随着太阳能电池板、风力发电和电池储存成本的下降,家庭和消费者开始越来越多地自己进行发电,对电网的依赖程度也越来越低。这导致能源系统变得越来越分散,这有助于将市场力量从大型公用事业公司转移到个体的“消费者”——即自行发电的消费者。

这些发展促进了世界各地社区能源项目数量的迅速增加,在这些项目中,家庭相互产生、储存和交换能源。在苏格兰,主要的社区能源咨询小组列出了它所支持的300多个项目。

研究英国未来能源的学者对这些社区能源模式的潜力越来越感兴趣,比如苏格兰东北部的芬德霍恩生态村,那里有节能住宅、太阳能电池板阵列和社区所有的风力涡轮机。

这些项目通常通过在一个为社区服务的微电网来发挥作用,实现生产者和消费者之间的能源交换,为当地的能源提供抵御未来供应冲击的能力。一家住户可以从邻居的太阳能电池板或社区风力涡轮机购买多余的可再生能源。

使用区块链来进行电子交易

区块链以比特币等加密货币背后的技术而闻名,但在社区能源系统也开始越来越多地对其进行探索。区块链可以作为跟踪能源和货币交易的数字记录,而不需要公用事业公司来充当受信任的中介。

简单地说,区块链是一个记录交易的共享日志,多个参与方共享的副本,形成一个分布式分类帐。这些账簿的形式是一个不断扩展的信息链(因此得名“区块链”)。每一个新增的块都包含一个指针和一个来自之前块数据的加密散列,形成一个链表。这就保证了区块链是防篡改的,因为没有人可以在不被其他人发现的情况下,来更改先前编写的区块中的信息。

在能源环境中,区块链承诺实现“真正的电子交易”,即购买的能源在其被消耗时,可以追溯到它的来源,特定的发电设备、电池或储存设备。这与消费者从“无碳”的公用事业公司购买能源不同,后者的能源来源是可再生能源发电机,如海上风力发电场。实际上,这并没有那么有效,因为由于电力网络的限制,高峰时段的电力需求通常只能从附近燃烧化石的传统发电站获得满足。

相比之下,使用区块链的社区能源计划,能够使消费者直接从邻居的太阳能电池板或本地存储设备购买电力。它还提供了一种选择,如果邻居的太阳能电池板在需要时不能提供电力时可以怎么做——例如,它可以推迟一些负荷,直到当地产生的可再生能源再次出现。这不仅减少了碳排放,而且还保持了社区的能源收入。

智能能源需要智能合约

区块链能够实现这一过程的主要途径之一,是通过所谓的“智能合同”(smart contract)——点对点协议(peer-to-peer agreement,简称p2p协议),向消费者提供可与能源生产商合作的能源。一旦协议生成,这个算法将自动执行条款,并管理能源和金钱的交换,而不需要一个可信赖的中央权威机构。

例如,用户可以指定,在任何给定的时间,从他们指定的邻居太阳能电池板来购买能源。如果输出能源的邻居的智能电表与区块链连接,它可以自动检测出产生或输出了多少能量,并记录这一信息,同时进行相应金额的转账。它还可以记录邻居与多少其他方签订合同,防止重复计算。

区块链技术需要克服的一个关键问题,就是它的名声—浪费。这是因为它在加密货币开采方面的应用——这是一个巨大的电力消耗者。据估计,仅比特币网络每年所需的能源就相当于爱尔兰的能源。

这是因为,在缺乏中央权威的情况下,通过一种称为“工作证明”的机制,通过执行能源密集型计算,确定哪一方可以在链上写一个新的块。近年来,研究的重点转向了更为快速、更节能的共识机制,如利益证明或权威证明。

尽管区块链是一项很有前途的技术,但要释放其真正分散的能源系统的潜力,还需要从各个领域进行研究。我们可以想象这样一个未来:区块链和人工智能(AI)支持的软件可以代表我们,就智能能源合同来进行谈判,但实现这一转变对于社区和气候来说还是不够快。

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