mogą domowe instalacje.
Sieć elektroenergetyczna istniałaby w formie połączeń między prosumentami, którzy zawieraliby między sobą umowy o magazynowanie lub sprzedaż wyprodukowanej przez siebie energii.
Takie rozwiązanie przypomina trochę działania piratów internetowych, którzy udostępniają sobie wzajemnie filmy i seriale, pomijając oryginalnego dystrybutora, czyli wielką korporację która arbitralnie ustala cennik za dostęp do mediów. O ile jednak tzw. Torrenty nie są legalnym procederem, tak i tu wymiana energii na poziomie użytkowników końcowych jawi się jako innowacyjne i rewolucyjne rozwiązanie z przyszłości.
Dlaczego to nie stanie się już jutro?
Spółki energetyczne wykorzystujące zalety technologii Blockchain to dziś bardziej wyjątek od reguły, aniżeli reguła. Taka pilotażowa działalność jest póki co domeną niewielkich firm startupowych, które czynią pełną transparentność wiodącym elementem swojej strategii rynkowej.
Odchodzą od stałych cenników i długoterminowych kontraktów na rzecz elastyczności konsumenckiej. Pozwalają dołączać się do sieci i odłączać w czasie rzeczywistym, zgodnie z wahaniami aktualnych ceny energii, udostępniany wszystkim zainteresowanym na żywo.
Wśród przedsiębiorstw korzystających z Blockchain należy wyróżnić estoński WePower, południowoafrykański The Sun Exchange czy amerykański The Brooklyn Microgrid. Ostatnia z przytoczonych firm realizuje ideę, w której transfery energii zachodzą bezpośrednio pomiędzy mieszkańcami lokalnej społeczności na Brooklynie w Nowym Jorku, a każdy uczestnik wymiany bywa w zależności od potrzeb zarówno prosumentem, jak i operatorem sieci.
Mieszkańcy tworzą zamkniętą, samowystarczalną energetycznie wspólnotę – własnymi środkami magazynują nadwyżki, zamiast narażać je na straty podczas wtórnego transferu energii do spółki zewnętrznej.
Współpraca według modelu peer-to-peer zyskuje dzięki technologii Blockchain bezpieczeństwo i gwarancję rzetelności, a nie wymaga angażowania w proces kontrolny osób trzecich. Przy ograniczonym, regionalnym zasięgu działania i profilu odbiorcy dalekim od masowego, firmy związane z Blockchain mogą jednocześnie realizować inwestycje w oparciu o kapitał międzynarodowy, liczony w uniwersalnych kryptowalutach.
Spółka zdecydowana aby dzielić się pełnią swoich informacji musi jednak zgodzić się na to, aby wszystkie dane związane z produkcją energii w jej sieci były jawne, a sam handel przybrał postać bardziej sprzedaży detalicznej niż długoterminowego hurtu. Stąd też to mały i średni biznes jest dziś awangardą blockchainowej rewolucji. Największe światowe korporacje najpewniej dołączą dopiero wtedy, gdy zmusi je rosnąca konkurencja i nie dający się trzymać zbyt długo w ryzach postęp technologiczny.
