وتواجه شبكة الطاقة الكهربائية، بمجرد وجود نظام مركزي صارم، ضغوطاً لم يسبق لها مثيل من ارتفاع الطلب على الطاقة، والتكامل السريع في مجال الطاقة المتجددة، واستمرار التهديدات للأمن السيبراني، وتهيئ البنية التحتية القديمة، وانتشار موارد الطاقة الموزعة، مثل الألواح الشمسية السطحية، وتخزين البطاريات، والمركبات الكهربائية، نهجاً أكثر مرونة لإدارة الشبكات.

The Vulnerability Landscape of Modern Power Grids

إن شبكة اليوم تتسم بطابع رقمي ومترابطة بشكل متزايد، إذ إن الهياكل الأساسية المتقدمة للمقاييس، والرقابة الإشرافية، واقتناء البيانات، ووحدات طرفية نائية تشكل سطح هجومية متفشية يمكن أن تستغله الجهات الفاعلة الشريرة، وكثيرا ما تؤدي الحوادث البارزة مثل سلسلة التفجيرات الإلكترونية التي تستخدمها أوكرانيا في عام 2015، وحدث الكشف عن الفدية التي تصيب الخلايا عبر الحدود، وهجوم متطور على الهياكل الأساسية في الدولة.

ويعالج البلوكشاين هذه أوجه الضعف من خلال هيكله الموزع، ويحتفظ كل عقد في الشبكة بنسخة مطابقة من دفتر الأستاذ، وتتحقق القيود الجديدة من خلال آليات توافق الآراء قبل أن تُرفق به، وهذا يعني بالنسبة لقطاع الطاقة، أن البيانات التشغيلية الهامة من القراءات إلى قياس السجلات - لا يمكن تغييرها أو حذفها دون الكشف على نطاق الشبكة، وأن يؤدي الاختلال الكيميائي إلى ضمان سلامة البيانات، بينما يُسمح بالاحتفاظ بسلاسل الثقة اللازمة.

Blockchain Fundamentals for Energy Applications

وقبل دراسة حالات الاستخدام المحددة، من المهم فهم خصائص الاختراق الأكثر أهمية لعمليات الشبكة، حيث توجد دفتر موزع يحفظه شبكة من الأقران، وتصنف البيانات في مجموعات، وترتبط كل عملية من هذه العمليات بعلامات مبدئية.

تعزيز أمن المظالم ونزاهة البيانات

ويحتاج مشغلو المقاييس إلى الثقة في البيانات التي تتدفق من ملايين أجهزة الاستشعار، والترددات، والمترات، كما أن الحقن الكاذب للبيانات المتعلقة بالقياس يمكن أن يخدع خوارزميات التحكم في اتخاذ القرارات المزعزعة للاستقرار، ومن خلال تسجيل كل نقطة بيانات على سلسلة من أجهزة تحديد الهوية ذات التوقيتات والعلامات المشفوعة، فإن المشغلين يكتسبون سلسلة من الحراسة لا يمكن تغييرها، وأي محاولة للتلاعب بالشركات التي تستخدم في نظاماً واضحاً.

Decentralized Energy Trading: Peer-to-Peer Markets

ومن أكثر التطبيقات تحولاً في شبكات الكهرباء تجارة الطاقة بين الأقران، كما أن المستهلكين الذين ينتجون الطاقة أيضاً عن طريق الألواح الشمسية أو الأربينات الصغيرة التي يمكن أن تبيع الكهرباء الزائدة مباشرة للجيران، عن طريق تجاوز المرافق التقليدية وهياكل السوق المعقدة للجملة، كما أن منصة البناء التي تعمل على أساس الكسور لا تؤدي إلى زيادة القدرة على التكيف في الأسواق، وهي تقوم تلقائياً بتنفيذ عقود رقمية.

وقد أثبتت مشاريع مثل شركة بروكلين ميكروغريد في نيويورك جدوى هذا النموذج، إذ أن الطاقة التجارية المقيمة تستخدم تطبيقاً للاختراق، مع ظهور جميع المعاملات وإمكانية مراجعة حساباتها، كما أن مبادرات مماثلة نشطة في أستراليا (مشروع شركة بوور ليدجر)، وألمانيا (مشروع Alliander)، وتايلند (منصة الطاقة الرقمية التابعة لفريق البرنامج المشترك)، وتنتج بيانات قياسية متطورة مباشرة في دفتر الأستاذ، مما يكفل أن تكون الأسواق الوسيطة أقل استهلاكاً ومنعاً من النزاعات.

عقود الذكاء للعمليات الآلية

الاستجابة للطلبات وإدارة القروض

ويمكن أن تؤدي عقود الذكاء إلى وضع برامج للاستجابة للطلبات ذات طابع غير مسبوق، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يرصد العقد تواتر الشبكة الحقيقية وبيانات الشحن، وإذا تم تجاوز عتبة محددة سلفا، فإن العقد يخفض تلقائياً الأحمال غير الحرجة - مثل نظم التبريد الصناعي أو ناقلات المركبات الكهربائية - ويعوض المشاركين فوراً، مما يلغي التأخيرات اليدوية في التحقق والاستيطان المتأصلة في الاستجابة التقليدية للطلب.

الصيانة وإدارة الأصول

كما أن تدفق أعمال الصيانة أصبح أكثر كفاءة، إذ يمكن للمستشعرات (IoT) على شبكة الإنترنت عن المحولات والمراكز الفرعية أن تبلغ بيانات الحالة إلى سلسلة السلاسل، وإذا تجاوز عنصر درجة الحرارة، فإن عقدا ذكيا يُصدر أمرا بالعمل، ويُسنده إلى أقرب تقني مؤهل، ويُطلق دفعة عند إتمامه، مما يقلل من وقت التعطل ويساعد المرافق على الانتقال تلقائيا من مرحلة الاسترداد إلى الصيانة المتوقعة.

البلورة والتسوية

:: تبسيط تسوية سوق البلوكشاين بالجملة بتوفير مصدر وحيد للحقيقة للمعاملات بين المولدات والتجزئة والمجمعات، ويمكن أن تتم التسوية في وقت قريب من الوقت الحقيقي وليس بعد أسابيع، وتحسين التدفق النقدي للمولدات المتجددة.() وقد أثبتت العقود الذكية شروط العقد، وتعالج رسوم الخلل، وتسويات الانحرافات تلقائياً، وهذا يقلل من الحاجة إلى الوسطاء وعمليات التسوية بتكلفة ميسرة، التي أثبتها [FL]

الشفافية والقابلية للتعقب: من الجيل إلى المستهلك

إن أسواق الطاقة اليوم غير مكتملة بالنسبة للمستعملين النهائيين، إذ أن معرفة مصدر الكهرباء من - أو التحقق من أن تعريفة " الخضر " للمورد مستحيلة في كثير من الأحيان، ويدخل البلوكشاين شفافية مطلقة، ويمكن تعقب كل ساعة من سلسلة الخردة من مصدرها - إذا كانت مزرعة رياح أو حديقة شمسية أو مصنعة للغاز الطبيعي - كل الطريق أمام المستهلك، وهذا أمر له قيمة خاصة بالنسبة لمجموعات الطاقة المتجددة.

ويستفيد مشغلو المظالم أنفسهم من مراجعة الحسابات في الوقت الحقيقي، ويمكن أن تكون قرارات الموازنة بين القروض، وسجلات الصيانة، والتقارير الخارجية مصممة زمنياً ومسجلة بصورة دائمة، وفي حالة إجراء تحقيق في حالة انقطاع الكهرباء أو فشل المعدات، توفر مجموعة السلاسل مصدراً واحداً للحقيقة، حيث توفر جميع أصحاب المصلحة - الحيازات، والمنظمين، والثقة في شركات التأمين، وقد وضعت مؤسسة الطاقة على شبكة الإنترنت أطراً موحدة لربط بين مصادر الطاقة.

إدماج IoT و Edge Computing مع Blockchain

فالإمكانيات الكاملة للاختراق غير مقفلة عندما يقترن ذلك بشبكة الإنترنت للأشياء وحساب الحواف، وتولد أجهزة تخزين ذكية ومتزامنة وأجهزة حافة تولد تدفقات واسعة من البيانات الجمردية، وتضع هذه البيانات في سلسلة من السلاسل سجلاً لا يمكن تغييره لظروف الشبكة في كل لحظة، وتؤمن أنظمة الاختلالات المثبتة في الجزر.

ويمكن أيضا توزيع تحديثات البرمجيات المضمونة والتغييرات في التشكيل على آلاف الأجهزة عن طريق سلسلة الاختراع، وإزالة خطر وضع مدونة خبيثة عن طريق حاسوب خدمة تحديثية لبائع واحد، وهذا أمر مهم بصفة خاصة لأن الشبكة تعتمد أجهزة أكثر اتصالا بالإنترنت ذات أمن محدود في الشبكة، وسيتيح الجمع بين السلاسل الحادة والحاسبة الحادة و 5G/6G إمكانية المشاركة في أسواق لا مركزية حقيقية.

النشرات والدراسات الإفرادية في العالم الحقيقي

وقد تجاوزت عدة مشاريع تجريبية في جميع أنحاء العالم النظرية في تحقيق نتائج ملموسة، وقد قام مشروع بروكلين ميكروغريد بتشغيل سوق طاقة حية من طراز P2P لسنوات، مما يدل على أن المستهلكين سينخرطون في عملية الوصل بين الوصلات البينية بسيطة وقيمة واضحة، وفي أوروبا، يمكن لمشروع Flex4Grid اختبار الاستجابة للطلبات التي يمكن أن تُمنح في النمسا وسلوفينيا، مما يبين أن خدمات المرونة يمكن أن تكون آلية بصورة موثوقة عبر الحدود.

ومن الأمور المشتركة ضرورة التعاون القوي بين أصحاب المصلحة: المشاركة النشطة من المرافق، والمنظمين، ومقدمي التكنولوجيا أمر حاسم الأهمية، ومن بين الأفكار الرئيسية التي توصل إليها المعتمدون المبكرون أن أفضل البنى الهجينة - حيث تقتصر البيانات الانتقائية والحساسة على سلسلة عامة بينما تجري العمليات السائبة على أساس الشفافية في شبكة دفتر الأستاذ العالية السرعة مع الأداء، ومن ثم فإن هناك درسا آخر هو أهمية التصميم المتحرك الذي لا يتوفر لدى الإدارة.

معالجة مسألة القابلية للاشتراك والقابلية للتشغيل المتبادل والتكاليف

وعلى الرغم من وعده، يواجه قطاع الطاقة تحديات تقنية واقتصادية حقيقية، فالقابلية للتقسيم هي مصدر قلق رئيسي: فالشبكة التي تضم ملايين أجهزة إيوت ستولد بلايين من المعاملات اليومية، التي لا يمكن للعديد من شبكات السلاسل العامة أن تجهز بسرعة أو باهظة، ويجري تكييف الحلول التي تُتخذ من قبيل قنوات الدولة، والسلاسل الجانبية، والدوائر لمعالجة بيانات الطاقة ذات الإنتاج العالي، خارج سلسلة الخدمات، مع القيام بصورة دورية بإنشاء نظام " بيربرجر " .

ويمكن أن تكون قابلية التشغيل المتبادل بين مختلف منابر سلسلة السلاسل ومنظومات البرمجيات المتخلفة في إطار SCADA نقطة عصيان أخرى، ويمكن للمحول من أحد الصانعين أن يستخدم بروتوكولا مختلفا عن بروتوكول آخر، ومع ذلك فإن المعايير المفتوحة، مثل تلك التي يجري وضعها في إطار التعليم المتكامل وفي اللجنة التقنية الدولية، يمكن أن تكون أساسية لضمان أن تكون الأجهزة قادرة على التحمل دون قيود في نظام إدارة قائم على سلسلة من السلاسل.

الاعتبارات التنظيمية والمتعلقة بالامتثال

إن ابتكار صناعة الطاقة من بين أكثر القطاعات تنظيما في العالم، إذ يجب أن يمتثل أي عملية نشر في سلسلة من القطاعات لقواعد سوق الكهرباء، وقوانين حماية المستهلك، ولوائح خصوصية البيانات مثل الناتج المحلي الإجمالي، ويمكن أن تتضارب طبيعة الاختراع مع الحق في النسيان، وتحتاج إلى حلول مبتكرة مثل الخداع الخفيف أو تخزين البيانات الشخصية خارج السلسلة مع وجود تسارع في دفتر الأستاذ.

خريطة طريق استراتيجية للمشغلين الغريديين

وينبغي لمشغلي المظالم الذين يسعون إلى إدماج مجموعة من السلاسل أن يعتمدوا نهجاً تدريجياً، وتتمثل الخطوة الأولى في تحديد حالة عالية القيمة، منخفضة المخاطر، مثل تتبع شهادات الطاقة المتجددة أو تجربة تجارية محلية من الفئة P2P يمكن أن تولد مكاسب سريعة وتبني الخبرة الداخلية، وتجميع فريق متعدد الوظائف يضم تكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية والشؤون التنظيمية ودعم العملاء، والمشاركة مع مقدمي التكنولوجيا الذين يقدمون برامج مفتوحة المصدر، وقادرة على وضع المعايير.

وأثناء التنفيذ التجريبي، يمكن قياس القياسات التقنية والتجارية: من خلال الناتج، وتخفيض أوقات التسوية، ومشاركة العملاء، وتحقيق وفورات في التكاليف، وهذه المعايير تسترشد بها قرارات توسيع النطاق، ومع تزايد النظام، فإن هيكلاً منظماً للطاقة يُثبت فعاليته: فسلسلة مأذون بها تُعنى بالعمليات الداخلية، في حين أن وجود نظام مرتكز على وحدة التسلسل العام يُستند إليه في عمليات المراجعة الخارجية للحسابات.() وينبغي أن يُخزَزَدَدَدَدَ في نهاية المطافَدَتَتَتَتَ في إطارَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَهُ

المستقبل: نحو مظالم ذاتية وصالحة ذاتية

فإطلاعاً على المستقبل، ستكون تكنولوجيا التشقق حجر الزاوية في الشبكة المستقلة تماماً، حيث أن المعلومات الاستخبارية الاصطناعية وأغلافير التعلم الآلاتي أصبحت أكثر تطوراً، فإنها ستعتمد على مجموعات بيانات مثبتة من سلسلة من البيانات لاتخاذ قرارات مجزأة بشأن رفوف الحمل، والعزلة عن الذنب، وإعادة الخدمة.

وسيتيح تقارب السلاسل المسدودة، والربط بين 5G/6G، والحوسبة الحادة لكل مصدر للطاقة - من بطارية منزلية إلى مولد صناعي - للمشاركة في الأسواق اللامركزية في الوقت الحقيقي، ولن يكون هذا الجيل القادم أكثر أمنا واستقرارا فحسب، بل أيضا أكثر ديمقراطية، مما يعطي المستهلكين ملكية حقيقية لخياراتهم في مجال الطاقة، وفي حين أن العمل الهام لا يزال في تحقيق التشغيل المتبادل، وزيادة توافق الآراء، ومواءمة اللوائح، فقد تم إرساء الأساس، والزخم الزخم.