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Blockchain nel settore energetico: Sconvolgimento istituzionale?

03 luglio 2017 da Dr. Marius Buchmann
Blockchain nel settore energetico: Sconvolgimento istituzionale?

Blockchain ed energia: La discussione si sta scaldando

Questo post riguarda uno degli argomenti più caldi nel business dell'energia, la

blockchain. Mentre ci sono già molte discussioni in corso sulla

dimensione tecnologica e sui casi di business basati sulla nuova tecnologia,

noi - come al solito - ci concentreremo di nuovo sul lato istituzionale. È importante,

intendiamo tracciare un primo quadro generale delle potenziali

implicazioni istituzionali della tecnologia blockchain nel settore dell'energia

settore energetico, tenendo quindi presente che il pieno potenziale, l'applicabilità

e il successo di questa nuova tecnologia sono ancora incerti.

Il 14 febbraio 2017 esperti di energia e blockchain si sono incontrati a Vienna nell'ambito dell'evento Horizon 2017 per

discutere il potenziale della tecnologia blockchain per l'energia

settore. L'idea generale dietro tali eventi come quello di Vienna sembra

essere molto convincente: Possiamo applicare una tecnologia ledger decentralizzata

come la blockchain ad un sistema che attualmente si sviluppa verso una

una struttura sempre più decentralizzata (a causa della diffusione dell'offerta di

dell'offerta di elettricità rinnovabile e delle nuove applicazioni sul lato della domanda, come

i veicoli elettrici), come il sistema elettrico? Oggi, blockchain è un

argomento di nicchia nel business dell'energia, con meno del 2% di tutte le startup

che si concentrano sulla tecnologia blockchain mirano specificamente all'energia

settore. Tuttavia, il business incumbent dell'energia diventa consapevole che

blockchain è un argomento importante con un enorme potenziale.

Ora, se noi

diamo un'occhiata al dibattito su Event Horizon, vediamo persone molto appassionate

persone da diverse startup e molto entusiasmo. Questo perché

la blockchain si basa su un'idea di vendita molto buona: A basso costo, essa

utilizza un sistema distribuito trasparente che si basa su processi

democratico e sostituisce servizi intermedi meno trasparenti. Questi

tre componenti (risparmio di costi, trasparenza e decisione democratica

) sono molto convincenti e sono, almeno dal nostro punto di vista,

la ragione principale per cui blockchain guadagna molto pubblico al momento.

Tuttavia, blockchain è nella sua infanzia, con molti ostacoli da superare

Soprattutto dal punto di vista tecnico, la tecnologia blockchain deve ancora dimostrare di poter soddisfare le aspettative (molto alte). Yli-Huumo et al. (2016) danno una bella panoramica delle sfide attuali per la tecnologia blockchain:

 

  • Throughput: La rete Bitcoin è attualmente massimizzata a 7tps (transazioni al secondo). VISA (2.000 fino a 48.000 tps) e Twitter (5.000tps)
  • Latenza: Per creare una sicurezza sufficiente per un blocco di transazione Bitcoin, attualmente ci vogliono circa 10 minuti per completare una transazione.
  • Dimensione e larghezza di banda: la dimensione di una Blockchain BitCoin è di oltre 50.000MB (febbraio 2016). Quando il throughput aumenterà ai livelli di VISA, Blockchain potrebbe crescere 214PB ogni anno.
  • Sicurezza: L'attuale Blockchain ha la possibilità di un attacco del 51%. In un attacco del 51% una singola entità avrebbe il pieno controllo della maggioranza dell'hash-rate di mining della rete e sarebbe in grado di manipolare Blockchain.
  • Risorse sprecate: Il mining di Bitcoin spreca enormi quantità di energia (15 milioni di dollari al giorno).
  • Usabilità: L'API di Bitcoin per sviluppare servizi è difficile da usare. C'è la necessità di sviluppare un'API più adatta agli sviluppatori per la Blockchain.
  • Versioning, hard fork, catene multiple: Una piccola catena che consiste di un piccolo numero di nodi ha una maggiore possibilità di un attacco del 51%. Un altro problema emerge quando le catene sono divise per scopi amministrativi o di versioning.

 

Dal nostro punto di vista, soprattutto l'intensità energetica è molto interessante. Croman et al. (2016) hanno calcolato

per BitCoin che i costi energetici relativi ad ogni transazione ammontano a

6.2$, dato l'attuale design di BitCoin (1 MB per blocco, latenza di

10 minuti). Per il futuro, Croman et al. (2016) prevedono che questi

costi potrebbero essere ridotti dell'80% con una dimensione del blocco più grande (4 MB) e una

latenza (12 secondi).

Quindi, a questo punto, possiamo concludere che la blockchain è una tecnologia promettente, ma lontana dall'essere pronta per il mercato di massa.

La Blockchain: Una breve introduzione

In poche parole, la blockchain è un registro digitale distribuito peer-to-peer

che memorizza ogni transazione tra due agenti connessi in un libro mastro.

un libro mastro. Questo libro mastro è distribuito globalmente su tutti i nodi connessi.

Questo insieme di dati distribuiti consiste in una raccolta di dati storici

su tutte le transazioni effettuate. Ogni transazione viene aggiunta al set di dati come

un nuovo blocco (in ordine lineare e cronologico), che risulta in un

record completo di tutte le transazioni effettuate tra due parti. Poiché ogni

nota collegata porta lo stesso set di dati, gli algoritmi possono essere usati su ogni

computer per verificare le transazioni. Se volete saperne di più sui

dettagli tecnici puoi fare un'immersione profonda qui.

Attualmente, spuntano molte diverse blockchain. Fondamentalmente, possiamo differenziare queste catene usando due criteri:

 

  1. Supervisione e controllo: C'è un'istituzione che controlla la blockchain (ad esempio decide chi si unisce ad una blockchain, può cancellare o alterare i dati impostati nel libro mastro)?
  2. Visibilità: O una blockchain è pubblica e quindi visibile a tutti o privata e quindi visibile solo ai membri della blockchain.

 

Oggi, la maggior parte delle blockchain sono libri mastri pubblici senza permessi, cioè non c'è una supervisione centrale del libro mastro e la responsabilità di gestirlo.

del libro mastro e la responsabilità di gestire il sistema è dei suoi

utenti. Con le blockchain senza permessi, chiunque può connettersi alla

blockchain e usarla per le transazioni.

Figura 1: La differenza tra blockchain privata e pubblica

 

 

La blockchain pubblica usa un libro mastro pubblico e distribuito per verificare

le transazioni. Se c'è bisogno di un adattamento della blockchain pubblica

blockchain, questo richiede nella maggior parte dei casi il consenso (o almeno la maggioranza)

decisioni da parte di tutti gli utenti. D'altra parte, un'istituzione o un gruppo

di istituzioni supervisiona una blockchain privata e commissionata. L'accesso

alla blockchain privata è limitato, la verifica è basata sulla

blockchain privata e l'istituzione ospitante è responsabile della

gestione del libro mastro della blockchain. La figura 2 fornisce una prima panoramica di

esempi importanti per le blockchain pubbliche e private senza permesso e senza

blockchain pubbliche e private senza permesso. Ovviamente, una blockchain privata senza permesso è un

costrutto teorico. Finora, questo approccio non è stato usato nel

mondo reale.

Figura 2: Alcuni esempi di blockchain autorizzate e non autorizzate / pubbliche e private

 

 

La blockchain potrebbe cambiare o addirittura sconvolgere molti settori poiché sfida il business case degli intermediari. Merz (2016)

qui si riferisce alla "disintermediazione". Finora, molti modelli di business sono

basati sul fatto che due parti che vogliono eseguire una transazione non

non hanno abbastanza informazioni l'una sull'altra per elaborare la

transazione.

In diversi mercati, la disintermediazione è stata un

problema per i rivenditori a causa dei nuovi fornitori di piattaforme digitali, per esempio Amazon,

Uber e AirBnB (Merz 2016).

Ora, la tecnologia blockchain offre il potenziale per sostituire

il servizio di intermediazione in qualcosa di più che il commercio al dettaglio.

Cosa c'è per il settore energetico

Le aspettative sono che sia le blockchain private che quelle pubbliche possano alterare significativamente

il settore dell'elettricità se la tecnologia blockchain sottostante si dimostra

successo. In Burger et al. (2016),

esperti del settore energetico storico identificano il più grande

potenziale della blockchain nel business al dettaglio. Specialmente Peer-2-Peer

offre un potenziale interessante per il settore dell'elettricità.

 

Il progetto Brooklyn MicroGrid di LO3 Inc. e Power Ledger

in Australia illustrano bene il potenziale della blockchain

per il commercio locale p2p basato sulla tecnologia blockchain. In questi

progetti i fornitori di energia decentralizzati (famiglie con PV) vendono

l'elettricità prodotta localmente ai loro vicini tramite blockchain. Il

elaborazione combinata di transazioni di energia fisica e risorse finanziarie

sembra essere un'applicazione molto promettente per la tecnologia blockchain

tecnologia blockchain. Tuttavia, questi progetti vanno oltre la vendita al dettaglio. Ci mostrano il

potenziale della tecnologia blockchain per far funzionare la rete basata su una

tecnologia ledger decentralizzata. Se immaginiamo che la maggior parte dei dispositivi che

sono collegati alla rete elettrica abbiano accesso alla stessa

blockchain, sembra possibile che questi dispositivi si coordinino autonomamente

(ad esempio tramite contratti intelligenti) la loro produzione o consumo di elettricità

non solo secondo i segnali del mercato, ma per stabilizzare la rete di distribuzione.

rete. IBM (2015) usa il termine "democrazia dei dispositivi" per descrivere il coordinamento autonomo tra i dispositivi tramite la blockchain.

Dato il presupposto che il coordinamento autonomo tra i dispositivi

dispositivi elettrici funzioni davvero (il che significa che sono possibili abbastanza transazioni al secondo, ecc.

possibile ecc.), possiamo immaginare che la blockchain riduca la

complessità legata al funzionamento della rete. Per esempio, il DSO potrebbe

gestire una blockchain (privata) autorizzata e tutti i dispositivi che sono

connessi alle reti elettriche del DSO devono usare questa blockchain per

tracciare le transazioni. Questo darebbe al DSO il potere non solo di

supervisionare, ma anche di intervenire nei processi nella blockchain in caso

di emergenze. Se la stabilità della rete è messa in discussione (anche se

i contratti intelligenti funzionano), il DSO potrebbe usare processi automatizzati

processi automatizzati per assicurare la stabilità della rete (cosa che può fare in qualsiasi blockchain,

privata o pubblica), o misure ancora più forti (reset, stop alle transazioni

o "hard fork" cioè cancellare tutte le transazioni per un certo periodo).

Le implicazioni istituzionali dell'applicazione della blockchain nel settore energetico

Se la blockchain si dimostra applicabile nel settore dell'energia, possiamo

aspettarsi che questo abbia effetti significativi. Ovviamente, il grado in cui

la blockchain possa o meno cambiare il settore energetico dipende fortemente

dipende dalle applicazioni specifiche della blockchain, dal quadro normativo

quadro normativo e da molti altri aspetti. A causa della fase iniziale dello

sviluppo della tecnologia blockchain, non è possibile (almeno per

noi), prevedere se e come esattamente questa tecnologia cambierà il

business dell'energia. Alcuni importanti cambiamenti, tuttavia, sembrano prevedibili.

Blockchain può modificare il modello di ruolo nel settore energetico

Identifichiamo un potenziale significativo di blockchain per cambiare il concetto di ruolo nel settore dell'elettricità.

Pertanto, si parla di interruzione istituzionale nel titolo.

Alcuni dei ruoli esistenti nella catena di fornitura dell'energia elettrica potrebbero diventare obsoleti (ad es.

catena di approvvigionamento potrebbe diventare obsoleto (abbiamo ancora bisogno di rivenditori se tutti i

dati vengono scambiati direttamente tra il produttore di elettricità e il

consumatore?), nuovi ruoli e compiti potrebbero evolvere e alcuni casi di business e

ruoli potrebbero non essere influenzati dalle applicazioni blockchain (la

Blockchain cambia il business case della generazione di elettricità?).

Come la blockchain potrebbe alterare il ruolo dei rivenditori

In particolare, la tecnologia blockchain ha il potenziale per influenzare

il business della vendita al dettaglio. Il grado in cui la blockchain potrebbe alterare il

il business del commercio al dettaglio può variare in modo significativo. In primo luogo, i rivenditori potrebbero fare uso

della tecnologia blockchain per aumentare l'efficienza del loro

business tagliando i costi. Questa applicazione della blockchain sarebbe

paragonabile agli attuali sviluppi nel settore finanziario, dove le

istituzioni finanziarie esistenti applicano la tecnologia blockchain ai

loro prodotti consolidati per ridurre i costi. Mentre questo potrebbe offrire nuove

opportunità di business nel settore al dettaglio, da una prospettiva

istituzionale, la tecnologia blockchain non cambierebbe molto. Piuttosto, potremmo

potremmo aspettarci implicazioni istituzionali se la vendita al dettaglio diventasse un'applicazione autonoma

autonoma venduta insieme agli asset di generazione (come il fotovoltaico), agli accumulatori o ai

dispositivi di consumo. Di conseguenza, il commercio al dettaglio sarebbe

sostituita da contratti intelligenti autonomi che sono forniti insieme

con i dispositivi di generazione o di consumo.

Come blockchain potrebbe modificare il ruolo degli operatori di rete (di distribuzione)

Supponiamo che il funzionamento della rete sia basato su contratti intelligenti o altri

processi autonomi che assicurano il controllo della frequenza e della tensione così come

e il bilanciamento. Questi processi autonomi potrebbero innescare una discussione

sulle responsabilità: Più alto è il grado di automazione e più alto è il

più alto è il numero di dispositivi autonomi (generazione e consumo)

che possono fornire servizi di rete, minore è la necessità di

supervisione. Questo potrebbe portare alla domanda quanti operatori di rete

sono necessari e se la responsabilità per la stabilità della rete potrebbe

essere centralizzata o anche completamente decentralizzata. Un tale sviluppo

risulterebbe in una nuova "struttura di mercato" a livello di rete con

una concentrazione molto alta (con un solo operatore di rete) o una

struttura molto frammentata con operatori di rete molto decentralizzati

(potenzialmente a livello dei consumatori).

Questo potrebbe a sua volta richiedere un adattamento del design istituzionale, ad esempio il modo in cui regoliamo gli operatori di rete.

Come la blockchain potrebbe alterare la regolamentazione degli operatori di rete

Per quanto riguarda la regolamentazione, la blockchain potrebbe offrire il potenziale per semplificare il processo di regolamentazione e aumentare l'efficienza. Giancarlo (2016) parla

dell'opportunità per i regolatori di avere accesso al disco d'oro,

il libro mastro in tempo reale di tutti i partecipanti regolamentati (se le

entità regolamentate fanno uso delle blockchain e il regolatore ha accesso ad esse).

loro). Quindi, il regolatore sarebbe in grado di analizzare e comprendere

tutti i processi in cui le entità regolamentate sono coinvolte.

Applicare l'idea del "disco d'oro" al settore energetico potrebbe modificare

la regolamentazione, per esempio dei gestori di reti di distribuzione, in

misura significativa. Come descritto sopra, gli operatori di rete potrebbero usare

blockchain (private o pubbliche commissionate) per gestire la loro rete.

Per tutte quelle transazioni che vengono eseguite tramite la blockchain, il

regolatore potrebbe ottenere piena trasparenza collegandosi alla blockchain.

Inoltre, la blockchain potrebbe semplificare l'interazione tra il regolatore e

le entità regolate. Per esempio, una maggiore trasparenza per il

regolatore attraverso la blockchain sulle attività dei DSO potrebbe cambiare il

modo in cui gli operatori di rete possono gestire le loro reti. Qui, le discussioni attuali

in Europa si concentrano sulla questione se e come il DSO potrebbe usare

la flessibilità fornita dalle parti del mercato per aumentare l'immissione di FER.

Dal punto di vista del regolatore, l'interazione dell'operatore di rete

con le parti del mercato aumenta il rischio di distorsioni del mercato, almeno

fintanto che gli operatori di rete non sono completamente disgiunti dalle

attività competitive nella generazione e nella vendita al dettaglio (CEER 2015).

Tali riserve da parte del regolatore sono principalmente motivate dalla mancanza di

trasparenza dei processi interni all'azienda e del mercato. Il sito

tecnologia blockchain potrebbe fornire la necessaria trasparenza al

regolatore, che potrebbe spingere il regolatore a permettere al DSO di interagire

con il mercato (per esempio sulla base di contratti intelligenti) nella blockchain. Quindi,

il DSO potrebbe essere in grado di integrare le FER in modo più efficiente, cioè a costi

costi più bassi di oggi. Inoltre, una minore asimmetria informativa potrebbe ridurre

la necessità di un'ulteriore disaggregazione dei DSO se vogliono interagire più

strettamente con le parti del mercato.

Takeaways

Come discusso sopra, l'introduzione delle blockchain potrebbe innescare alcuni

cambiamenti istituzionali nel settore dell'elettricità. Questi cambiamenti istituzionali

Questi cambiamenti istituzionali potrebbero influenzare sia il settore della vendita al dettaglio che quello della rete. Potremmo

andare verso un mondo in cui i generatori vendono direttamente l'elettricità ai

clienti, il che si traduce in una maggiore integrazione tra generazione e

commercio al dettaglio. Potenzialmente, la vendita al dettaglio non rimarrà una parte indipendente della

della catena di approvvigionamento, ma un processo automatizzato e autonomo condotto dai

dai generatori e dai consumatori stessi. Inoltre, il "disco d'oro

record" di Giancarlo (2016a)

fornisce una base per ridurre l'asimmetria informativa tra il regolatore

e gli operatori di rete, portando potenzialmente a una maggiore disaggregazione

è lo status quo.

 

Originariamente pubblicato qui

 


Di Dr. Marius Buchmann

Buchmann

Marius ha una profonda competenza in materia di energie rinnovabili, economia energetica, regolamentazione energetica, mercati dell'energia, reti intelligenti e integrazione della mobilità elettrica nella rete. Nell'ambito di diversi progetti industriali, sostiene le aziende del settore energetico nel processo strategico di adattamento alla trasformazione digitale del settore energetico. Inoltre, è attivo nel campo dello sviluppo del business.