Blockchain y Energía

En el último tiempo hemos escuchado hablar muchísimo de Blockchain, principalmente en negocios y el mundo digital. Muchas personas lo asocian a Bitcoin, y aunque es su expresión más conocida, Blockchain es una tecnología más amplia que engloba aplicaciones que cada vez nos tocan más de cerca. Entonces, ¿qué es blockchain? ¿Y cómo puede servirnos en el ámbito de la energía y la sustentabilidad?

Empecemos por el principio…

Blockchain es una tecnología que permite registrar y mantener información de manera distribuida, descentralizada y segura.

Las funciones (de validación, registro, etc) dentro de la red se reparten entre múltiples nodos (agentes: personas, empresas, computadoras) que se encargan de, justamente, registrar y validar la información según un protocolo de consenso determinado. Esta palabra es clave, consenso.

La manera en que se logra el consenso sobre lo que debe validarse, y lo que no, y la manera de mantener la seguridad en la red, tiene distintas metodologías: Proof-of-Work (prueba de trabajo), Proof-of-Stake (prueba de “estaca” o prueba de “apuesta”) o Proof-of-Authotity (prueba de autoridad) son las más utilizadas.

Podría pensarse a Blockchain como un registro de operaciones digitales, ya que permite identificar a cada nodo de forma única (aunque puede ser anónima), almacenar y trazar operaciones en todo momento.

La aplicación más conocida es la transferencia de activos económicos, como Bitcoin u otras criptomonedas. Pero en líneas generales, todo movimiento o información puede registrarse con esta tecnología (Ejemplo: compraventa de energía, contratos inteligentes).

¿Cómo funciona?

En el caso de criptomonedas, los usuarios compran y venden sus activos y cada una de estas transacciones (en verdad cada grupo de “x” cantidad de transacciones) se registra en un bloque y los bloques se agregan conformando una cadena. De ahí deriva su nombre, “block-chain”.

Cuando un nuevo bloque es creado se sella con una especie de firma criptográfica obtenida por el operador “hash”. Este operador es como una función que, al aplicarse a un determinado bloque, devuelve un código que identifica a este bloque. Es decir:

HASH (bloque) = código = firma criptográfica

Pero, además, cada bloque que se crea contiene información del bloque anterior. Es por esto que, hackear un bloque para cambiar información, es imposible. Un cambio de información en un bloque generaría un cambio en toda la cadena de bloques.

Figura 1: Esquema de funcionamiento de blockchain. Fuente: elaboracion propia

El sistema Proof of work requiere procesamiento informático de una computadora encargada de aplicar la función hash de manera aleatoria hasta que consigue el resultado correcto. A mayor poder de procesamiento, mayor probabilidad de conseguir la recompensa. Por ejemplo, dentro de Bitcoin el resultado del hash para el bloque #429818, minado en 2016, fue 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. La recompensa por el hash exitoso de este bloque fue de 12.5 BTC.

Aquí es donde cobra importancia la red descentralizada. Para cerrar y sellar cada bloque, entonces, es necesario descifrar el cual es el código resultado del operador hash y quien lo logra recibe a cambio una recompensa en criptomonedas. Esto es lo que se conoce como “minado de criptomonedas” ya que esta recompensa está constituida por nuevas emisiones de la moneda.

Dada la complejidad para descifrar este código, los “mineros” que intentan descifrarlo precisan de grandes potencias en procesadores informáticos y compiten por lograrlo primero (este mecanismo de lograr el consenso se conoce como Proof-of-Work - PoW), debido a las recompensas de cripto-dinero interesantes.

Bitcoin es extremadamente intensivo en consumo de energía, pero hay alternativas de tecnologías blockchain que no se basan en minado.

En el caso de Proof-of-Stake (PoS) y Proof-of-Authority (PoA) se utilizan determinados agentes previamente seleccionados, pero por un criterio y algo de aleatoriedad se designa quien valida cada bloque. En el caso de PoS se utiliza la participación en la compra de un activo para seleccionar agentes de confianza para la red. Estos agentes dejan un determinado monto a modo de “estaca” o “apuesta” (stake) para formar parte de esta red y serán designados de manera aleatoria y según criterios de antigüedad del staking. En el caso de PoA, se hace uso de la identidad y la reputación de cada agente para designar validadores.

En ambos casos se utilizan las comisiones como recompensa para los agentes validadores o nodos. De esta forma, se evita que nodos maliciosos puedan ser incluidos y afectar el funcionamiento de la red. Pero no se requiere de grandes potencias informáticas compitiendo por ser seleccionados como los validadores, como ocurre en PoW, por lo que resulta más responsable desde el punto de vista ambiental.

Sin embargo, uno de los puntos más criticados de PoA y PoS, es que su modelo renuncia en algún punto al esquema de descentralización. De hecho, el protocolo está pensado para constituir una centralización distribuida, donde son pocos quienes participan en la red. Lo que lo hace perfecto para redes privadas donde buscan un alto nivel de seguridad y de escalabilidad en las mismas.

Figura 2: Ventajas de Blockchain

Aspectos disruptivos de Blockchain

• El poder y la confianza se distribuyen entre las partes interesadas de la red (agentes, desarrolladores, mineros, consumidores), en lugar de concentrarse en una sola entidad (por ejemplo, bancos, gobiernos o instituciones financieras).

• Asegura la inmutabilidad. Los bloques no pueden alterarse una vez creados.

• Asegura la transparencia. Cada registro es completamente trazable.

• Es altamente aplicable a proyectos dirigidos a una mayor inclusión de los Recursos Distribuidos y a la transformación de la red actual para centrarla en los consumidores del sistema existente.

Con este último punto ampliamos la pregunta a lo que nos interesa… ¿Tiene aplicaciones en energía? ¿Es clave para la transición energética?

Aplicaciones para el ámbito energético

El World Energy Council (WEC) lanzo en 2018 el World Energy Insights Report sobre “Energy Blockchain” donde se comparte la visión de distintas partes interesadas. Según las 39 entrevistas realizadas, una clara mayoría (85%) de los participantes estuvo de acuerdo en que blockchain no habría aún alcanzado un impacto tangible aunque ciertamente ha estado estimulando los esfuerzos e inversiones necesarias para su desarrollo. La mayoría también estuvo de acuerdo en que Blockchain aplicado a energía aún no ha llevado a cambios en los modelos comerciales existentes teniendo en cuenta la red eléctrica tradicionalmente centralizada.

Figura 3: Diferentes tipos de usos para Energy Blockchain. Apertura de los casos de uso en las empresas entrevistadas por el WEC. Fuente: World Energy Council

Como se puede ver en la figura 2, la aplicación más aceptada por la mayoría de las empresas entrevistadas, son proyectos Peer-to-Peer (P2P) dirigidos a la optimización de la red existente.

Si bien la tecnología existe hace décadas, es muy prometedora para optimizar procesos comerciales existentes y catalizar nuevos comercios entre agentes prosumidores. Las aplicaciones en energía aún son muy recientes, pero es tecnología que crece de manera voraz.

Plataformas Peer-to-Peer p P2P

Una de las aplicaciones de Blockchain sería su uso para operaciones de compraventa en los mercados de energía eléctrica y gas natural entre partes de la red. El objetivo es que los agentes (peer-to-peer) puedan realizar sus operaciones de manera directa, sin mediar intermediaros, y sus transacciones se registrarían de manera trazable. Su principal uso podría ser dentro del mercado mayorista de energía.

Cabe aclarar que la red puede establecerse como pública o privada. La cadena de bloques es pública si no hay restricciones de lectura de datos de la cadena de bloques (aunque los agentes pueden ser anónimos) ni restricciones para realizar transacciones. En ellas es fácil entrar y salir y son transparentes. Las cadenas de bloques privadas tienen límites en el acceso a los datos y a quienes pueden ingresar a realizar operaciones, están limitadas a una lista predefinida de entidades. Es decir, hay registros entre privados que eligen o no ser parte de la red.

Trazabilidad del origen renovable

Por otro lado, blockchain permitiría garantizar el origen renovable de la energía suministrada por los generadores, gracias a sus cualidades de trazabilidad y seguridad. Para ello, empresas generadoras registran cada unidad de energía renovable generada y con ello se genera un “certificado de energía renovable”. Los consumidores por su parte compran o se suscriben a un plan mensual de compra de certificados de energía de origen renovable. Adicionalmente, los certificados, luego de ser adquiridos por los consumidores, se eliminan para evitar duplicaciones o mercados secundarios.

Sistema de compraventa de EMISIONES

De la misma manera, Blockchain podría ser la herramienta utilizada para el sistema de bonos de carbono y su compraventa.

Cada vez que una persona u organización genera un bono de carbono a su favor en un mercado voluntario, por ejemplo por proyectos de reforestación o carga de energía renovable a vehículos eléctricos, obtiene un certificado digital de crédito en carbono. Estos certificados podrían ser vendidos en una plataforma, donde son completamente auditables y trazables. Es decir, quienes realizan proyectos con reducción de emisiones y generan bonos de carbono, pueden utilizarlos para el logro de sus objetivos ambientales comprometidos o certificar sus actividades como neutras en carbono, o bien, venderlos en el mercado.

En el caso de mercados regulados, donde una entidad gubernamental entrega créditos de carbono en un sistema cap-and-trade, aquellas organizaciones que no utilizan estos “permisos para contaminar” realizan transacciones en un mercado secundario de los créditos de carbono. Bien podría pensarse en una red privada de empresas de un país o provincia donde estos actores compren y vendan sus créditos de carbono anualmente.

Smart Energy

Apuntando a conceptos de Smart Cities (Ciudades Inteligentes) y Recursos Energéticos Descentralizados, se podría pensar una red a futuro donde los prosumidores puedan utilizar en una plataforma basada en blockchain para compraventa de energía renovable generada distribuida on-grid. También se podría contemplar la carga de vehículos eléctricos con renovable distribuida según precios del mercado y energía disponible de la red minuto a minuto, optimizando los horarios de carga en función de los consumos residenciales.

Con ello, se permitiría asignar unidades de energía generada a los puntos de consumo de manera ágil e, incluso, establecer una jerarquía de prioridades en las fuentes de origen.

Blockchain no es una tecnología crítica para el avance en el marco de la transición energética, dado que estos mecanismos existen hace tiempo, con mayor o menor grado de aplicación en distintos países. Pero puede incluirse como una herramienta para facilitar la transformación de los sistemas actuales tal y como los concebimos hoy en día.