Energiamurroksen myötä energian tuotanto siirtyy yhä kestävämpään ja hajautetumpaan suuntaan. Energiayhteisöt ovat yksi keino, jolla tähän tavoitteeseen pyritään. Energiayhteisöt tuovat jakamistalouden energiajärjestelmäämme, mahdollistaen energian pientuottajien ja kuluttajien aktiivisemman osallistumisen sähkömarkkinaan. Lohkoketjuteknologia voi tarjota energiayhteisöille turvallisen, läpinäkyvän ja hajautetun tavan hallita yhteisön sisäistä energianvaihdantaa. Lohkoketjujen mahdollisia hyötyjä on jo todennettu erilaisten demonstraatioiden ja prototyyppien avulla, mutta sovellukset eivät ole vielä valmiita laajamittaiseen käyttöönottoon.
Hajautetumpi ja kestävämpi energian tuotanto luo tarpeen uusille teknologioille, jotka voivat tukea muutosta. Lohkoketjuteknologia on noussut merkittäväksi työkaluksi erityisesti energiayhteisöille, jotka pyrkivät hallitsemaan paikallisia, uusiutuvaan energiaan perustuvia resursseja. Karelia-ammattikorkeakoulun Älykkäät Energiayhteisöt -hankkeen tavoitteena on kehittää energiatehokkaita, digitaalisia ja teknologisia ratkaisuja sekä palveluita, jotka tukevat erityisesti kaupunki- ja haja-asutusalueiden energiayhteisöjen tarpeita sekä mahdollistavat kiinteistörajat ylittävän energianhallinnan ja resurssien optimaalisen käytön. Hanke toimi tilaajana opinnäytetyössä ”Energiayhteisöiden lohkoketjusovellukset: lohkoketjuteknologian soveltaminen energiayhteisöiden energiavertaiskauppaan” (Kuittinen 2024), joka keskittyi selvittämään, miten lohkoketjuteknologia voisi tukea energiayhteisöjen toimintoja.
Lohkoketju on työkalu hajautetun energian hallintaan
Lohkoketju toimii digitaalisena pääkirjana, joka tallentaa tapahtumat turvallisesti hajautetun verkon kautta (kuva 1). Tämä rakenne sopii hyvin energiayhteisöihin, koska se tuo mukanaan läpinäkyvyyttä ja luotettavuutta energiansiirtoihin. Lohkoketjun avulla jokainen energiansiirto – olipa kyseessä energian osto, myynti tai vaihto – voidaan kirjata todennettavasti ilman perinteisiä välikäsiä, kuten energiayhtiöitä. Tällainen rakenne mahdollistaa energiayhteisöiden suuremman omavaraisuuden, vähentäen riippuvuutta ulkopuolisista toimijoista ja voi lisätä yhteisön sisäistä luottamusta.
Energiayhteisöille merkittävin lohkoketjuteknologian mahdollisuus on vertaiskaupankäynti (P2P). Sen sijaan, että yhteisön jäsenet myisivät ylijäämäenergiansa takaisin verkkoon halvalla, lohkoketju mahdollistaa energian myynnin suoraan muille yhteisön jäsenille tai naapureille. Tämä vertaiskauppa on molemmille osapuolille taloudellisesti kannattavaa ja kannustaa yhteisöä optimoimaan omaa energian tuotantoa ja kulutusta. Samalla koko yhteisön energiatehokkuus paranee, vähentäen energiankulutusta.
Älysopimukset – energianhallinnan automatisointi ja joustavuus
Lohkoketjun avulla on mahdollista toteuttaa älysopimuksia, jotka ovat itseohjautuvia, ohjelmoitavia sopimuksia, jotka toteuttavat kaupankäyntiä ennalta määriteltyjen ehtojen mukaan. Esimerkiksi energiayhteisöt voivat käyttää älysopimuksia automatisoimaan energian jakelua ja maksutapahtumia, jolloin kysynnän ja tarjonnan vaihtelut voidaan huomioida reaaliaikaisesti. Tämän ansiosta hallinnollinen työ vähenee, ja energiayhteisöt voivat toimia joustavammin ja tehokkaammin.
Älysopimusten avulla energiayhteisö voi automatisoida energiansiirtoja niin, että energia siirtyy sinne, missä sitä eniten tarvitaan, tai hinnat mukautuvat kysyntään ja tarjontaan. Tämä automaatio lisää yhteisön turvallisuutta, sillä kaikki tapahtumat kirjataan luotettavasti lohkoketjuun, eivätkä ne vaadi jatkuvaa manuaalista valvontaa. Älysopimukset tekevät myös energiansiirroista ennustettavampia ja parantavat resurssien tehokasta käyttöä.
Skaalautuvuuden ja sääntelyn haasteet
Vaikka lohkoketjuteknologia tarjoaa merkittäviä etuja energiayhteisöille, sen yhdistäminen energiajärjestelmiin ei ole ongelmatonta. Yksi suurimmista haasteista on perinteisten lohkoketjuteknologioiden korkea energiankulutus, mikä heikentää teknologiasta saatavaa kestävyyshyötyä. Näille on tarjolla energiatehokkaampia vaihtoehtoja, jotka mahdollistavat kestävämmät ratkaisuja. Teknologia vaatii kuitenkin edelleen kehitystyötä, jotta se voisi olla laajasti energiayhteisöiden käytettävissä.
Lohkoketjun käyttöön liittyy myös sääntelyyn ja tietosuojaan liittyviä kysymyksiä. Energiayhteisöjen on varmistettava, että lohkoketjut täyttävät paikalliset ja kansainväliset tietosuoja- ja turvallisuusvaatimukset. Hajautettu tietojen hallinta tuo uusia haasteita, sillä lohkoketjussa tiedot ovat pysyviä ja jaettuja, mikä voi aiheuttaa ongelmia yksityisyyden suojan kannalta. Tämän vuoksi sääntelyn yhteensovittaminen lohkoketjun kanssa on edelleen osittain ratkaisematon kysymys.
Vaikka teknologia on edelleen kehitysvaiheessa, tutkimus- ja pilottiohjelmat pyrkivät selvittämään lohkoketjun soveltuvuutta energiayhteisöjen tarpeisiin. Onnistuneet pilottihankkeet, kuten jotkin lohkoketjua hyödyntävät mikroverkot, osoittavat lohkoketjujen mahdollisuudet parantaa energiajärjestelmien resilienssiä ja tietojen luotettavuutta. Näiden kokeilujen kautta saadaan arvokasta tietoa siitä, mitä haasteita ja kehitystarpeita lohkoketjujen laajamittaisessa käytössä energiayhteisöissä vielä on.
Kestävä tulevaisuus lohkoketjujen avulla
Pilotit ja tutkimukset vahvistavat, että lohkoketjuteknologialla on potentiaalia uudistaa yhteisölähtöistä energiantuotantoa ja -jakelua. Tulevaisuudessa lohkoketjuteknologia voi mahdollistaa energiayhteisöille merkittäviä työkaluja kohti kestävyyttä, yhteistyötä ja omavaraisuutta, jos teknologian kehitys jatkuu nykyiseen suuntaan.
Älykkäät Energiayhteisöt -hanke tukee siirtymää kohti vihreämpää ja kestävämpää energiajärjestelmää ja pyrkii löytämään uusia ratkaisuja, joilla paikalliset energiayhteisöt voisivat hyödyntää lohkoketjuteknologiaa. Tulevaisuuden energiayhteisöillä voi olla mahdollisuus hyödyntää lohkoketjuja entistä laajemmin hallinnoidakseen energiaansa autonomisemmin ja tehokkaammin. Tämä kehitystyö tuo mukanaan paljon odotuksia, mutta myös haasteita, jotka vaativat ratkaisuja ja jatkuvaa tutkimusta. Nyt valmistunut opinnäytetyö (Kuittinen 2024) kuvaa tämänhetkistä tietopohjaa ja kehitystyön suuntaa, miten lohkoketjuteknologiaa kehitetään vastaamaan paremmin energiayhteisöjen tarpeita.
Kirjoittaja:
Ville Kuittinen, Senior Project Manager, Karelia-ammattikorkeakoulu
Lähteet:
Ahl, A., Goto, M., Yarime, M., Tanaka, K., & Sagawa, D. 2022. Challenges and opportunities of blockchain energy applications: Interrelatedness among technological, economic, social, environmental, and institutional dimensions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 166, 112623. Oxford: Elsevier Publishing.
Ansar, K., Ahmed, M., Malik, U. R., Helfert, M., & Kim, J. 2024. Blockchain based general data protection regulation compliant data breach detec-tion system. PeerJ Computer Science, 10, e1882. https://doi.org/10.7717/peerj-cs.1882.
Borkovcová, A., Černá, M., & Sokolová, M. 2022. Blockchain in the Energy Sector—Systematic Review. Sustainability, 14(22), Article 22. Basel: Multidisciplinary Digital Publishing Institute. https://doi.org/10.3390/su142214793.
Boumaiza, A., & Sanfilippo, A. 2024. A Testing Framework for Blockchain-Based Energy Trade Microgrids Applications. IEEE Access, PP, 1–1. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3367999.
Choobineh, M., Arab, A., Khodaei, A., & Paaso, A. 2022. Energy innovations through blockchain: Challenges, opportunities, and the road ahead. The Electricity Journal, 35(1), 107059. Oxford: Elsevier Publishing. https://doi.org/10.1016/j.tej.2021.107059.
Di Silvestre, M. L., Gallo, P., Guerrero, J. M., Musca, R., Riva Sanseverino, E., Sciumè, G., Vásquez, J. C., & Zizzo, G. 2020. Blockchain for power systems: Current trends and future applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 119(109585). Oxford: Elsevier Publishing. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109585.
Foti, M., & Vavalis, M. 2021. What blockchain can do for power grids? Blockchain: Research and Applications, 2(1), 100008. Oxford: Else-vier Publishing. https://doi.org/10.1016/j.bcra.2021.100008.
Fulli, G., Nai, F. I., Andreadou, N., Geneiatakis, D., Giuliani, R., Joanny, G., Kot-sakis, E., Kounelis, I., Lucas, A., Martin, T., O’neill, G., Sachy, M., Soupionis, I., & Steri, G. 2022. Blockchain solutions for the energy transition, Experimental evidence and policy recommendations. JRC Publications Repository. Bryssel: Euroopan komissio. https://doi.org/10.2760/62246.
Galici, M., Mureddu, M., Ghiani, E., Celli, G., Pilo, F., Porcu, P., & Canetto, B. 2021. Energy Blockchain for Public Energy Communities. Applied Sciences, 11(8), Article 8. Basel: Multidisciplinary Digital Publishing Institute. https://doi.org/10.3390/app11083457.
Guo, M., Zhang, K., Wang, S., Xia, J., Wang, X., Lan, L., & Wang, L. 2023. Peer-to-peer energy trading and smart contracting platform of community-based virtual power plant. Frontiers in Energy Research, 10. Basel: Frontiers Media SA.
Hosseinnezhad, V., Hayes, B., O’regan, B., & Siano, P. 2021. Practical Insights to Design a Blockchain-Based Energy Trading Platform. IEEE Ac-cess, 9, 154827–154844. New York: IEEE Access. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3127890.
Karumba, S., Sethuvenkatraman, S., Dedeoglu, V., Jurdak, R., & Kanhere, S. 2023. Barriers to blockchain-based decentralised energy trading: A systematic review. International Journal of Sustainable Energy, 42(1), 41–71. Lontoo: Taylor & Francis Group.
Koukaras, P., Afentoulis, K. D., Gkaidatzis, P. A., Mystakidis, A., Ioannidis, D., Vagropoulos, I., & Tjortjis, C. 2024. Integrating Blockchain in Smart Grids for Enhanced Demand Response: Challenges, Strategies, and Future Directions. Energies, 17(5), Article 5. Basel: Multidiscip-linary Digital Publishing Institute. https://doi.org/10.3390/en17051007.
Kuittinen, V. 2024. Energiayhteisöiden lohkoketjusovellukset: lohkoketjuteknologian soveltaminen energiayhteisöiden energiavertaiskauppaan. Opinnäytetyö. Tietojenkäsittelyn koulutus, Karelia-ammattikorkeakoulu. https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024121736527
Nepal, J. P., Yuangyai, N., Gyawali, S., & Yuangyai, C. 2022. Blockchain-Based Smart Renewable Energy: Review of Operational and Transactional Challenges. Energies, 15(13), Article 13. Basel: Mul-tidisciplinary Digital Publishing Institute. https://doi.org/10.3390/en15134911.
Roth, T., Utz, M., Baumgarte, F., Rieger, A., Sedlmeir, J., & Strüker, J. 2022. Electricity powered by blockchain: A review with a European pers-pective. Applied Energy, 325, 119799. Oxford: Elsevier Publishing. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.119799.
Siano, P., Marco, G., Rolan, A., & Loia, V. 2019. A Survey and Evaluation of the Potentials of Distributed Ledger Technology for Peer-to-Peer Transactive Energy Exchanges in Local Energy Markets. IEEE Sys-tems Journal, 13, 3454–3466. New York: IEEE Access. https://doi.org/10.1109/JSYST.2019.2903172.
Kansikuva: Adobe Stock
