Czy blockchain zmieni energetykę?

Dyskusje o przyszłości niektórych branż od pewnego czasu nie mogą odbyć się bez wymiany poglądów na temat technologii blockchain. Energetyka póki co ma inne zmartwienia, ale wkrótce być może będzie musiała uruchomić intelektualne rezerwy, żeby zmierzyć się z tym zagadnieniem. 

Fot. Pixaby

Oczekiwania kontra rzeczywistość

W różnego rodzaju raportach i prezentacjach wizja energetyki przyszłości od lat jest przedstawiana w podobny sposób. Atrakcyjne graficznie schematy ilustrują zwykle sąsiedztwo domów jednorodzinnych wyposażonych w panele fotowoltaiczne, inteligentne liczniki, garaż z ładowarką i elektrycznym samochodem, połączonych kablową siecią dystrybucyjną oraz majaczące gdzieś w oddali sylwetki elektrowni wiatrowych lub, rzadziej, chłodnie kominowe.

Zdecentralizowana energetyka, gdzie konsument jest jednocześnie producentem, samochód magazynem energii, sprzęt elektroniczny inteligentnym, zintegrowanym systemem, a elektrownie zawodowe zaledwie mocami rezerwowymi, wydaje się być modelem, do którego będziemy konsekwentnie zmierzać, scenariuszem bazowym z prawdopodobieństwem bliskim 100%.

I trudno nie przyznać, że wiele idzie w tym kierunku. Liczba mikroinstalacji OZE rośnie: w Polsce mamy już ponad 17 tysięcy. Choć na polski roll out inteligentnych liczników jeszcze przyjdzie nam poczekać co najmniej do kolejnej kadencji Prezesa URE, to programy pilotażowe dystrybutorów przynoszą pierwsze cenne doświadczenia. Przegląd graczy zaangażowanych w rozwój elektromobilności oraz liczba realizowanych projektów może powodować wrażenie, że zapowiadany milion aut wyjedzie na drogi już wkrótce. Wdrożenie rynku mocy będzie odpowiedzią na zmieniającą się rolę rynkową niektórych jednostek wytwórczych. A elektrownie wiatrowe faktycznie muszą majaczyć na horyzoncie, w odległości co najmniej 10*h…

Coś jednak sprawia, że zdecentralizowana energetyka to nadal bardziej awangarda niż codzienność. Systemy i urządzenia AMI (Advanced Metering Infrastructure), mimo podejmowanych w ubiegłych latach prób, nie są wystandaryzowane, przez co integracja interfejsów urządzeń inteligentnych budynków i inteligentnych sieci jest utrudniona. Co więcej, incydentalnie pojawiają się bardziej lub mniej sprawdzone informacje o zawyżaniu odczytów przez inteligentne liczniki lub powiązane z nimi katastroficzne wizje jak ta przedstawiona w popularnej powieści „Blackout” Marka Elsberga.

Brak rozwiniętego AMI oznacza brak możliwości i zachęty do aktywnego zarządzania bilansem energetycznym przez klientów (zużyciem, ale również produkcją) ani zaoferowania im bardziej zaawansowanych usług okołoenergetycznych. Już samo rozpoczęcie zarządzania danymi pomiarowymi zwykle wymaga zastąpienia istniejącego zestawu systemów jednym centralnym rejestrem, co jest kosztowne i czasochłonne. Jednak dopiero na tej bazie będzie możliwe rozwijanie pełnych funkcjonalności inteligentnego opomiarowania, zwłaszcza na styku z urządzeniami inteligentnego domu.

Jak pokazuje praktyka, to również nie jest prosta materia: według raportu CISCO zaledwie 40% projektów z zakresu szeroko pojętego Internet of Things przechodzi do fazy pilotażu, a z nich tylko 26% kończy się sukcesem. Natomiast w przypadku elektromobilności, poza oczywistym zagadnieniem ilości punktów ładowania, występuje problem ze sposobem ich obsługi. Instalowane obecnie ładowarki nie zawsze umożliwiają najprostsze sposoby dokonania płatności kartą debetową lub za pomocą aplikacji, a co dopiero myśleć o ich wykorzystaniu jako wirtualnych elektrowni.

Zintegrowanie poszczególnych systemów i urządzeń okazuje się być największym wyzwaniem, nie tylko pod względem technologicznym, ale również organizacyjnym i regulacyjnym. Zarządcy klastrów, zarządcy rozliczeń, operator informacji pomiarowej, centralny rejestr ceryfikowanych instalatorów, wytwórców energii w małej instalacji, charakterystyki energetycznej budynków, wytwórców biogazu, odbiorców przemysłowych – to tylko niektóre z ról rynkowych i rejestrów, które powstały w Polsce w celu obsługi zmieniającego się rynku energii. Takie podmioty i rejestry będą się mnożyć kiedy rozwinie się elektromobilność, inteligentne sieci, rynek mocy i tak dalej. Rodzi to pytania o ich koszty funkcjonowania i  bezpieczeństwo.

W coraz bardziej skomplikowanym świecie rozwiązania upraszczające są niezwykle cenne. Dlatego od pewnego czasu wiele sektorów gospodarki zaczyna interesować się technologią zdecentralizowanych rejestrów, popularnie określaną angielskim (ale – jak to zwykle bywa – lepiej oddającym naturę podmiotu) blockchain, czyli dosłownie łańcuchem bloków.

Czym jest technologia blockchain?

Jako blockchain możemy rozumieć odmianę cyfrowego rejestru danych, działającego w oparciu o rozproszoną sieć komputerów, w którym informacje są zapisane w postaci kolejnych, powiązanych ze sobą bloków. Ich zapis następuje po tym jak poszczególne węzły sieci dokonają pozytywnej weryfikacji transakcji, z wykorzystaniem elementów kryptografii. Raz zapisana prawidłowo informacja o transakcji jest co do zasady nieodwracalna. „Ponad” warstwą łańcucha bloków możliwe jest zaimplementowanie skryptów i aplikacji, które pozwolą na zawieranie tzw. inteligentnych kontraktów. Dzięki tej właściwości technologia może znaleźć szerokie zastosowania.

Jakie? Otóż zwykle innowacje powstają w odpowiedzi na zaistniałe wyzwanie, problem, którego rozwiązanie dotychczasowymi metodami jest niemożliwe lub nieefektywne. Ale w przypadku  blockchain mamy do czynienia z sytuacją, w której technologia już powstała, a wysiłki skupiają się na wynalezieniu jej zastosowania.

Ilustracyjne „warstwy” blockchain

warstwy
źródło: opracowanie własne

Upraszczając zagadnienie do granic możliwości, blockchain może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie obecnie niezbędna jest działalność podmiotów pośredniczących lub godnych zaufania, scentralizowanych rejestrów. Również szybka identyfikacja tożsamości, zgodności przedstawianych przez użytkownika danych, dokonywanie przez niego akceptacji transakcji, a nawet bezpośrednie pożyczki, inwestycje i emisje papierów wartościowych i cyfrowych walut (w ramach tzw. Initial Coin Offerings) mogą być realizowane przez zastosowanie łańcucha bloków. Katalog rozwijanych zastosowań rozszerza się z każdym dniem i chyba nie istnieje już żadna z inicjatyw, która miała ambicje zmapować je wszystkie.

To działa. Pierwsze wdrożenia

Dzięki technologii blockchain zjawisko tzw. ekonomii współdzielenia zaczęło występować w szeroko pojętym sektorze energetycznym. Projekt Share & Charge, który był rozwijany w ramach programu innogy Generator (akcelerator innowacji dawnego RWE), umożliwia udostępnianie prywatnych punktów ładowania samochodów elektrycznych. Zasadę działania można porównać do AirBnb, przy czym Share&Charge idzie o krok dalej stosując rozproszone rejestry. Właściciel punktu ładowania po zarejestrowaniu się może udostępniać go kierowcom samodzielnie ustalając ceny i warunki usługi. Pozwala to mu na częściowe pokrycie kosztów kapitałowych poniesionych na zakup i instalację urządzenia. Z kolei kierowcy dzięki aplikacji znajdują najbliższą ładowarkę lub najbardziej atrakcyjną ofertę. System udostępnia deweloperom swoje API, co jest już dość powszechną praktyką, bo pozwala na rozbudowę warstwy aplikacyjnej o nowe rozwiązania. Warto zauważyć, że usługa odbywa się z pominięciem operatora systemu dystrybucyjnego i sprzedawcy energii. Ich rola kończy się tam gdzie dziś.

Wspierana przez Ministerstwo Energii koncepcja klastrów energii od początku budziła duże zainteresowanie jak również wątpliwości co do możliwości jej wdrożenia w praktyce. Klaster zdefiniowano jako „porozumienie (…) dotyczące wytwarzania i równoważenia zapotrzebowania, dystrybucji lub obrotu energią z odnawialnych źródeł energii lub z innych źródeł lub paliw, w ramach sieci dystrybucyjnej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV, na obszarze działania tego klastra nieprzekraczającym granic jednego powiatu (…)”. Na stronach ME czytamy ponadto, że kluczową rolę w klastrach będą odgrywać ich „koordynatorzy”, a także o istotnym znaczeniu współpracy wytwórców energii z operatorami sieci. Pojawiły się uzasadnione pytania o sposób rozliczeń, odpowiedzialność za zarządzanie majątkiem sieciowym, bilansowanie zapotrzebowania, jakość dostaw (straty sieciowe, czasy przerw w dostawach, napięcie).

Tymczasem zrealizowane dotąd programy pilotażowe pokazują, że dzięki zastosowaniu technologii blockchain, zbudowaniu funkcjonalnej warstwy aplikacji oraz – co niezmiernie ważne – atrakcyjnej i zrozumiałej kampanii informacyjno-marketingowej możliwe jest wdrożenie idei klastra w oparciu o istniejące rozwiązania prawne i role rynkowe. Powerpeers, startup rozwinięty przy zaangażowaniu holenderskiej spółki energetycznej Nuon (należącej do grupy Vattenfall), pozwala na bezpośredni obrót energią elektryczną pomiędzy dowolnymi, zarejestrowanymi w systemie użytkownikami. Blockchain umożliwia „znakowanie” każdej wyprodukowanej i zużytej jednostki energii, automatyczne zapisanie transakcji i jej rozliczenie w wirtualnym portfelu. Dlatego wnuczek eksploatujący 8kWp instalację fotowoltaiczną na dachu swojego domu na przedmieściu może „przesłać” swojej babci mieszkającej na starówce część nadwyżki swojej produkcji. Firma produkująca ekologiczną żywność może udowodnić swoim klientom, że kupiła energię ze zlokalizowanej w pobliżu elektrowni wodnej lub wiatrowej. Pracochłonne czynności związane ze sprzedażą energii w tradycyjnym modelu, takie jak podpisywanie umowy, zmiana sprzedawcy czy rozliczenia są skrajne uproszczone lub nie występują. Większość funkcji „koordynatora” pełni aplikacja i jej właściciel, czyli Powerpeers (które posiada koncesję na sprzedaż energii i gazu). Infrastruktura wytwórcza jest wykorzystywana lokalnie, a o niezawodność dostaw i remonty sieci nadal dba operator systemu dystrybucyjnego. W istocie zatem jest to wdrożenie idei klastra energii, bez specjalnych regulacji i powoływania dodatkowych podmiotów. System działa póki co jedynie w Holandii, a Nuon i Vattenfall zdobywają cenne doświadczenia w modelu biznesowym o – jak się wydaje – ogromnym potencjale rozwoju na szeroką skalę.

Jednym z najbardziej śmiałych pomysłów na zastosowanie blockchain w sektorze energetycznym jest projekt powołany przez 25 kluczowych europejskich firm zajmujących się handlem energią (wśród nich E.ON, EDF, Total, Alpiq…) i zmierzający do umożliwienia uczestnikom bezpośredniego, hurtowego obrotu energią i innymi towarami w ramach prywatnego blockchain. Bezpośredniego tj. bez centralnej platformy i instytucji rozliczeniowej, w celu uniknięcia opłat transakcyjnych, które np. na rynku terminowym giełdy EEX w Lipsku wynoszą od 0,25 do 0,75 eurocenta za MWh. Roczny wolumen obrotu tylko na tym rynku sięga prawie 4 miliardów MWh, a zatem w grę wchodzą już wysokie stawki.

Energy Web Foundation to organizacja non-profit, która pracuje na rzecz rozwoju zastosowań blockchain w sektorze energetycznym. 2,5 mln USD, które EWF pozyskała na swoje funkcjonowanie w pierwszej rundzie finansowania pochodzi od takich spółek jak Centrica, Elia, Shell, Statoil i Tokyo Electric Power.

Zaangażowanie poważnych graczy sektora energetycznego w poznawanie i rozwijanie technologii to silny dowód na to, że jest ona uznawana za perspektywiczną i potencjalnie rewolucyjną.

Proces zmiany sprzedawcy, integracja urządzeń inteligentnego domu, grafikowanie jednostek wytwórczych, raportowanie do operatora sieci przesyłowych lub bilansowanie systemu dystrybucyjnego to jedne z możliwych do wyobrażenia, ale jeszcze nie sprawdzonych, zastosowań technologii blockchain.

Nie jest tajemnicą, że obecnie nie jesteśmy jeszcze w stanie zidentyfikować wielu rozwiązań opartych o blockchain, podobnie jak w połowie lat osiemdziesiątych pewnie nikt nie był w stanie określić jaki jest potencjał protokołu TCP/IP. Można przypuszczać, że po fali rozwiązań ewolucyjnych przyjdzie fala rozwiązań – z dzisiejszego punktu widzenia – rewolucyjnych. Niewiadomą pozostaje reakcja regulatorów i administracji na poszczególne wdrożenia. Być może dojdzie do podobnej sytuacji, jaką wystąpiła w przypadku Ubera – technologia i rozwiązanie zdobyły popularność wcześniej niż zdążono uregulować prawnie jego działalność, co doprowadziło do dobrze już znanych i przedyskutowanych kontrowersji. Wyjątkiem jest postawa Ministerstwa Finansów, które w tym roku nie pozostawiło wątpliwości co do sposobu opodatkowania obrotu kryptowalutami, zaliczając je do źródeł przychodu podobnych do praw majątkowych.

Czas na schłodzenie

Dyskusja na temat blockchain w niektórych sektorach jest już bardzo podgrzana. Skrajni entuzjaści w branży finansowej przewidują przyszłość bez scentralizowanych instytucji finansowych, jak np. banki. Już w ubiegłym roku firma Gartner umieściła technologię blockchain niemal na najwyższym punkcie na swojej krzywej „Hype Cycle”, co oznacza, że właśnie oczekiwania co do jej potencjału osiągają szczyt.

Nawet natężenie wyszukiwania fraz związanych z blockchain w Google pokazuje duży wzrost zainteresowania w ostatnich kilkunastu miesiącach.

google trends

Źródło: google trends

Nie można jednak zapominać o ograniczeniach, które póki co skutecznie będą hamować masowe wdrożenie systemów opartych o blockchain, takich jak np. liczba transakcji na sekundę czy maksymalny rozmiar bloku. Niektórzy zarzucają kryptowalutom, że są ekologicznie niezrównoważone, bo ich wykopywanie wiąże się ze zwiększonym zużyciem energii elektrycznej. Te zagadnienia prawdopodobnie da się jednak z czasem rozwiązać.  Gorzej może być z powszechnym brakiem zaufania do technologii blockchain, które może poskutkować niekorzystnymi regulacjami bądź wręcz zakazem jej stosowania.

Europejski Urząd Nadzoru Giełd i Papierów Wartościowych (ESMA) póki co neutralnie twierdzi, że jest za wcześnie aby tworzyć prawo dla stosowania blockchain, ze względu na wczesną fazę rozwoju technologii i nieliczne zastosowania. W tym samym komunikacie urząd wskazuje na potencjalne wyzwania takie jak współpraca z innymi środowiskami, problemy z zapewnieniem prywatności i ryzyko inwestycyjne oraz stanowczo napomina, że stosowanie nowej technologii nie zwalnia z  podporządkowania istniejącym przepisom. Zachęca jednak regulatorów krajowych i biznes do ścisłej współpracy. Z kolei Polscy regulatorzy, którzy dotąd wypowiedzieli się jednak tylko w zakresie kryptowalut, wydają się być co najmniej sceptyczni: „Narodowy Bank Polski i Komisja Nadzoru Finansowego uznają, że kupowanie, posiadanie i sprzedawanie walut wirtualnych przez podmioty nadzorowane przez Komisję Nadzoru Finansowego byłoby obarczone wysokim ryzykiem i nie zapewniałoby stabilnego i ostrożnego zarządzania instytucją finansową”.

Entuzjaści często wykorzystują wartość finansowania venture capital na poziomie 500 mln USD, jakie pozyskali przedsiębiorcy z branży blockchain dla udowodnienia skali rozwoju rynku.  Średni rozmiar transakcji wynosił jednak poniżej 7 mln USD i nadal spada. Można zatem mieć duże wątpliwości, czy liczba pomysłów które przechodzą dalej niż pierwsza runda finansowania jest równie imponująca.

Na podsumowania za wcześnie

Technologia blockchain jest jak wielkie drzewo owocowe, przed którym stoimy. Wiadomo już, że na pewno nie ma na nim dojrzałych, nisko wiszących owoców. Domyślamy się, że owoce są ogromne, ale gdzieś tam wysoko. Tak twierdzą ci, którzy weszli już na pierwsze kilka gałęzi. Żeby się o tym przekonać trzeba zacząć się wdrapywać. Chyba, że ktoś bardzo silny ale wystraszony nowością wcześniej zetnie całe drzewo, a wszystkie owoce roztrzaskają się o ziemię.

PS. Proszę wybaczyć podniosły ton zakończenia i bardzo ogólny charakter całego wpisu. Chcę, aby ten artykuł stanowił wstęp do kolejnych, bardziej konkretnych analiz poszczególnych zastosowań technologii.

Piotr Cudny