energy-systems-and-sustainability
دور البلوكشاين في إدارة معاملات التوليد الموزعة
Table of Contents
وقد ظهرت تكنولوجيا البلوكشاين كقوة تحولية لنظم المعاملات، حيث توفر دفتر حسابات مأمون وشفاف ولا مركزي، كما أن تطبيقه في إدارة معاملات الجيل الموزع - لا سيما في أسواق الطاقة المتجددة - يستكشف أوجه القصور والعجز في الثقة التي طال أمدها، ويخلق الجيل الموزع الذي يشمل مصادر الطاقة الصغيرة مثل التربينات الشمسية الريحية المجتمعية، والمصانع الصغيرة الحجم التي تُحدِّثُ من التحديات في مجال الطاقة.
فهم جيل موزع
ويشير توليد الكهرباء الموزع من وحدات صغيرة لا مركزية تقع بالقرب من نقطة الاستهلاك، وعلى عكس محطات الطاقة المركزية التقليدية التي تنقل الكهرباء على مسافات طويلة، تدمج مصادر الغازات المستنفد في شبكة التوزيع المحلية أو تعمل خلف المتر، وتشمل الأمثلة المشتركة صفائف الطاقة الشمسية ذات الفولطية الضوئية على السقف السكني أو التجاري، والتركبات الريحية الصغيرة، ونظم الحرارة والطاقة المشتركة، ومولدات الطاقة الحيوية،
ويقود ارتفاع مستوى الـ دي جي عدة عوامل: انخفاض تكاليف التكنولوجيات المتجددة، والحوافز الحكومية، وأهداف استقلال الطاقة، والشواغل البيئية، وتشمل الفوائد انخفاض الخسائر في النقل والتوزيع (نحو 5 إلى 10 في المائة من الطاقة المتولدة)، وتحسين قدرة الشبكة على التكيف أثناء فترات انقطاع الكهرباء، وتأجيل الاستثمارات الرأسمالية في خطوط النقل الجديدة، وانخفاض انبعاثات الكربون، وبالنسبة للمستعملين النهائيين، يمكن أن تخفض فواتير الكهرباء عن طريق قياس صافي أو تعريفات الطاقة عن طريق التقلبات الارتا بالجملة.
غير أن انتشار الـ دي جي يستحدث أيضاً تعقيدات تشغيلية ومعاملية، فخلافاً لعدد صغير من المولدات الكبيرة، يشمل الـ آلاف أو حتى الملايين من المشاركين، وقد ينتج كل مولد من المولدات كميات متغيرة من الطاقة حسب الطقس والوقت وصحة النظام، وفي الوقت نفسه، يمكن للمستهلكين أن يصبحوا منتجين (مستهلكين) عندما يتجاوز جيلهم الطلب على المشهد المتجدد، ويصدرون فائضاً إلى الشبكة، ويضمنون إدارة المستوطنات المالية.
تحديات إدارة المعاملات الموزعة
وقد صممت نظم معاملات الطاقة القائمة لنموذج مركزي يبيع فيه عدد قليل من المولدات الكبيرة إلى مرفق، ثم يوزع على العملاء، ويخلق تطبيق هذا الهيكل على توليد موزع عدة تحديات حاسمة:
دال - العوامل الأمنية والشفافية
وكثيراً ما تكون سجلات المعاملات في أسواق الطاقة التقليدية مثبتة في قواعد بيانات المرافق العامة أو في منابر الأطراف الثالثة، وهذا الظلم يجعل من الصعب على المستهلكين التحقق من أن الطاقة المصدرة لهم قد قيدت بشكل صحيح، أو أن الجماعات الاقتصادية الإقليمية قد تقاعدت على النحو الصحيح، وما زال الاحتيال، مثل البيع المزدوج لنفس الائتمانات الخاصة بالطاقة المتجددة، يشكل مصدر قلق، وبدون أثر مراجعة شفافة وغير قابلة للاستمرار، يعتمد الثقة دائماً على دور مركزي لا يقوم به المتاجرون.
العد المزدوج لائتمانات الطاقة
وعندما يبيع المستهلك فائض الكهرباء إلى جار عن طريق ترتيب من الأقران إلى الطرف الآخر، لا يجب أن يُحسب نفس الطاقة مرة أخرى بموجب اتفاق قياسي منفصل أو معيار حافظة متجددة، وتكافح أساليب المحاسبة التقليدية لمنع ازدواجية الحساب عبر السجلات أو الولايات القضائية المختلفة، وهذه المسألة حادة بوجه خاص في الأسواق التي تسمح بمطالبات متعددة على نفس الجيل (مثل بيع الكهرباء وعناصرها البيئية بصورة منفصلة).
عمليات وضع الفواتير وتسوية المنازعات المعقدة
وكل معاملة بين المولد والمستهلك تنطوي على قرائات مترية وآليات تسعير )مثل معدلات الاستخدام والتسعير الدينامي( والجداول الزمنية للتسوية، حيث أن المئات من المولدات الصغيرة تغذي الشبكة تصبح التسوية اليدوية غير عملية، بل إن النظم الآلية تتطلب قواعد بيانات مركزية باهظة التكلفة للحفاظ على الأخطاء والعرض لها، وتخفض التأخيرات في أسواق التدفق النقدي في أوقات التسوية أو شهورها.
الثقة بين أصحاب المصلحة
وتشمل أسواق التوليد الموزعة المرافق، ومشغلي الشبكات، ومتاجر التجزئة، والمجمعين، والبائعين التكنولوجيين، وفرادى المستهلكين، الذين لهم مصالح متضاربة، وقد تعتبر الفائدة أن الدي جي تشكل تهديدا لنموذج الإيرادات، في حين يحتاج المستهلكون إلى تعويض عادل، وبدون سجل محايد يمكن التحقق منه لكل معاملة، يمكن أن تؤدي المنازعات إلى تقويض الثقة والتبني البطيء، وأي وسيط مركزي يستحدث نقطة واحدة من نقاط الفشل.
كيف يتصدى (بلوكشاين) لهذه التحديات
(ب) تكنولوجيا دفتر الأستاذ الموزعة التي تسجل المعاملات في سلسلة من القطع الافتراضية والتاريخية، وتحتوي كل حجرة على مقياس مبدئي للمبنى السابق، وزمن، وبيانات المعاملات، وتحتفظ بدفتر الأستاذ شبكة من النوافذ (الحواسيب) التي تصل إلى توافق في الآراء بشأن حالة دفتر الأستاذ من خلال آليات مثل برووف العمل (PoW)، وبروفيس للمقبولة (S).
حفظ السجلات المأمونة والثابتة
فعندما تسجل المعاملة على سلسلة من القطع، لا يمكن تغييرها أو حذفها دون السيطرة على أغلبية القوة الحاسوبية للشبكة )أو المحتصة( وهذا الحتمي يضمن تسجيل إنتاج الطاقة واستهلاكها ونقلها الائتمانية بصورة دائمة وقابلة للتحقق، إذ أن جميع المشاركين - بمن فيهم القائمون بالتنظيم - يمكنهم مراجعة دفتر الأستاذ دون الحاجة إلى الثقة بمشغل مركزي، وهذه الشفافية تلغي إمكانية ازدواجية حساب كل منتج من مصادر الطاقة التي ثبتت صحتها.
Decentralized Peer-to-Peer Trading
ويزيل البلوكشاين الحاجة إلى وسيط مركزي )مثلا، فائدة أو مجم ِّع( للموافقة على المعاملات أو تسويتها، ويمكن للمستهلكين والمستهلكين أن ينتقلوا مباشرة )من بين الكاتبين( باستخدام اتفاقات التنفيذ الذاتي ذاتيا مع المصطلحات المدون بها مباشرة إلى نظام " الشفرة " ، وعندما يُبلغ المستأنف عن زيادة حجم العمل، يمكن أن يطابق عقدا تلقائيا محفظة الودائع رقمية من طلب جار.
التسوية الآلية عن طريق عقود الذكاء
:: تنفيذ العقود الذكية لإجراءات محددة مسبقا عند استيفاء الشروط، وفي سياق تجارة الطاقة، قد تشمل الظروف عتبة سعر محددة، أو وقت العمل، أو القراءة المتحققة، وعند بدء العمل، يُمكن العقد من تحويل أرصدة الطاقة المبردة أو المُكَسَّنة، ويُحدِّث دفتر الأستاذ، ويقضي على التسوية اليدوية، ويقلل أوقات التسوية من أيام أو أسابيع إلى دقائق، ويخفض تكاليف المعاملات.
المسار الحقيقي والدمج في القياس
ويمكن إدماج البلوكشاين بمترات ذكية وأجهزة الإنترنت الخاصة بالأشياء لتسجيل بيانات الجيل والاستهلاك في وقت قريب من الوقت الحقيقي، ويصبح كل حدث للقراءة أو تدفق الطاقة صفقة في سلسلة السلاسل، وتتيح هذه البيانات الجمادية وضع فواتير أكثر دقة، والتسعير الدينامي (مثل تعريفات زمن الاستخدام)، وبرامج الاستجابة للطلبات، كما تدعم إصدار شهادات استهلاك الطاقة المتجددة أو الكربون.
آليات توافق الآراء المصممة لأغراض الطاقة
(أ) حالات الاختراق المبكر مثل استخدام البروفسور في العمل، التي تستهلك كميات كبيرة من مشكلة الطاقة لأغراض تطبيقات الطاقة التي تركز على الاستدامة؛ غير أن سلسلة الاختراع الحديثة اعتمدت نماذج أكثر كفاءة في توافق الآراء. )
التنفيذ العالمي الحقيقي ودراسات الحالات الإفرادية
وتظهر عدة مشاريع تجريبية ومنابر تجارية دور سلسلة من المشاريع في إدارة معاملات الجيل الموزع.
ليدغر (أستراليا)
Power Ledger operates a peer-to-peer energy trading platform using a dual-token system: POWR (an asset-backed token for access to the platform) and Sparkz (a transaction token tied to energy units). In trials in Fremantle, Western Australia, residents with rooftop solar traded excess energy with neighbourss, with all transactions recorded on a private, permissioned blockchain.
LO3 Energy’s Brooklyn Microgrid (USA)
In Brooklyn, New York, LO3 Energy (acquired by and now operating as part of Exergy and related entities) launched a microgrid project where solar-equipped homes traded energy with neighbours using a blockchain-based platform. The system usedelli meters to record generation and consumption, and a private blockchain facilitated settlement rate.
WePower (Europe)
ويباور، الذي أصبح الآن جزءا من Energy Web Foundation] ecosystem، يركز على تكسير توليد الطاقة المتجددة، ويمكن للمستهلكين أن يصدروا أكاسيد للطاقة تمثل الإنتاج في المستقبل، التي تباع للمستثمرين في سوق للسلاسل الكتلية، وتعاد صياغتها لاحقا للكهرباء الفعلية عند حدوث الجيل، ويوفر هذا النهج التمويل الأولي لمنشآت جديدة للتنبؤ بالطاقة الشمسية أو الرياح.
مؤسسة الطاقة على شبكة الإنترنت
مؤسسة الطاقة على الشبكة العالمية هي مؤسسة غير ربحية تضع حلولاً مفتوحة المصدر لقطاع الطاقة، حيث إن موقعها الشبكي للطاقة هو سلسلة عامة من أنواع الطاقة مصممة للامتثال التنظيمي وكمية عالية من المعاملات (حتى عدة آلاف من المعاملات في الثانية).
مشاريع أخرى جديرة بالذكر
In Germany, the TennerT] project (now part of ]Equigy) uses blockchain to manage flexibility from distributed batteries and electric vehicles. In Switzerland, the Quartierstrom
الاعتبارات التقنية وإمكانية التصعيد
ورغم الوعد، فإن تطبيق سد الشاين في جيل موزع يواجه عقبات تقنية يجب معالجتها لاعتمادها على نطاق واسع.
Scalability and Throughput
:: معالجة معاملات بين القطاعين العام والخاص مثل الإيثيريوم (قبل انتقاله إلى بوس) ما بين 15 و30 عملية في الثانية تقريباً، وقد يتطلب عدد كبير من المستهلكين عشرات الآلاف من المتاجرين في مصادر الطاقة لأغراض تجارة الطاقة في الوقت الحقيقي، وتشمل الحلول بروتوكولات مصغرة - 2 (مثلاً، قنوات الدولة، المناولة النهائية) التي تعالج العديد من المعاملات
استهلاك الطاقة من البلوكشاين
وعلى الرغم من أن شركة بو إس وشركة ديوس تخفض استخدام الطاقة بشكل كبير، فإن الأجهزة (المعدات الذكية، أجهزة الاستشعار عن طريق التوحيد القياسي) التي تغذي بيانات المعاملات تستهلك أيضاً الطاقة، ويجب أن تكون الفوائد الصافية للطاقة من التجارة التي يمكن أن تكون محفورة من الكتل، إيجابية: فالوفورات الناجمة عن الاستهلاك المحلي الأمثل، وانخفاض الخسائر في النقل ينبغي أن تفوق الرؤوس العامة للطاقة التي تنقلها شبكة القاطرات، وتفيد معظم المشاريع الرائدة بأن هذه هي الحالة، ولا سيما عندما يكون توافق الآراء فيها فعالاً.
التشغيل المتبادل والتكامل مع نظم ليغايسي
(ج) مقاييس البنية التحتية للطاقة، ونظم إدارة التوزيع، ومنابر فواتير غير مصممة للربط مع سلسلة من القطع، وتحتاج إعادة استخدامها إلى تطبيقات موحدة، وصيغ بيانات، ومتوسطة، وقد وضعت مؤسسة الطاقة على الشبكة العالمية هياكل مرجعية و ] Energy Web Decentralized Operating System، مع ذلك، اعتماد مرافق جديدة لتيسير التكامل.
خصوصية البيانات والامتثال التنظيمي
وفي حين أن الشفافية في مجال الاختراق هي فائدة، فإنها قد تتعارض مع متطلبات الخصوصية (مثل الناتج المحلي الإجمالي في أوروبا) ويمكن أن تكشف أنماط استهلاك الطاقة عن وجود منزل أو عدد الأشخاص الذين يعيشون فيه، وتشمل الحلول استخدام ] أدلة على الاعتراف بالزئبق ] (العمليات المتعددة الأطراف) للتحقق من المعاملات دون الكشف عن البيانات الأساسية، أو تخزين البيانات الحساسة خارج سلسلة الاختبارات.
الآثار التنظيمية والسوقية
وتتوافق قدرة البلوكشاين على تيسير أسواق الطاقة اللامركزية مع الاتجاهات الأوسع نطاقا في إصلاح سوق الكهرباء، وتستكشف المنظمون كيفية إدماج موارد الطاقة الموزعة في أسواق الجملة، ويمكن أن تكون هذه السلاسل بمثابة طبقة من المعاملات، وتشمل الآثار الرئيسية ما يلي:
- Net Metering Evolution:] instead of simple net billing, blockchain enables real-time, locational pricing for exported energy, compensating prosumers based on the grid’s value at that moment.
- Peer-to-Peer Tariffs:] Utilities may transition from retail clientss to platform operators, charging a fee for grid usage rather than for energy itself. Blockchain can transparently allocate these fees based on actual usage.
- Renewable Energy Certificates (RECs):] Blockchain creates a tamper-proof registry for RECs, automating their issuance, transfer, and retired. This reduces greenwashing and lowers administrative costs.
- Grid Balancing and Flexibility Services:] Blockchain can coordinate aggregations of small electricitys and storage to provide frequency regulation or voltage support, paying participants based on verified contributions.
وتختبر صناديق الرمال التنظيمية في بلدان مثل سنغافورة والمملكة المتحدة وهولندا تطبيقات السلاسل الكثيفة للطاقة، وتهدف هذه المبادرات إلى وضع أطر توازن الابتكار مع حماية المستهلك، وموثوقية الشبكات، والمنافسة العادلة، ومع نضج التكنولوجيا، قد نرى ظهور ]] أسواق الطاقة الرقمية حيث يمكن لأي شخص أن يتاجر بالطاقة، وأرصدة الكربون، وقاعدة خدمات المساعدة الوحيدة.
الخلاصة والتوقعات المستقبلية
ويوفر هذا المشروع أساسا قويا لإدارة المعاملات المعقدة المتأصلة في توليد الطاقة الموزعة، ومن خلال توفير الأمن والشفافية والتشغيل الآلي واللامركزية، فإنه يتغلب على الحواجز القائمة على الثقة والكفاءة التي تصيب النظم التقليدية لتسوية الطاقة، والمشاريع الرائدة في العالم الحقيقي - من استراليا إلى بروكلين - التي تعمل فيها التكنولوجيا على نطاقات صغيرة ومتوسطة، مما يتيح التجارة بين الأقران، وتتبع الائتمانات على نحو شفاف، ودفعات أسرع.
وسيتوقف الاعتماد الأوسع نطاقاً على التغلب على التحديات التي تواجه التصعيد، والدمج مع الهياكل الأساسية القائمة للمرافق، وبحرية البيئات التنظيمية المتنوعة، ونظراً إلى أن الحلول التي تُعدّ في المستقبل ناضجة (مثل توسيع نطاق الطبقة الثانية، وتوافق الآراء الفعال، وتقنيات حفظ الخصوصية)، ونظراً إلى تطور سياسة الطاقة لتشمل الموارد الموزعة، فمن المرجح أن يصبح دور الحيتان في إدارة معاملات الأجيال الموزعة أمراً رئيسياً.