در دو قسمت قبلی مقاله سعی شد تا با کاربردها و پروژه های مبتنی بر بلاکچین در صنعت برق آشنا شویم و در ادامه قصد داریم برخی از چالش هایی که اپلیکیشن ها و پروژه های مبتنی بر بلاکچین به منظور پیاده سازی در این صنعت با آن مواجه هستند و همچنین ویژگی های ذاتی سیستم های الکتریکی و نحوه برخورد فناوری بلاکچین با آنها را ارزیابی کنیم.

3. چالش ها فناوری بلاکچین در صنعت برق:

برخلاف پروژه ­های فراوان مبنتی بر فناوری بلاکچین در حوزه برق، آینده فناوری بلاکچین در این حوزه در هاله ­ای از ابهام است. این ابهام به دلیل وجود ریسک­ ها، محدودیت ­ها و برخی چالش ­های پیش روی این فناوری می­ باشد. بلاکچین­ های معروفی که تا به حال پیاده­ سازی شده در حال حاضر با چالش­ های از جمله مقیاس­ پذیری و تعداد تراکنش پایین رو به رو هستند. تطبیق با ویژگی ­هایی که یک شبکه الکتریکی داراست، رشد یک استارت­ آپ در آینده را تضمین می­ کند. در این قسمت چند نمونه از محدودیت ­ها و ریسک­ های استفاده از فناوری بلاکچین در حوزه برق  بررسی می­ شود.

1.3 ریسک ­های امنیتی:

یکی از مواردی که پایداری شبکه ­های الکتریکی را می تواند به خطر بیاندازد و راهی به منظور سو استفاده برای مجرمان باشد، نداشتن هویت در یک سیستم توزیع شده غیرمتمرکز می باشد. ناشناسی که تحت مفهوم فناوری بلاکچین به افراد داده می ­شود، ریسک ­هایی را به همراه خواهد داشت و امکان اینکه شبکه به جهت هدف­ های غیرقانونی استفاده شود، وجود خواهد داشت. 

     یک سیستم غیرمتمرکز مبتنی بر بلاکچین بدون داشتن هیچ قدرت بالادستی اساسا می­ تواند یک اشکال برای مصرف­ کنندگان انتهایی محسوب شود. در برخی از مدل­ های ارائه شده، هیچ گونه نهاد یا سازمان اجازه دخالت در سیستم را نخواهد داشت و حتی برخی از تراکنش ­های خاص در صورت تشخیص مجرمانه بودن یا هرگونه مغایرت قانونی، قابلیت برگشت پذیری را نخواهند داشت.

     تأثیر کلی استفاده از فناوری بلاکچین در شبکه برق فارغ از مثبت یا منفی بودن آن بستگی به نحوه پیاده­ سازی پلتفرم ها و اپلیکیشن­ ها دارد و به نظر می ­رسد پلتفرم ­ها در فاز اول به دنبال ثبت توزیع شده تراکنش­ ها می باشند و بعد از عبور از این فاز و برطرف شدن مشکلات و کمبودهای آن، نوبت به فاز بعدی یعنی فعال ­سازی تراکنش ­های غیرمتمرکز با استفاده از قراردادهای هوشمند می­ باشد.

2.3 محدودیت­های فنی: 

یکی از چالش­ هایی که فناوری بلاکچین در حوزه برق، استفاده از الگوریتم ­های تایید تراکنش ­های هر بلوک می ­باشد. استفاده از الگوریتم POW با توجه چالش ­های مقیاس پذیری، کارمزد تراکنش ­های خرد و سرعت پایین تأیید تراکنش با ویژگی ­های یک سیستم الکتریکی در تضاد می ­باشد. الگوریتم­ POS توانسته تا حدی مشکلات الگوریتم POW را بهبود بخشد ولی این چالش ­ها در مقیاس یک شبکه الکتریکی بزرگ و با نیاز فراهم کردن قابلیت اطمینان بالا، هنوز پابرجاست. الگوریتم ­های دیگر نیز هر کدام مزایا و معایبی دارند که تطبیق پیدا کردن با ویژگی یک شبکه الکتریکی یکی از چالش­ های پیش روی آنهاست.

     یک ریسک بالقوه­ای که در حال حاضر وجود دارد، امنیت بلاکچین می­ باشد. در پروژه­ هایی که در مقیاس بالا از فناوری بلاکچین استفاده می­ شود، حفط امنیت و پایداری کل سیستم الکتریکی یکی از حیاتی­ ترین چالش­ هایی است که فناوری بلاکچین با آن رو به روست. همان طور که می­دانید کدنویسی فناوری بلاکچین توسط انسان بوده پس ممکن است دارای اشکالاتی باشد که این موضوع با توجه به حساسیت بالای سیستم­ های الکتریکی می ­تواند صدمات زیادی به اقتصاد یک کشور وارد کند.

     یکی دیگر از چالش­ هایی که فناوری بلاکچین به طور غیر مستقیم با آن مواجه است، چالش فورک در یک بلاکچین و تقابل ذینفعان عمده با هم می­ باشد. شاید در کاربردهای دیگر از فناوری بلاکچین، موضوع فورک و تقابل ذینفعان عمده چالش مهمی به حساب نیاید ولی در سیستم ­های الکتریکی که در واقع یک زیرساخت فیزیکی هستند این موضوع می­ تواند بسیار خطرناک­ تر باشد. در واقع ایجاد تعادل بین عدم تمرکز و انعطاف­ پذیری شبکه یکی از چالش ­های مهم پیش روی توسعه دهندگان فناوری بلاکچین در صنعت برق می ­باشد.

     یک چالش اساسی به منظور گسترش هرچه بیشتر فناوری بلاکچین در صنایع مختلف، موضوع کاربر پسند بودن است. این موضوع زمانی به چالشی برای توسعه دهندگان بلاکچین تبدیل می ­شود که مردم عادی در کارکردهای روزانه قصد استفاده از این فناوری را داشته باشند. بیشتر پلتفرم ­های مبتنی بر بلاکچین از رمزنگاری غیرمتقارن استفاده می­ کنند و از طریق کلید خصوصی و عمومی هویت یک فرد مشخص و تراکنش مورد نظر فرد بوجود می­آید. اگر یک فرد کلید خصوصی خود را گم کند در واقع تمام دارایی خود در یک پلتفرم را از دست داده است. در واقع حفظ امنیت و حریم خصوصی افراد در کنار معضلاتی مانند گم کردن کلید خصوصی، یکی از چالش­هایی است که توسعه دهندگان به منظور کاربر پسند بودن این فناوری با آن رو به رو هستند.

3.3 محدودیت ­های بالقوه با توجه به ساختار صنعت برق

حداقل هزینه سرویس ­های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی تأمین شده، به وسیله یک سازمان واحد تعیین می­ گردد برخلاف ساختار رقابتی که بعضا در حوزه رمزارزها شاهد آن هستیم. اقتصاد مقیاس کار در حوزه انرژی الکتریکی می­گوید:" با افزایش مقیاس شبکه الکتریکی، میانگین هزینه بهره ­برداری از یک شبکه برای اپراتور آن، کاهش پیدا می کند." ولی در برخی از موارد استفاده از فناوری بلاکچین می­ توان مشاهده کرد که با افزایش شبکه هزینه های آن به نسبت افزایش پیدا می­ کند.

     برخی از وظایف به صورت انحصار طبیعی، در شبکه برق تعریف شده است به عنوان مثال اپراتورهای شبکه به صورت خاص باید پاسخگوی برخی عملیات های خاص در شبکه باشند. به عنوان مثال اپراتورهای سیستم انتقال برق باید به تنهایی پاسخگوی برقراری تعادل در یک شبکه گسترده برق باشند و باید همیشه توازن میان عرضه و تقاضا برق در شبکه را ایجاد کنند. از این رو تمام پلتفرم ­های مبادلات انرژی الکتریکی اعم از بازارهای خرد و کلان باید با اپراتورهای سیستم انتقال انرژی الکتریکی تطبیق پیدا کنند زیرا پاسخگویی در رابطه با برقراری تعادل میان عرضه و تقاضا در شبکه وظیفه انحصاری اپراتورهای سیستم انتقال می­ باشد. بنابراین اگر چه ممکن است پلتفرم های قدرتمند تبادل همتا به همتای برق برای یک جامعه نیاز باشد، اما این پلتفرم ­ها حتی نمی ­توانند به صورت مستقل از اپراتورهای شبکه برق کار کنند و تا زمانی که به کار خود ادامه بدهند، به شبکه برق مرکزی متصل شده ­اند پس این سوال پیش می آید که آیا یکی از فلسفه های اصلی استفاده از فناوری بلاکچین که حذف نهادهای واسط و مبادلات فرد به فرد می باشد، عملا در سیستم های توزیع برق ناکارآمد خواهد بود؟!

4.3 چالش های فشار رقابت و پذیرش عمومی

راه­کارهای فناورانه جایگزین به وسیله پروژه ­های مبتنی بر فناوری بلاکچین در بسیاری از کاربردها در حال توسعه می باشد. به عنوان مثال در پروژه های پیشنهادی توسط فناوری بلاکچین، مصرف کننده و تولید­ کننده انرژی الکتریکی در بازارهای عمده فروشی انرژی مشارکت می­ کنند. ولی این امر مشخص نیست که راه­کارهای مبنتی بر بلاکچین به منظور بالا بردن مشارکت مصرف کننده و تولید کننده، از دیگر تکنولوژی­ ها بهتر عمل خواهد کرد. در حال حاضر راه های زیادی به منظور حفاظت از شبکه در مقابل حملات سایبری وجود دارد[19]. اپراتورهای توزیع و انتقال برق به خوبی بوجود آمده ­اند و آموزش دیده ­اند تا بتوانند یک شبکه برق را مدیریت و حفاظت کنند ولی این امر مشخص نیست که راه­کارهای مبتنی بر بلاکچین پیشنهاد شده در بسیاری از حوزه ­ها بتوانند در سیستم فعلی بهبودی را بوجود بیاورند.

4. نتیجه گیری:

فناوری بلاکچین به ما یک راه­کار ارائه داد و به وسیله ثبت اطلاعات نه بر روی یک پایگاه داده مرکزی، بلکه بر روی تعداد زیادی از سیستم­ های توزیع شده که با توجه به مکانیزم امن تعریف شده ­ای به هم متصل می ­شوند، تضمین معتبر بودن اطلاعات ثبت شده را نمود. این فناوری راه­کاری را ارائه کرد برای طرف­ های غیرقابل اعتماد به منظور رسیدن به توافقی مشترک بر بستر فضا دیجیتال و بدون نیاز به هیچ نهاد واسط قابل اعتماد، فراهم کرد. به همین دلیل برخی از متخصصان صنعت پیش بینی می­ کنند که فناوری بلاکچین، صنعت توزیع انرژی را سریع ­تر و دقیق ­تر خواهد کرد. همان طور که گفته شد بسیاری از شرکت ­ها و کنسرسیوم­ های حوزه برق به صورت فعال در پروژه ­های مبتنی بر بلاکچین سرمایه­ گذاری می­ کنند. پروژه­ هایی با پتانسیل بالا در سراسر حوزه برق از بازارهای محلی، خرده فروشی و عمده فروشی برق تا سرویس­ های پشتیبانی شبکه برق، ماشین­ های الکتریکی و بازارهای دوست­دار محیط زیست فعال هستند.

     با این حال به کارگیری فناوری بلاکچین در سیستم ­های الکتریکی نامشخص می ­باشد. این فناوری نوظهور راه­کارهایی را ارائه می­ کند که در مقیاس تجاری در صنعت برق کاربردی نیست. خصوصیات منحصر به فرد بخش ­های مختلف صنعت برق، چالش بسیار جدی برای پروژه ­های مبتنی بر بلاکچین به منظور گسترش در این صنعت می­ باشد. علاوه بر این، فناوری بلاکچین با فشار رقابت و چالش ­های مقبولیت عمومی مواجه است. نوآوری و آزمایش خیلی بیشتری به منظور روشن شدن پتانسیل استفاده از فناوری بلاکچین در صنعت برق نیاز است.

5. منابع:

  1. (https://www.stateofthedapps.com/ (last accessed April 24, 2018
  2. (https://www.coinschedule.com/stats.html (last accessed April 24, 2018
  3.  Macheel, T., “Bitcoin Smart Meters Could Revolutionise How South Africans Pay for Power,” CoinDesk, June 3, 2014
  4.  Metelitsa, C., “Blockchain for Energy 2018: Companies & Applications for Distributed Ledger Technologies on the Grid,” GTM Research, March 2018
  5. /The Enerchain Project, https://enerchain.ponton.de
  6. BTL, “The BTL™ Interbit™ Blockchain Platform to Drive Next Phase of Energy Trading Systems With Market Leading European Energy Firms,” January 21, 2018
  7. /Drift, https://www.joindrift.com
  8.  "(Consensys, “Grid+: Welcome to the Future of Energy (White Paper
  9. /Brooklyn Microgrid Project, https://www.brooklyn.energy
  10. Fehrenbacher, K., “Siemens Invests in LO3 Energy, Making Blockchain a Piece of Its Microgrid Strategy,” Greentech Media, December 26, 2017
  11. Futurezone, “Verbund und Salzburg AG starten Blockchain-Pilotprojekte,” November 13, 2017
  12. /Jouliette at De Ceuvel, https://jouliette.net
  13. TenneT, “Europe’s first blockchain project to stabilize the power grid launches: TenneT and sonnen expect results in 2018,” November 2, 2017
  14. Electron, http://www.electron.org.uk/#our_products
  15. Share & Charge, http://shareandcharge.com
  16. eMotorWerks, https://emotorwerks.com
  17. Morris, J., “How the blockchain could fight grid cyber-threats,” GreenBiz, May 31, 2017
  18. Guardtime, “KSI Technology Stack,” https://guardtime.com/technology
  19. For example, see Wang, W. and and Z. Lu, «Cyber security in the smart grid: Survey and challenges,» Computer Networks 57:1344-1371 2013


گردآورنده مقاله: کاوه بابایی