Tehnologija blockchain je še vedno v razvojni fazi in se srečuje s številnimi težavami, kot je omejeno število transakcij, poleg tega so številna vprašanja še vedno odprta zaradi zapletenosti protokolov in izvedb ter pomenijo izziv za raziskovalce, praktike in uporabnike.

Navkljub temu pa se je v zadnjih letih razvilo veliko možnih oblik uporabe te prebojne tehnologije. Eno izmed takšnih področij je tudi uporaba v energetiki pametnih mest, kjer blockchain omogoča neposredno (peer-to-peer) izvajanje in beleženje transakcij (denimo prodaje električne energije). To zahteva shranjevanje vseh transakcij v računalniku, ki je del omrežja, sestavljenega iz dobaviteljev in strank, ki pri tem sodelujejo.

Blockchain sicer v energetski sektor prinaša več možnosti optimizacije z omogočanjem:

1. »peer to peer« trgovanja z energijo: omogoča kupovanje presežkov energije drugih uporabnikov, cilj pa je decentralizacija trga, znižanje transakcijskih stroškov, znižanje cene energije in zaostrovanje tržne konkurence;
2. upravljanja omrežja in celotnega sistema oskrbe z električno energijo: prispeva k shranjevanju električne energije in njeni uporabi za uravnoteženje tržne ponudbe in povpraševanja. S pametnimi pogodbami bi lahko presežek obnovljive energije shranili in uporabili, ko je raven nezadostna;
3. financiranja razvoja obnovljivih virov energije: tehnologija blockchain ponuja privlačne platforme za združevanje povpraševanja po energiji in finančne ponudbe, saj omogoča potencialno nizke transakcijske stroške, učinkovito obdelavo podatkov in zanesljive varnostne funkcije.

Poleg že omenjenih področij optimizacije pa bi lahko tehnologija blockchain imela močan vpliv tudi na procese:

• prodaje in trženja, in sicer se prodajne prakse spreminjajo glede na energetski profil porabnikov, individualne preference in okoljsko ozaveščenost. Blockchain iniciative v kombinaciji s tehnologijami umetne inteligence (AI) in strojnega učenja (ML) lahko identificirajo vzorce porabe energije in tako omogočajo prilagojene dobave energentov;
• električnih vozil (EV); njihova splošna uporaba se lahko doseže le s široko in razvejeno mrežo in dostopom do polnilnih postaj. Danes se srečujemo z vprašanjem, kako poenostaviti obračunavanje na polnilnih postajah. Tehnologija veriženja blokov je lahko ena izmed možnosti (poleg drugih naprednih plačilnih modelov), na podlagi katere bi lahko zasnovali plačilni sistem, po katerem bi vozniki električnih vozil lahko svoje avtomobile samostojno prijavili na polnilno postajo, avtomobil napolnili, polnilna postaja pa bi jim samodejno zaračunala porabljeno elektriko s tehnologijo veriženja blokov.

Skeptiki bi lahko morda ugovarjali, da sta pot in potreben čas, da blockchain preide iz vloge optimiziranja že obstoječih procesov do dejanske disrupcije in neposredne spremembe trga energetike, še dolga in morda celo negotova.

»Poleg primerov uporabe v različnih sektorjih se je potencial blockchaina v energetski industriji šele začel uresničevati, kar kaže vse večje število zagonskih podjetij, pilotov, poskusov in raziskovalnih projektov,« pravi Vlado Šarenac, direktor za področje tehnološkega svetovanja za jugovzhodno Evropo, PwC Slovenija, kjer so na podlagi odziva industrije izredno optimistični in zaznavajo visoko stopnjo zanimanja in odobravanja teh sicer še precej »mladih« in »nerazvitih« pobud.

Raziskava, ki jo je izvedla nemška agencija za energijo (German Energy Agency), stališč odločevalcev o energiji kaže, da jih skoraj 20 odstotkov meni, da tehnologija blockchain spreminja »pravila igre« dobaviteljev energije. Raziskava je temeljila na stališčih 70 vodstvenih delavcev v energetskem sektorju, vključno s komunalnimi podjetji, dobavitelji energije, operaterji omrežij ... Več kot polovica sodelujočih v anketi načrtuje ali je že sprejela pobude za inovacije v okviru tehnologije veriženja blokov. Vse več energetskih podjetij se zanima za raziskovanje možnih koristi tehnologij porazdeljene knjige (DLT) kot tehnologije, ki omogoča nizkoogljični prehod in trajnost.

Pot do splošne uporabe je še dolga

A je pot do dejanske disrupcije in splošne uporabe vseeno še dolga, pravi Šarenac. »Razvoj se začenja z vlogo optimiziranja procesov in počasi s splošnim sprejetjem, odpravo regulativnih, tehnoloških ovir in povečanim pritiskom po dekarbonizaciji gospodarstva bo tovrstna tehnologija tudi v energetiki dosegla visoko raven industrijske uporabe. Disrupcijo sam ne vidim kot akuten proces celovite spremembe trga, saj je to zaradi številnih ovir, s katerimi se tehnologija srečuje, skoraj nemogoče. Disruptivne tehnologije v začetnih fazah namreč odpirajo nove horizonte in začrtajo pot razvoja. Gre za ustvarjanje novih tržnih in vrednostnih mrež, ki s časoma izpodrinejo uveljavljena podjetja, izdelke in zavezništva na trgu. Sam bi poudaril besedo sčasoma, ki je zelo relativna. Pot je začrtana, konsenz obstaja, hitrost pa je odvisna od tehnoloških zmogljivosti, regulativne in politične volje ter drugih dejavnikov, ki jih na žalost ne moremo natančno ovrednotiti.«

Pri kakršnikoli implementaciji tehnologije blockchain bodo imeli ključno vlogo operaterji prenosnih omrežij oziroma sistemski distribucijski operaterji. »Ti so lastniki fizične infrastrukture električnih omrežij in odgovorni za stabilnost sistema. Sistemski operater svoje stroške povrne s pristojbinami za vzdrževanje sistema, hkrati pa bi zagotavljal, da lahko glede na fizične omejitve sistema dejansko pride do decentraliziranega trgovanja z energijo, dogovorjenega med strankama,« pojasni Kristian Klarič iz PwC Slovenija.

»Sistemski operaterji blockchain lahko uporabljajo dvojno: najprej lahko z verigami blokov zabeležijo natančnejšo uporabo svojega omrežja, kar omogoča natančno pobiranje omrežnine, ki ustreza vsaki energetski transakciji. V primeru lokalnih trgov z energijo morajo tarife ali cene, določene v transakcijah P2P, upoštevati stroške omrežja, če se energija prenaša po javnem omrežju. Drugič, lahko uporabijo informacije o enakovrednih transakcijah, zabeležene na verigi blokov, in optimizirajo upravljanje zmogljivosti in tokov moči v svojem omrežju. To bi seveda zahtevalo nove sisteme upravljanja, ki lahko te podatke, zapisane na verigi blokov, uporabljajo v realnem času. Pravzaprav morajo vsi uporabniki sistema, če so povezani z glavnim omrežjem, sodelovati s sistemskimi operaterji in zagotoviti napovedi povpraševanja in oskrbe z energijo. Tega pa zdajšnji sistem ne omogoča,« še doda Klarič.

Pametne energetske mreže in mikroomrežja

Ko govorimo o pametnih energetskih mrežah (Smart Energy Grids) je treba opozoriti na integrirane sisteme, ki bodo omogočali njihovo izvajanje: mikroomrežja. Pametne energetske mreže sestavljajo integrirani sistemi, odporni proti napakam, ki temeljijo na visokem IKT in so sposobni izboljšati kakovost storitev z znižanjem stroškov, izgube virov in minimizacijo negativnega vpliva na okolje. Cilj naj bi bilo izkoriščanje obnovljivih virov energije in sočasno zadovoljevanje povpraševanje porabnikov po energiji, pravita sogovornika.

V tradicionalnih električnih omrežjih se energija običajno od nekaj centralnih generatorjev prenaša do velikega števila omrežij, uporabnikov (odjemalcev). V nasprotju s tem pa pametno omrežje uporablja dvosmerni pretok električne energije in informacij, da bi ustvarilo avtomatizirano električno omrežje in porazdeljeno napredno omrežje za dobavo energije, ki je varno, zanesljivo, odporno, učinkovito in trajnostno.

»Gre ustvarjanje popolnoma avtomatiziranih pametnih pogodb med proizvajalcem energije in odjemalcem, ki neodvisno in varno ureja ponudbo in plačilo. Če kupec ne izvede plačila, inteligentna pogodba samodejno prekine dobavo do prejema plačila,« pojasni Vlado Šarenac iz PwC Slovenija in doda, da »je uporaba tehnologije veriženja blokov v energetiki v primerjavi z drugimi gospodarskimi sektorji sorazmerno majhna in po nekaterih podatkih dosega zgolj triodstotni delež, medtem ko so ti deleži v bančništvu, zavarovalništvu in finančnem sektorju bistveno večji. Vzroke gre po mojem mnenju iskati v dejstvu, da gre pri energetiki in oskrbi z električno energijo (čeprav so tudi v tej panogi precejšnje možnosti uporabe) za kritično infrastrukturo in procese, v okviru katerih so napake in morebitni zapleti, ki jih nove tehnologije še niso sposobne minimizirati do želene ravni, nesprejemljive.«

Doslej se je blockchain v dobavnih energetskih verigah uporabljal predvsem kot način optimizacije zalednih procesov urejanja dokumentacije, obračunavanja porabe in klirinških storitev.

»Celoten proces pridobivanja ogljikovodikov, njihove pretvorbe v uporabno obliko in nato dostave odjemalcem vključuje številne korake in veliko različnih akterjev, od velikih energetskih podjetij do vladnih nadzornikov, posameznih ponudnikov storitev ... Trenutno so sistemi in informacije, ki podpirajo vse te korake, izredno razdrobljeni in zastareli, zaradi česar je skoraj nemogoče dobiti celovit vpogled v dogajanje in podjetjem omogočiti izboljšanje procesov in optimizacijo dobavne verige. Tehnologija blockchain omogoča platforme, delujoče na podlagi že omenjene 'digitalne knjige', ki zagotavlja hitrost in učinkovitost v realnem času, zanesljivost, kar podjetjem omogoča izmenjavo informacij na skupni platformi brez ogrožanja kritičnih poslovnih informacij,« pravi Vlado Šarenac.

Izzivi velike porabe energije in regulativnih okvirjev

Naslednja, ali pa kar ciljna, razvojna stopnja blockchaina je industrijska uporaba. Pri tem seveda trčimo na več izzivov. Najpogosteje omenjen in obravnavan izziv je visoka raven porabe energije, saj je upravljanje podatkov prek verige blokov energetsko intenziven proces. Več kot je udeležencev v verigi blokov, več energije je porabljene. Leta 2019 je bila poraba energije kriptovalute bitcoin ocenjena na 73,17 teravatne ure, kar je primerljivo s porabo energije celotne Avstrije.

»Poleg energetske intenzivnosti razširitev ovira široka paleta tehničnih in pravnih oziroma regulativnih ovir. Blockchain vmesniki so namreč za splošno uporabo izredno nedosledni in zapleteni. Njihova sestava je odvisna od zmogljivosti in namena verige blokov. Brez standardiziranega vmesnika bi se morali uporabniki vedno znova (na)učiti upravljati vsako aplikacijo blockchain posebej. Tehnologija prav zato še ni optimalno kompatibilna s funkcijami, ki zahtevajo veliko količino metapodatkov, kamor sodi večina pametnih mestnih storitev. Primanjkuje interoperabilnosti in regulacije; različne iniciative namreč uporabljajo različno terminologijo, jezike kodiranja, soglasne algoritme in ukrepe zasebnosti. Trenutno ni standarda, ki bi omogočal interakcijo med obstoječimi aplikacijami in digitalnimi platformami,« pravi Vlado Šarenac, direktor za področje tehnološkega svetovanja za jugovzhodno Evropo, PwC Slovenija.

Potencial Ethereuma

Bi lahko morda k boljši energetski zasnovi pametnih mest pripomogel Ethereum, druga največja veriga blokov po priljubljenosti in kapitalizaciji, takoj za Bitcoinom? Gre za platformo, ki se pogosto uporablja kot pilotno okolje za ugotavljanje potencialnih pozitivnih učinkov tehnologije blockchain v energetiki, povesta sogovornika, ki nam na primeru postopka ponazorita kako Ethereum (podobno kot tudi nekatere druge platforme) s pametnimi pogodbami prispeva k optimizaciji procesov.

»Blockchain uporablja soglasni mehanizem 'Proof-of-Work' in ponuja platformo pametnih pogodb, ki se uporablja za izvajanje transakcij med proizvajalci in porabniki. Vsako vozlišče ima ustvarjen zasebni ključ in naslov. Ključ je edinstven in se uporablja kot identifikator vozlišča, naslov pa se uporablja za transakcijske namene. Pravila transakcij so kodirana v pametnih pogodbah, ki se samodejno izvedejo, ko je izpolnjen določen pogoj,« doda Vlado Šarenac, ki pojasni, kako potekajo postopki:

• vozlišče proizvajalca proizvaja električno energijo in kot vozlišče ustvari žeton (ether) z ustrezno vrednostjo,
• če želi proizvajalec prodati svojo električno energijo, odda naročilo za prodajo ustreznega žetona v omrežje. Sistem preveri razpoložljivost električne energije in jo zaklene pred objavo prodajnega naloga,
• uporabnik, ki potrebuje električno energijo, kupi žeton ether z ustrezno vrednostjo. Sistem preveri stanje uporabnika in ga zaklene pred objavo naročila. Ko je prodajno naročilo izpolnjeno, se izvede transakcija, ki temelji na pametni pogodbi.
• Ko uporabnik porabi električno energijo, se žeton z ustrezno vrednostjo uniči.

Nove transakcijo so vključene v »kandidate« za blok, preverijo pa jih rudarji, in sicer:

• preverijo naslov računa proizvajalca in porabnika,
• sledijo lastništvu porabnika in preverijo, ali je porabnik »pravi lastnik«. Blockchain namreč beleži celotno zgodovino transakcij, kar omogoča sledenje celotni verigi lastništva žetona,
• preverijo, ali proizvajalec razpolaga z dovoljšnjo količino električne energije za prodajo na trgu.

Če je transakcija potrjena, se »kandidat« za blok doda v verigo in odda na vsa vozlišča v omrežju. Pametna pogodba se nato izvrši.

Navkljub dokaj tehnično zahtevnemu procesu razvoja lahko s precejšnjo gotovostjo sklepamo, da bodo pametna mesta, ob vsej svoji idealistični podobi, zares zagotavljala visoko kakovost življenja, ki bo temeljila na združevanju IKT, novih storitev in nove mestne infrastrukture. A bo pot prepredena z izzivi, katere bo treba premagati.