Primary tabs

Onderzoek naar blockchain, power management en elektrische voertuigen

Geld verdienen aan een volle batterij 

Door: Sjors Hijgenaar (blockchain expert bij CGI) 

Na de financiële en de logistieke sector krijgt blockchain nu ook voet aan de grond in de energiesector. Met grote gevolgen: door blockchain in te zetten bij smart (dis)charging van elektrische voertuigen, kan zelfs de energietransitie versneld worden, zo blijkt uit mijn onderzoek. 

Het gros van onze handel is gebaseerd op een driepartijenovereenkomst: leverancier, afnemer en een bank of een ander tussenpersoon. Dat gaat veranderen: blockchain zorgt ervoor dat die intermediair niet meer nodig is. Dit digitaal gedistribueerd en universele kasboek geeft een definitieve volledige geschiedenis van alle transacties. Elke transactie wordt toegevoegd aan de keten van eerdere transacties en automatisch met iedereen in het netwerk gedeeld. Door cryptografische software is het niet meer mogelijk een wijziging door te voeren in eerder toegevoegde regels. Zo worden alle toevoegingen gecontroleerd, gaat er automatisch een streep door mutaties en worden fraudeurs buitenspel gezet. We gaan terug naar de directe handel tussen verkoper en koper. Met snelheid, efficiëntie, kostenreductie en transparantie als prettige gevolgen. Bovendien is alles wat in dit digitale grootboek staat definitief. Waardoor je een uitstekend overzicht krijgt van wat bijvoorbeeld een consument verbruikt of afneemt. 

Opmars

Diverse sectoren hebben blockchain omarmd. Allereerst de financiële sector (het is de technologie achter de bitcoins). Daarna volgde de logistiek. Nu zet blockchain ook voet aan de grond in de energiesector. Dat is logisch om twee redenen. Allereerst: de balanshandhaving van het elektriciteitsnetwerk. We willen een duurzame samenleving. Maar energiebronnen als wind en zon zijn grillig en in groeiende mate decentraal, terwijl via centrale marktfacilitatie vraag en aanbod wel 24/7 in balans moeten zijn. Daarvoor moet je correcte voorspellingen kunnen doen over gebruik en opwek en die voorspellingen vervolgens ook na kunnen komen. Met de huidige blockchain state-of-the-art kun je deze balans uitstekend handhaven. Straks kunnen voorspellingen zelfs vervangen worden door het direct uitlezen van ‘slimme meter’-data en is zelf realtime balancering binnen bereik. 

Peer-to-peer

Dan de tweede reden: in de huidige handelsketen zorgen meerdere partijen ervoor dat de energie uit bijvoorbeeld een windmolen van een boer uiteindelijk uit ons stopcontact komt. Ons huidige energiesysteem is nu eenmaal gebaseerd op een hiërarchisch model. Dat wringt met de gedistribueerde opwek die in de toekomst de norm wordt. We willen zo veel mogelijk rechtstreeks, peer-to-peer kunnen handelen. In het hedendaagse marktmodel is het niet mogelijk om elektriciteit van je buren te kopen (al zijn er al wel experimenten in Nederland gaande, zoals rondom het energie-eilandenconcept). Dat gebeurt al in de New Yorkse wijk Brooklyn. Daar zorgt blockchain-technologie ervoor dat consumenten aan de ene kant van de straat de met zonnepanelen opgewekte stroom aan de andere kant van de straat kunnen kopen. Buren werken op die manier samen aan de verduurzaming van hun stad en ondervinden daar meteen lokaal de voordelen van. 

Uniek algoritme

Brooklyn laat zien dat een microgrid zelfvoorzienend kan zijn, zelfs in het geval van netwerkproblemen. Het verschaffen van deze flexibiliteit is een essentieel voordeel van blockchain. Dat blijkt ook uit mijn onderzoek. Dat combineerde drie onderwerpen die nog niet eerder gekoppeld zijn: elektriciteitsmanagement (power management), elektrische voertuigen of EV’s (smart charging, smart discharging) en blockchain. Ik heb een algoritme ontwikkeld dat het mogelijk maakt om in een wijk of stadsgedeelte de individuele voorkeuren van de eigenaren van EV’s te ontdekken en die mee te nemen in de berekening. Hierdoor krijg je een optimale elektriciteitallocatie per interval van vijftien minuten. 

Win-win

Uit mijn onderzoek, waarbij ik diverse scenario’s heb getest (o.a. verschillende generaties van EV’s en duurzame energiebronnen), blijkt dat je met blockchain het net beter kan balanceren. Het verbruik is correcter te voorspellen, waardoor er minder op spotmarkten* gehandeld hoeft te worden. Ook de eigenaar van het elektrische voertuig heeft profijt. De gemiddelde kosten per laadsessie gaan omlaag, omdat je stroom terug kan verkopen tegen een betere prijs. En verder kun je er ook van op aan dat de batterij volgeladen is op het moment dat je vertrekt. Mijn algoritme was in staat om dat in 99% van de gevallen voor elkaar te krijgen. Bij eerdere algoritmes had of de gebruiker of de partijen in het netwerk profijt van de oplossing. Win-win was niet mogelijk, want dan kreeg je steevast een algoritme dat op geen enkele computer kon draaien. Mijn algoritme breekt die trend en maakt het wel berekenbaar en werkbaar.

* = Deel van de markt waar levering en betaling zeer kort na het afsluiten van de transactie plaatsvinden.

Uitdagingen

Mijn onderzoek brengt blockchain een stap dichter bij het ideaalplaatje. Er zijn echter nog heel wat uitdagende vraagstukken. Op het gebied van privacy bijvoorbeeld. De huidige blockchain-oplossingen werken vooral met afgeschermde omgevingen. Alleen gebruikers van deze toepassing hebben toegang. Data kan bovendien maar tot op zekere hoogte geanonimiseerd worden. Er wordt nu onderzoek gedaan bij een technische universiteit om het nog verder te anonimiseren. Een andere uitdaging heeft met de schaalbaarheid en omvang van de transacties te maken. We willen toe naar een blockchain die realtime bijvoorbeeld de meetdata kan doorgeven, waardoor facturatie mogelijk is. De huidige platformen lopen daarin nog tegen een grens aan: teveel dataverkeer zet een streep door de wens om realtime te handelen.

Ook aan de schaalbaarheid wordt volop gesleuteld. Wij volgen de innovaties op de voet en zijn betrokken bij diverse kleinschalige projecten, waarbij we in een ecosysteem, dus samen met anderen, werken aan Proof of Concepts (POC’s). Door uit te proberen, leren we veel. Het is vooral een ontdekkingstocht naar de waarde van deze technologie. Blockchain is weliswaar een buzzword,  maar het is beslist niet in alle markten of omstandigheden de meest effectieve technologische oplossing. 

De sleutel: samenwerken!

Ik ben er echter wel van overtuigd dat blockchain in de energiesector voor een disruptie gaat zorgen. Zeker met een 2.0 (en straks een 3.0-versie) met nog meer mogelijkheden. Technologisch gezien is the sky the limit. Maar de sleutel om de mogelijkheden optimaal te benutten is en blijft toch samenwerken in ecosystemen. Mijn advies is daarom: ga allianties aan. Niet voor niets hebben we bij CGI een blockchain community opgestart, waarin we kijken hoe we onze krachten met alle relevante partijen in een bepaalde sector kunnen bundelen. Er is daarbinnen zelfs een speciale blockchain community voor de utiliteitssector, waarin we gezamenlijk kijken hoe we tot slimme ICT-oplossingen kunnen komen. Ik zou zeggen: join us!