Perché la Blockchain per l'energia ha bisogno di soluzioni verdi di secondo livello

Dal boom delle criptovalute, la tecnologia blockchain ha aperto innovazioni in vari settori come l'assistenza sanitaria, l'istruzione, il settore immobiliare, le assicurazioni, la fornitura e la logistica, la gestione patrimoniale, la musica e molti altri settori; anche altri settori stanno prendendo piede.

Per questo post, la nostra enfasi è sulla gestione dell'energia elettrica. Molti fornitori di soluzioni stanno costantemente esplorando le incredibili possibilità della tecnologia blockchain nei settori dell'energia e delle utility. L'applicazione di blockchain nel settore dell'energia potrebbe essere nella gestione della rete, automazione, comunicazione, fatturazione, vendite e marketing, misurazione e trasferimento dei dati, mobilità e sicurezza.

Per esempio, Hive Manager è una soluzione digitale di smart-grid che utilizza la tecnologia blockchain per gestire la distribuzione di energia all'interno delle comunità di utenti di energia rinnovabile. La distribuzione di energia è decentralizzata, la fatturazione è automatica, e otteniamo una rete ottimale attraverso tali innovazioni della tecnologia blockchain.

Sfide della tecnologia Blockchain.

Tuttavia, la tecnologia blockchain ha le sue sfide, o trilemma, come lo chiamiamo tecnicamente. Il trilemma si basa su tre concetti di blockchain, che sono scalabilità, sicurezza e decentralizzazione. Secondo Vitalik Buterin, non è possibile aumentare tutte e tre le proprietà simultaneamente; si dovrebbe rinunciare all'altro fattore per massimizzarne due.

Ognuno di questi fattori ha il suo grado di influenza su diverse applicazioni blockchain. Tuttavia, nel settore dell'energia, la scalabilità della tecnologia blockchain è la più importante, soprattutto perché la gestione di una rete elettrica comporta un'enorme quantità di dati. Il monitoraggio e il controllo dei valori energetici, la fatturazione, la risposta intelligente e la comunicazione sull'attuale piattaforma blockchain non possono ospitare una tale quantità di dati nel tempo richiesto.

Supponiamo che ci sia una piccola città con 700.000 case collegate a una rete locale. Ogni appartamento ha un contatore intelligente che controlla la tensione, la potenza, la frequenza, il consumo di energia e la fatturazione in tempo reale. Una tale rete può generare un tasso di transazione di oltre mille unità in un secondo. In una blockchain, il tasso di transazione è equivalente al numero medio di blocchi estratti al secondo.

Ora a qualcosa di scioccante, Bitcoin non elabora più di cinque transazioni al secondo, in media, ed Ethereum è venti transazioni al secondo. Sorprendente, vero? Secondo la nostra ipotesi di cui sopra, avevamo bisogno di un tasso di transazioni di oltre 1000/s per gestire efficacemente una tale portata della rete. Come possiamo procedere?

Tecnologia Blockchain e consumo di energia

Una cosa molto degna di nota a questo punto è la quantità di potenza di calcolo che ci vuole per estrarre i blocchi di criptovalute notevoli come Bitcoin ed Ethereum. Queste due entità blockchain utilizzano un protocollo peer-to-peer chiamato proof of work (PoW) per estrarre nuovi blocchi o criptovalute risolvendo un problema matematico crittografico, quindi c'è una gara tra i pari della rete per risolverlo per primi.

Per avere un vantaggio, è necessario avere una maggiore potenza di calcolo. Maggiore potenza di calcolo equivale a consumare più energia. Non c'è da stupirsi che il mining di Ethereum è stato stimato per consumare circa 8,35 TeraWattHour all'anno; questa è la quantità media di energia consumata dall'Honduras l'anno scorso.

Immaginate questa quantità di energia consumata solo per un tasso di estrazione di venti transazioni/blocchi al secondo per Ethereum, e stiamo cercando un tasso di transazione di oltre 1000/s per una rete di utenti di energia in una blockchain. Questa soluzione porterà ad un consumo eccessivo di energia, quindi non è sostenibile.

La scalabilità di Blockchain ha anche l'ostacolo dello stoccaggio dei dati. Ogni casa avrebbe bisogno di uno stoccaggio sufficiente per ospitare tutta la storia delle transazioni. Il libro mastro delle transazioni di Bitcoin era a 210 GB all'inizio del 2019, e ha un tasso di incremento di 50 GB all'anno. Ora immaginate di memorizzare tutti i record di dati energetici di milioni di case all'interno di una rete, per non parlare delle restrizioni sulla privacy che sarebbero coinvolte.

I ricercatori hanno raccomandato diversi miglioramenti per rendere possibile la scalabilità della blockchain. Tuttavia, il più notevole di questi è la soluzione di secondo livello o off-chain.

Cosa significa soluzione di secondo livello?

Il secondo livello o canale di stato è una piattaforma al di fuori della blockchain che coinvolge una transazione peer-to-peer tra due parti che si accordano e una terza parte di supervisione che garantisce il valore della transazione.

Le soluzioni di secondo livello sono come i canali di pagamento con tassi di transazione estesi e capacità di elaborazione fulminea, ma sono ancora collegati alla blockchain. Alla fine delle transazioni nel secondo strato, il sistema scrive il valore indietro alla catena principale/blockchain.

Bitcoin, Ethereum e altre blockchain hanno sviluppato soluzioni off-chain che permettono transazioni istantanee tra pari, come;

Per esempio, si stima che Lightning Network abbia un tasso di transazione di 1.000.000/s mentre Raiden è considerato infinito.

Pro e contro delle soluzioni di secondo livello.

La soluzione off-chain ha spinto le possibilità di scalare le blockchain a un limite illimitato. Ciò che sembrava impossibile sulla blockchain, possiamo effettuare off-chain e trasferire di nuovo alla blockchain dopo una transazione/contratto.

Di seguito una panoramica dei vantaggi e dei limiti delle soluzioni di secondo livello.

Pro ControHannoun alto tasso di transazioni.Devi depositare un token per iniziare, e le tue transazioni sono limitate a quell'importo token si.La tassa di transazione / estrazione è bassa rispetto alla blockchain principale, ed è indipendente dal valore trasferito.È possibile trasferire solo a una parte per canale; tuttavia, è possibile avere più canali.Off-chain permette un pagamento sicuro e privato. Le transazioni vengono effettuate istantaneamente senza coinvolgere la blockchain. La capacità complessiva della rete aumenta linearmente con il numero di attori sulla rete.

Restringiamo tutti questi a come influenzano il settore dell'energia.

Come le soluzioni di secondo livello possono abilitare una Blockchain sostenibile per l'energia

Le soluzioni di secondo livello rendono fattibile la gestione di una rete di rete di dimensioni considerevoli senza doversi preoccupare del tasso di latenza o del throughput delle transazioni. Tipicamente, possiamo avere milioni di contatori di energia collegati in una rete decentralizzata e gestire efficacemente l'elaborazione dei dati.

Infine, l'energia consumata dalle numerose transazioni effettuate sul secondo strato è insignificante rispetto all'energia che sarà consumata dalla blockchain per eseguire tale quantità di transazioni.

In conclusione, la tecnologia blockchain ha sconvolto il nostro modo di gestire l'energia, come abbiamo visto attraverso questo post. La transazione off-chain sembra essere una soluzione praticabile per una blockchain scalabile e sostenibile; tuttavia, più progetti di ricerca e collaborazioni dimostreranno se questa soluzione può essere significativamente migliorata, soprattutto nel suo valore commerciale.