توسعه و پیاده‌سازی شبکه‌های هوشمند انرژی با استفاده از فناوری بلاکچین: چالش‌ها و فرصت‌ها
الموضوعات :
1 - گروه مهندسی برق، دانشگاه گیلان، رشت، گیلان، ایران
الکلمات المفتاحية: شبکه‌های هوشمند انرژی, فناوری بلاکچین, مدیریت انرژی, سیستم‌های غیرمتمرکز, قراردادهای هوشمند.,
ملخص المقالة :
با توجه به رشد فزاینده تقاضا برای انرژی و نیاز به بهینه‌سازی منابع انرژی، توسعه شبکه‌های هوشمند به عنوان یک راه‌حل اساسی در صنعت انرژی مطرح شده است. این شبکه‌ها به فناوری‌های نوآورانه‌ای نیاز دارند که به تسهیل مدیریت و توزیع انرژی کمک کند. یکی از این فناوری‌ها، بلاکچین است که به‌عنوان ابزاری غیرمتمرکز و امن، امکان تبادل اطلاعات و انجام معاملات را فراهم می‌آورد. این مقاله مروری، به بررسی نقش بلاکچین در توسعه و پیاده‌سازی شبکه‌های هوشمند انرژی می‌پردازد و فرصت‌ها و چالش های مرتبط با آن را تحلیل می‌کند. در ابتدا، مفاهیم اساسی شبکه‌های هوشمند و بلاکچین معرفی شده و سپس کاربردهای بالقوه بلاکچین در بهبود شفافیت، کارایی و امنیت سیستم‌های انرژی مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند تبادل انرژی میان تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان را تسهیل کرده، هزینه‌های معاملاتی را کاهش دهد و امنیت زیرساخت های انرژی را ارتقا بخشد. با این حال، چالش‌هایی مانند مقیاس‌پذیری، کمبود دادههای قابل اعتماد و مسائل مربوط به پذیرش عمومی، موانعی در مسیر پیاده‌سازی این فناوری محسوب می‌شوند. این مطالعه با شناسایی زمینه‌های توسعه‌پذیر بلاکچین در شبکه‌های هوشمند انرژی، پیشنهادهایی برای تحقیقات آینده ارائه می‌دهد. ادغام بلاکچین در شبکه‌های انرژی می‌تواند به تحولی بزرگ در صنعت برق و انرژی منجر شود و راهکارهایی نوین برای مدیریت بهینه مصرف و تولید انرژی ارائه دهد.
[1] andoni, merlinda, et al. blockchain technology in the energy sector: a systematic review of challenges and opportunities. renewable and sustainable energy reviews,2019,100:143174.doi:10.1016/j.rser.2018.10.014.
[2] choobineh, moein, et al. energy innovations through blockchain: challenges, opportunities, and the road ahead. the electricity journal, 2022, 35.1: 107059.doi: 10.1016/j.tej.2021.107059.
[3] hasankhani, arezoo, et al. blockchain technology in the future smart grids: a comprehensive review and frameworks. international journal of electrical power &energysystems,2021,129:106811.doi:10.1016/j.ijepes.2021.106811.
[4] sharma, pradip kumar; kumar, neeraj; park, jong hyuk. blockchain technology toward green iot: opportunities and challenges. ieee network, 2020, 34.4: 263-269.doi: 10.1109/mnet.001.1900526.
[5] kapassa, evgenia, et al. blockchain in smart energy grids: a market analysis. in: information systems: 17th european, mediterranean, and middle eastern conference, emcis 2020, dubai, united arab emirates, november 25–26, 2020, proceedings 17. springer international publishing, 2020. p. 113-124.doi: 10.1007/978-3-030-63396-7_8.
[6] cioara, tudor, et al. smart grid management using blockchain: future scenarios and challenges. in: 2020 19th roedunet conference: networking in education and research (roedunet). ieee, 2020. p. 1-5.doi: 10.1109/roedunet51892.2020.9324874.
[7] lu, hongfang, et al. blockchain technology in the oil and gas industry: a review of applications, opportunities, challenges, and risks. ieee access, 2019, 7: 41426-41444.doi: 10.1109/access.2019.2907695.
[8] ferreira, joao c., et al. blockchain, iot, and smart grids challenges for energy systems. in: international conference on smart computing and communication. singapore: springer nature singapore, 2024. p. 65-80.doi: 10.1007/978-981-97-1323-3_6.
[9] al sibahee, mustafa a., et al. blockchain- smart environments: a systematic literature review. ieee internetofthingsjournal,2024.doi:10.1109/jiot.2024.3422678.
[10] xu, yizhe, et al. smart energy systems: a critical reviewondesignand operation optimization. sustainable citiesandsociety,2020,62:102369.doi:10.1016/j.scs.2020.102369.
[11] xiao, yang. communication and networking in smart grids. crc press, 2012.doi: 10.1201/b11897.
[12] kranz, johann, et al. smart energy: where do we stand and where should we go?. electronic markets, 2015, 25: 7-16.doi: 10.1007/s12525-015-0180-3.
[13] mbungu, nsilulu t., et al. overview of the optimal smartenergycoordinationformicrogridapplications. ieeeaccess,2019,7:163063163084.doi:10.1109/access.2019.2951459.
[14] tyagi, nitin, et al. a framework for blockchain technology including features. emerging technologies in data mining and information security: proceedings ofiemis2020,volume1,2021,633645.doi:10.1007/978-981-15-9927-9_62.
[15] komalavalli,c.; saxena, deepika; laroiya, chetna. overview of blockchain technology concepts. in: handbook of research on blockchain technology. academic press, 2020. p. 349-371.doi: 10.1016/b978-0-12-819816-2.00014-9.
[16] miglani, arzoo, et al. blockchain for internet of energymanagement:review,solutions,andchallenges. computercommunications,2020,151:395418.doi:10.1016/j.comcom.2020.01.014.
[17] li, joey, et al. methods and applications for artificial intelligence,bigdata,internetof things, and blockchain in smart energy management. energy and ai,2023,11: 100208.doi: 10.1016/j.egyai.2022.100208.
[18] nour,morsy;chavesávila,josépablo;sánchez-miralles, álvaro. review of blockchain potential applications in the electricity sector and challenges for largescaleadoption. ieeeaccess,2022,10:4738447418.doi: 10.1109/access.2022.3171227.
[19] borkovcova,anna;černá,miloslava;sokola,marcela.blockchainintheenergysectorsystematicreview. sustainability,2022,14.22:14793.10.3390/su142214793.
[20] aljaroodi,jameela;mohamed,nader.blockchain in industries: a survey. ieee access, 2019, 7: 36500-36515.doi: 10.1109/access.2019.2903554.
[21] mika,bartek;goudz,alexander.blockchaintechnology in the energy industry: blockchain as a driver of the energy revolution?with focus on the situation in germany. energy systems, 2021, 12.2: 285-355.doi: 10.1007/s12667-020-00391-y.
[22] boumaiza, ameni. a blockchain-based scalability solution with microgrids peer-to-peer trade. energies, 2024, 17.4: 915.doi: 10.3390/en17040915.
[23] shin, donghee; ibahrine, mohammed. the socio-technical assemblages of blockchain system: how blockchains are framed and how the framing reflects societal contexts. digital policy, regulation and governance, 2020, 22.3: 245-263.doi: 10.1108/dprg-11-2019-0095.
[24] teisserenc, benjamin; sepasgozar, samad. adoption of blockchain technology through digital twins in the construction industry 4.0: a pestels approach. buildings,2021,11.12:670.doi:10.3390/buildings11120670.
[25] friedman, nicola; ormiston, jarrod. blockchain as a sustainability-oriented innovation?: opportunities for and resistance to blockchain technology as a driver ofsustainabilityinglobalfoodsupplychains. technologicalforecastingandsocialchange,2022, 175: 121403.doi: 10.1016/j.techfore.2021.121403.
[26] ahl, amanda, et al. challenges and opportunities of blockchain energy applications: interrelatedness among technological, economic, social, environmental, and institutional dimensions. renewable and sustainable energyreviews,2022,166:112623.doi:10.1016/j.rser.2022.112623.
[27] whig, pawan; velu, arun; naddikatu, rahul reddy. the economic impact of ai-enabled blockchain in 6g-based industry. in: ai and blockchain technology in 6g wireless network. singapore: springer nature singapore, 2022. p. 205-224.doi: 10.1007/978-981-19-2868-0_10.
[28] su, xiaole, et al. a blockchain‐based smart contract model for secured energy trading management in smart microgrids. security and privacy, 2024, 7.1: e341.doi: 10.1109/icis64839.2024.10887444.
[29] liu, ziming, et al. pricing game and blockchain for electricity data trading in low-carbon smart energy systems. ieee transactions on industrial informatics, 2024.doi: 10.1109/tii.2023.3345450.
[30] meng, xianghui; zhu, lingling. augmenting cybersecurity in smart urban energy systems through iot and blockchain technology within the digital twin framework. sustainable cities and society, 2024, 106: 105336.doi: 10.1016/j.scs.2024.105336.
[31] mollah, muhammad baqer, et al. blockchain for future smart grid: a comprehensive survey. ieee internet of things journal, 2020, 8.1: 18-43.doi: 10.1109/jiot.2020.2993601.
[32] mendoza tovar, eutimio. blockchain for environmental sustainability. 2023. phd thesis. masaryk university, faculty of economics and administration.doi: 10.1201/9781003260905.
[33] lin, jason; pipattanasomporn, manisa; rahman, saifur. comparative analysis of auction mechanisms and bidding strategies for p2p solar transactive energy markets. applied energy, 2019, 255: 113687.doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113687.
[34] orlov, alisa. blockchain in the electricity market: identification and analysis of business models. 2017. master's thesis. http://hdl.handle.net/11250/2486421.
[35] lamers, david. possibilities for blockchain in the energy transition. 2018. master's thesis. university of twente. https://purl.utwente.nl/essays/74364.
[36] mendoza tovar, eutimio. of thesis: blockchain for environmental sustainability. 2022. https://is.muni.cz/th/hyrel/?lang=en.
[37] lv, yongjun. transitioning to sustainable energy: opportunities, challenges, and the potential of blockchain technology. frontiers in energy research, 2023, 11: 1258044.doi: 10.3389/fenrg.2023.1258044.
[38] barceló, ernest, et al. regulatory paradigm and challenge for blockchain integration of decentralized systems:examplerenewableenergygrids. sustainability, 2023, 15.3: 2571.doi: 10.3390/su15032571.
[39] budiarto,mukti,etal.futureenergy using blockchain systems. in: 2022 international conference on science and technology (icostech). ieee, 2022. p. 1-9.doi: 10.1109/icostech54296.2022.9829123.
[40] taherdoost, hamed; madanchian, mitra. blockchain-based new business models: a systematic review. electronics,2023,12.6:1479.doi:10.3390/electronics12061479.
[41] liu,yishu;li,ziyuan; huang, lihua. the application of blockchain technology in smart sustainable energy business model. energy reports,2022,8:7063-7070.doi: 10.1016/j.egyr.2022.05.002.
[42] rao, k. varaprasada; murala, dileep kumar; panda, sandeep kumar. blockchain: a study of new business model. in: recent advances in blockchain technology: real-world applications. cham: springer internationalpublishing,2023.p.187214.doi:10.1007/978-3-031-22835-3_9.
[43] tang, wenhu, et al. exploring the potential of iot-blockchainintegrationtechnology for energy community trading: opportunities, benefits, and challenges. csee journalofpowerandenergysystems,2025.doi:10.17775/cseejpes.2024.02160.
[44] ferreira, joao c., et al. blockchain, iot, and smart grids challenges for energy systems. in: international conference on smart computing and communication. singapore: springer nature singapore, 2024. p. 65-80.doi: 10.1007/978-981-97-1323-3_6.
[45] taherdoost, hamed; madanchian, mitra. 4 blockchainintegrationinrenewableenergy. applications of blockchain and computational intelligence in environmentalsustainability,2025,54.doi:10.1201/9781003609865-4.
Development and implementation of smart energy networks …/ Joshan
Development and implementation of smart energy networks using blockchain technology:
challenges and opportunities
Alireza Joshan
Department of Electrical Engineering, University of Guilan,Rasht, Guilan, Iran
Alireza.joshan.guilan@gmail.com
Abstract: Considering the growing demand for energy and the need to optimize energy resources, the development of smart networks has been proposed as a basic solution in the energy industry. These networks need innovative technologies that help facilitate the management and distribution of energy. One of these technologies is blockchain, which, as a decentralized and secure tool, provides the possibility of exchanging information and conducting transactions. This review article examines the role of blockchain in the development and implementation of smart energy networks and analyzes the opportunities and challenges associated with it. First, the basic concepts of smart grids and blockchain are introduced, and then the potential applications of blockchain in improving the transparency, efficiency and security of energy systems are examined. The results show that this technology can facilitate the exchange of energy between producers and consumers, reduce transaction costs and improve the security of energy infrastructure. However, challenges such as scalability, lack of reliable data, and issues related to public acceptance are obstacles in the way of implementing this technology. By identifying the developable areas of blockchain in smart energy networks, this study provides suggestions for future research, the integration of blockchain in energy networks can lead to a great transformation in the electricity and energy industry and provide new solutions for optimal management of energy consumption and production.
Keywords: smart energy networks, blockchain technology, energy management, decentralized systems, smart contracts
JCDSA, Vol. 3, No. 1, Spring 2025 | Online ISSN: 2981-1295 | Journal Homepage: https://sanad.iau.ir/en/Journal/jcdsa |
Received: 2024-09-02 | Accepted: 2025-05-06 | Published: 2025-06-21 |
CITATION | Joshan, A., "Development and implementation of smart energy networks using blockchain technology: challenges and opportunities", Journal of Circuits, Data and Systems Analysis (JCDSA), Vol. 3, No. 1, pp. 54-62, 2025. DOI: 00.00000/0000 | |
COPYRIGHTS
| ©2025 by the authors. Published by the Islamic Azad University Shiraz Branch. This article is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) | |
* Corresponding author
Extended Abstract
1- Introduction
In recent years, blockchain technology, as one of the important innovations in the field of digital technologies, has created new opportunities in the energy industry. This technology has been able to play an important role in improving the transparency, security and efficiency of energy distribution and management networks. Blockchain enables the conclusion of smart contracts, permanent and immutable records of transactions and reducing dependence on intermediaries, which can create significant changes in the traditional and interconnected structures of this industry. Practical applications and sample projects demonstrate the high potential of this technology in improving efficiency, reducing costs and developing local and smart markets in the energy sector. The purpose of this study is to deeply examine the applications of blockchain in the energy industry, analyze data from practical projects and identify future challenges and opportunities.
2- Methodology
This research uses library resource analysis, practical project reports, and statistical data collection related to blockchain activities in the energy sector. The data includes the number of projects, areas of activity, geographical scope, and related technologies such as the Internet of Things, artificial intelligence, and cryptocurrency, which are presented in the form of statistical tables and graphs. Also, case studies of successful projects in different countries and analysis of benefits, challenges, and implementation solutions through scientific documents and articles have been conducted. This approach has enabled a comprehensive and comparative assessment of the efficiency and effectiveness of blockchain in the energy sector.
3- Results and discussion
The results show that a wide range of blockchain projects are being implemented and tested around the world, such
as grid management, decentralized energy trading, and local market development. Statistical data shows that different countries, with a focus on emerging markets, are playing an important role in advancing the technology. Examples such as the TransActive Grid project in the United States and the SUNNY platform are demonstrating that blockchain can reduce costs, reduce errors and fraud, and increase transparency in energy transactions. Also, an analysis of existing projects shows that the integration of blockchain with technologies such as the Internet of Things and artificial intelligence will transform the future of energy resource management and has the potential to achieve sustainable development.At the same time, challenges such as scalability limitations, high energy consumption, lack of global standards, and cultural resistance are the main obstacles to the widespread development of this technology, which require appropriate solutions and international cooperation policies.
4- Conclusion
Overall, blockchain technology plays a vital and transformative role in developing and improving the structures of the energy industry. The potential of this technology to reduce costs, increase transparency, facilitate transactions and create local and smart markets promises a sustainable and efficient future. However, to fully exploit the potential of blockchain, we need to take steps such as developing global standards, improving technical infrastructure, investing in research and development, educating stakeholders and adjusting policies. Interagency and international cooperation and establishing strong legal frameworks will not only solve technical and legal problems but also facilitate public and industrial adoption of the technology in the energy sector.As a result, realizing a bright and smart future in the energy industry requires continuous adaptation to new technologies and strategic and coordinated policies, in which blockchain plays a key role.
توسعه و پیاده‌سازی شبکه‌های هوشمند انرژی با استفاده
از فناوری بلاکچین: چالش‌ها و فرصت‌ها
علیرضا جوشن11
1- گروه مهندسی برق، دانشگاه گیلان، رشت، گیلان، ایران (Alireza.joshan.guilan@gmail.com)
چکیده: با توجه به رشد فزاینده تقاضا برای انرژی و نیاز به بهینه‌سازی منابع انرژی، توسعه شبکه‌های هوشمند به عنوان یک راه‌حل اساسی در صنعت انرژی مطرح شده است. این شبکه‌ها به فناوری‌های نوآورانه‌ای نیاز دارند که به تسهیل مدیریت و توزیع انرژی کمک کند. یکی از این فناوری‌ها، بلاکچین است که به‌عنوان ابزاری غیرمتمرکز و امن، امکان تبادل اطلاعات و انجام معاملات را فراهم می‌آورد. این مقاله مروری، به بررسی نقش بلاکچین در توسعه و پیاده‌سازی شبکه‌های هوشمند انرژی می‌پردازد و فرصت‌ها و چالش های مرتبط با آن را تحلیل می‌کند. در ابتدا، مفاهیم اساسی شبکه‌های هوشمند و بلاکچین معرفی شده و سپس کاربردهای بالقوه بلاکچین در بهبود شفافیت، کارایی و امنیت سیستم‌های انرژی مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند تبادل انرژی میان تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان را تسهیل کرده، هزینه‌های معاملاتی را کاهش دهد و امنیت زیرساخت های انرژی را ارتقا بخشد. با این حال، چالش‌هایی مانند مقیاس‌پذیری، کمبود دادههای قابل اعتماد و مسائل مربوط به پذیرش عمومی، موانعی در مسیر پیاده‌سازی این فناوری محسوب می‌شوند. این مطالعه با شناسایی زمینه‌های توسعه‌پذیر بلاکچین در شبکه‌های هوشمند انرژی، پیشنهادهایی برای تحقیقات آینده ارائه می‌دهد. ادغام بلاکچین در شبکه‌های انرژی می‌تواند به تحولی بزرگ در صنعت برق و انرژی منجر شود و راهکارهایی نوین برای مدیریت بهینه مصرف و تولید انرژی ارائه دهد.
واژه های کلیدی: شبکه‌های هوشمند انرژی، فناوری بلاکچین، مدیریت انرژی، سیستم‌های غیرمتمرکز، قراردادهای هوشمند.
| نوع مقاله: مروری | |
تاریخ چاپ مقاله: 31/03/1404 | تاریخ پذیرش مقاله: 16/02/1404 | تاریخ ارسال مقاله: 12/06/1403 |
[1] * نویسنده مسئول
1- مقدمه
در دهه‌های اخیر، صنعت انرژی با چالش‌های فراوانی مواجه شده است؛ از جمله افزایش تقاضا برای انرژی، نوسانات قیمت، و نیاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای. این عوامل، فشار روزافزونی را بر روی سیستم‌های تولید و توزیع انرژی تحمیل نموده‌اند [1]. در این راستا، شبکه‌های هوشمند انرژی به عنوان راهبردی موثر برای بهینه‌سازی تولید، توزیع، و مصرف انرژی معرفی شده‌اند. این شبکه‌ها با استفاده از فناوری‌های نوین، نظیر سنسورها و سیستم‌های اطلاعاتی، امکان مدیریت بهینه و آنی جریان انرژی را فراهم می‌آورند [2و3]. یکی از فناوری‌هایی که به تازگی در جهت بهبود عملکرد شبکه‌های هوشمند مورد توجه قرار گرفته، فناوری بلاکچین است. بلاکچین با ارائه یک سیستم غیرمتمرکز و ایمن، موجب تسهیل تبادل اطلاعات و معاملات در میان تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان انرژی می‌شود [4]. این فناوری می‌تواند به کاهش هزینه‌های معاملاتی، بهبود شفافیت و امنیت، و همچنین افزایش پایداری انرژی کمک کند[5]. همچنین، بلاکچین با فراهم آوردن امکان ایجاد قراردادهای هوشمند، به تسریع روند معاملات و برنامه‌ریزی انرژی منجر می‌شود.
هرچند پتانسیل‌های قابل توجهی برای ادغام بلاکچین در شبکه‌های هوشمند وجود دارد، اما چالش‌هایی نیز فراروی این فناوری قرار دارد. از جمله این چالش‌ها می‌توان به نگرانی‌های مربوط به مقیاس‌پذیری، کمبود دادههای استاندارد، و نیاز به پذیرش عمومی اشاره کرد [9-6]. هدف این مقاله مروری، بررسی و تحلیل کاربردهای بلاکچین در توسعه و پیاده‌سازی شبکه‌های هوشمند انرژی، و نیز شناسایی چالش‌ها و فرصت‌های موجود در این زمینه است. با ارائه یک مروری جامع بر ادبیات موجود، این مقاله به تعبیر پتانسیل‌های بلاکچین در برطرف کردن معضلات حال حاضر صنعت انرژی کمک کرده و به محققان و سیاست‌گذاران راهکارهایی نوین ارائه می‌دهد. در این مقاله، با پرداختن به موضوعات کلیدی و شفاف‌سازی ضرورت‌های نوآورانه در صنعت انرژی، سعی خواهد شد تا زمینه‌های بیشتری برای تحقیق و توسعه در این زمینه به وجود بیاید. با این حال، باید به این پرداخته شود که استفاده از بلاکچین تا چه حدی توانایی برآورده کردن الزامات فعلی کنترل، عملیات و مدیریت شبکه هوشمند را دارد. در این پژوهش، پس از معرفی فناوری بلاکچین و تشریح مفاهیم اساسی مرتبط آن، کاربردهای این فناوری در بخش انرژی مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین، ایده‌های نوآورانه مرتبط با این حوزه به تفصیل بیان شده و نمونه‌های عملی موفق اجرا شده در سراسر جهان تحلیل می‌شوند. در بخش پایانی، چالش‌های کلیدی و ملاحظات مهم در راستای استفاده از بلاکچین در صنعت انرژی مورد بحث قرار می‌گیرد.
2- مبانی نظری شبکه‌های هوشمند انرژی
3- فناوری بلاکچین: تعریف و ویژگی‌ها
فناوری بلاکچین یک سیستم غیرمتمرکز برای ذخیره‌سازی و تبادل داده‌ها است که به‌طور اصولی بر مبنای ایجاد و حفظ یک دفترکل توزیع‌شده عمل می‌کند. این فناوری به‌دلیل ویژگی‌های خاصی که دارد، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند صنعت انرژی و مالی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. یکی از ویژگی‌های بارز بلاکچین، قابلیت غیرقابل تغییر بودن داده‌هاست؛ به‌طوری که هر بلاک جدید به‌صورت زنجیره‌ای به بلاک قبلی متصل می‌شود و هرگونه تغییر در اطلاعات موجود باید توسط همه نودهای شبکه تأیید گردد. بلاکچین از پروتکل‌های رمزنگاری استفاده می‌کند که امنیت و حریم خصوصی داده‌ها را تضمین می‌کند. با وجود این ویژگی‌ها، بلاکچین به افزایش شفافیت در زنجیره‌های تأمین و معاملات کمک می‌کند، زیرا هر تراکنش به‌طور دائمی و عمومی ثبت می‌شود و هیچ فرد یا نهادی نمی‌تواند به‌تنهایی آن را دست‌کاری کند. همچنین، فناوری بلاکچین قابلیت ایجاد قراردادهای هوشمند را فراهم می‌آورد؛ قراردادهایی که به طور خودکار و بر اساس شرایط مشخصی اجرا می‌شوند و نیاز به واسطه را کاهش می‌دهند. اهمیت بلاکچین نه‌تنها در انتقال دارایی‌ها، بلکه در دنیای شبکه‌های انرژی نیز به وضوح مشهود است. این فناوری می‌تواند به تسهیل تعاملات میان تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان انرژی کمک کرده و به بهینه‌سازی مصرف و تولید انرژی کمک کند.به‌طور کلی، بلاکچین به‌عنوان یک مفهوم نوین و تحول‌ساز در عرصه‌های مختلف به‌ویژه انرژی، به‌طرز شگرفی شیوه‌های فعلی کسب‌وکار و مدیریت اطلاعات را تغییر می‌دهد [14و15].
3-1- معرفی بلاکچین
بلاکچین یک فناوری نوین است که به عنوان یک دفتر کل توزیع شده و غیرمتمرکز عمل می‌کند (شکل 1). این فناوری به طور اصلی برای ثبت و تایید تراکنش ها در ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین توسعه یافته است، اما کاربرد های آن فراتر از این حوزه می رود. در بلاکچین، اطلاعات در قالب بلوک هایی ذخیره می شوند که هر بلوک شامل مجموعه‌ای از تراکنش‌ها و یک هش منحصربه فرد از بلوک قبلی است. این ویژگی باعث می‌شود که هر تغییر در اطلاعات به راحتی قابل شناسایی باشد و امنیت داده ها تضمین شود [14و43]. بلاکچین از طریق شبکه‌ای از گره‌ها (نودها) مدیریت می‌شود که هرکدام نسخه‌ای از دفتر کل را نگهداری می‌کنند. این ساختار توزیع شده نه تنها از تقلب جلوگیری می‌کند، بلکه امکان شفافیت و دسترسی عمومی به داده‌ها را فراهم می‌آورد. همچنین، بلاکچین با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری، امنیت و حریم خصوصی اطلاعات را تامین می‌کند [15]. بلاکچین می‌تواند در زمینه‌های مختلفی مانند زنجیره تامین، رای‌گیری الکترونیکی، ثبت املاک و دارایی‌های دیجیتال مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به مزایای آن، بسیاری از صنایع به دنبال پیاده‌سازی این فناوری برای بهبود کارایی و کاهش هزینه ها هستند. در نهایت، بلاکچین به عنوان یک نوآوری مهم در دنیای دیجیتال، پتانسیل تغییرات بنیادینی در نحوه تعاملات اقتصادی و اجتماعی بشر را دارد [16و41و45].
شکل (1): الف- دفتر کل متمرکز؛ ب-دفتر کل توزیع شده
4- نقش بلاکچین در مدیریت انرژی
بلاکچین به‌عنوان یک فناوری تحول‌ساز، نقش مهمی در مدیریت انرژی ایفا می‌کند و به بهینه‌سازی فرآیندها و بهبود کارایی سیستم‌های انرژی کمک می‌کند. یکی از کاربردهای اصلی بلاکچین، تسهیل ارتباطات میان منابع انرژی تجدیدپذیر و مصرف‌کنندگان است. با استفاده از بلاکچین، امکان ایجاد بازارهای محلی انرژی به‌وجود می‌آید که در آن تولیدکنندگان می‌توانند انرژی خود را به‌طور مستقیم به مصرف‌کنندگان بفروشند، بدون نیاز به واسطه‌های سنتی. علاوه بر این، بلاکچین به بهبود پیش‌بینی و مدیریت بار کمک می‌کند. با تجزیه و تحلیل دادههای جمع‌آوری‌شده از سنسورها و دستگاه‌های هوشمند، بلاکچین می‌تواند پیش‌بینی‌های دقیق‌تری در مورد تقاضا و عرضه انرژی ارائه دهد. این امر به مدیران شبکه کمک می‌کند تا تصمیمات بهتری در مورد برنامه‌ریزی و توزیع انرژی اتخاذ کنند [16]. بلاکچین همچنین به افزایش شفافیت در فرآیندهای مدیریت انرژی کمک می‌کند. به‌واسطه ثبت دائمی و غیرقابل تغییر داده‌ها در بلاکچین، تمامی ذینفعان می‌توانند به‌راحتی در مورد معاملات و فرآیندهای مربوط به انرژی نظارت کنند و به این ترتیب خطرات تقلب و سوءاستفاده کاهش می‌یابد. همچنین، بلاکچین می‌تواند به تسهیل در پرداخت‌ها و تراکنش‌ها کمک کند، که موجب می‌شود زمان و هزینه‌های مرتبط با فرآیندهای مالی کاهش یابد. به علاوه، با امکان مدیریت قراردادهای هوشمند، قوانین و شرایط معاملاتی به‌صورت خودکار اجرا می‌شوند که به کارایی و سرعت فرآیندهای تجاری اضافه می‌کند. در مجموع، بلاکچین به‌عنوان یک ابزار کارآمد برای مدیریت انرژی، به تحول در این صنعت کمک قابل توجهی می‌کند [17].
5- مزایای بلاکچین در صنعت برق
فناوری بلاکچین به‌عنوان یک نوآوری برجسته، مزایای قابل توجهی را به صنعت برق ارائه می‌دهد که می‌تواند به بهبود کارایی و شفافیت این صنعت کمک کند. یکی از اصلی‌ترین مزایای بلاکچین، قابلیت غیرمتمرکز بودن آن است. این ویژگی به تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان انرژی این امکان را می‌دهد که به‌صورت مستقیم با یکدیگر تعامل کنند و نیاز به واسطه‌ها را کاهش دهند، که خود به کاهش هزینه‌ها منجر می‌شود. بلاکچین همچنین به بهبود شفافیت در زنجیره تأمین انرژی کمک می‌کند. تمام معاملات و تراکنش‌ها به‌صورت دائمی ثبت می‌شوند، که این امر امکان پیگیری و تأیید تراکنش‌ها را برای همه ذینفعان فراهم می‌آورد. این شفافیت می‌تواند به اعتماد بیشتر میان تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان انرژی منجر شود و از رفتارهای غیرمنصفانه جلوگیری کند. یکی دیگر از مزایای بلاکچین، امکان استفاده از قراردادهای هوشمند است که به‌طور خودکار اجرا می‌شوند. این قراردادها می‌توانند به خودکارسازی پروسه‌های معاملاتی کمک کنند و از لحاظ زمان و هزینه بهینه‌سازی‌های چشمگیری به‌وجود آورند. به‌علاوه، بلاکچین می‌تواند به مدیریت بهتر منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی و بادی، کمک کند و به تسهیل تجمیع و فروش آنها توسط مصرف‌کنندگان جزء (مانند خانوارها)بپردازد.در نهایت، افزایش امنیت در تبادلات انرژی یکی دیگر از مزایای بلاکچین است. سیستم‌های سنتی معمولاً در برابر حملات سایبری آسیب‌پذیرند؛ اما بلاکچین با ویژگی‌های رمزنگاری خود، این خطرات را به حداقل می‌رساند. به‌طور کلی، بلاکچین می‌تواند به تحولی بزرگ در صنعت برق منجر شود و شیوه‌های فعلی تعاملات و مدیریت انرژی را بهبود بخشد [20-18].
6- چالش‌های فنی بلاکچین در صنعت انرژی
با وجود پتانسیل‌های بسیار بالای فناوری بلاکچین در صنعت انرژی، چالش‌های فنی متعددی وجود دارد که می‌تواند مانع از گسترش آن شود. یکی از اصلی‌ترین معضلات، مقیاس‌پذیری است. بسیاری از شبکه‌های بلاکچین در حال حاضر قادر به پردازش حجم بالای تراکنش‌ها در زمان واقعی نیستند. این مشکل می‌تواند در زمان‌های اوج بار، که نیاز به تبادل سریع اطلاعات وجود دارد، موجب افت عملکرد و سرعت شود. علاوه بر این، هم‌سویی و سازگاری بلاکچین با زیرساخت‌های موجود در صنعت انرژی نیز یک چالش جدی است. بسیاری از سیستم‌های فعلی انرژی بر اساس تکنولوژی‌های سنتی طراحی شده‌اند و هماهنگی آنها با بلاکچین می‌تواند زمان‌بر و پرهزینه باشد. مسئله دیگری که باید به آن پرداخته شود، مدیریت داده‌ها و امنیت سایبری است. در پیاده‌سازی بلاکچین، اطلاعات حساس و حیاتی انرژی باید محافظت شوند. هرگونه دسترسی غیرمجاز می‌تواند عواقب گسترده‌ای برای سیستم‌های انرژی و امنیت ملی به همراه داشته باشد.نیاز به زیرساخت‌های فنی مناسب نیز از دیگر چالش‌هاست. برای پیاده‌سازی مؤثر بلاکچین، وجود سخت‌افزار و نرم‌افزارهای مناسب ضروری است که هنوز در بسیاری از مناطق توسعه نیافته است. در نهایت، عدم آگاهی و آموزش کافی از فناوری بلاکچین در بین ذینفعان و متخصصان این صنعت نیز به عنوان یک مانع برای پیاده‌سازی آن تلقی می‌شود. ضروری است که با برگزاری دوره‌های آموزشی و کارگاه‌های تخصصی، سطح دانش فنی در این حوزه ارتقاء یابد تا بتوان بر این چالش‌ها فائق آمد [21و22].
7- چالش‌های اجتماعی و فرهنگی بلاکچین در صنعت انرژی
پیاده‌سازی فناوری بلاکچین در صنعت انرژی تنها با چالش‌های فنی و قانونی محدود نمی‌شود، بلکه با مسائل اجتماعی و فرهنگی نیز روبه‌رو است. یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها، عدم آگاهی و درک جامعه از فناوری بلاکچین و کاربردهای آن در مدیریت انرژی است. بسیاری از مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان ممکن است نسبت به این فناوری دیدی منفی داشته باشند یا اطلاعات کافی در مورد مزایای آن نداشته باشند، که می‌تواند مانع از پذیرش آن شود. علاوه بر این، ترس از تغییر و انتقال به سیستم‌های جدید نیز می‌تواند از موانع جدی باشد. ذینفعان سنتی، از جمله شرکت‌های بزرگ انرژی، ممکن است به دلیل منافع اقتصادی خود، تمایلی به پذیرش بلاکچین نداشته باشند. این مقاومت فرهنگی نیازمند تغییرات عمده‌ای در نحوه تفکر و اقدامات این ذینفعان است. چالش دیگری که ناشی از فرهنگ استفاده از انرژی‌های غیر تجدیدپذیر است، ممکن است باعث کند شدن روند انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر و استفاده از بلاکچین در این حوزه شود. برای غلبه بر این چالش‌ها، نیاز است که برنامه‌های آموزشی و اطلاع‌رسانی به‌صورت مؤثر طراحی و اجرا شوند تا فرهنگ پذیرش نوآوری‌های فناورانه را در جامعه تقویت کنند. همچنین، باید به دغدغه‌های اجتماعی، از جمله دسترسی عادلانه به فناوری بلاکچین و اطمینان از اینکه همه اقشار جامعه از مزایای آن بهره‌مند شوند، توجه ویژه‌ای شود.ترویج همکاری میان ذینفعان مختلف، از جمله دولت، فعالان صنعت، و جامعه مدنی، می‌تواند به ایجاد یک اکوسیستم پایدار و هم‌پیوند در پذیرش بلاکچین کمک کند [25-23].
8- تاثیرات اقتصادی بلاکچین در صنعت انرژی
بلاکچین به عنوان یک فناوری نوین، تأثیرات عمیقی بر اقتصاد صنعت انرژی دارد. یکی از مهم‌ترین این تأثیرات، کاهش هزینه‌ها در زنجیره تأمین انرژی است. با حذف واسطه‌ها و تسهیل معاملات مستقیم بین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان، هزینه‌های مربوط به انتقال و توزیع انرژی به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این امر می‌تواند منجر به کاهش قیمت انرژی برای مصرف‌کنندگان شود. علاوه بر این، بلاکچین امکان ایجاد بازارهای انرژی محلی و خودکفا را فراهم می‌آورد. این بازارها به تولیدکنندگان محلی این امکان را می‌دهند که انرژی تولیدی خود را مستقیماً به همسایگان یا مصرف‌کنندگان نزدیک بفروشند، که می‌تواند به تحریک اقتصاد محلی و افزایش درآمد برای تولیدکنندگان منجر شود. بلاکچین همچنین می‌تواند به نوآوری در مدل‌های کسب‌وکار جدید در صنعت انرژی کمک کند. به‌عنوان مثال، می‌توان سیستم‌های عضویت یا اشتراک‌گذاری انرژی را ایجاد کرد که در آن مصرف‌کنندگان انرژی مازاد خود را به دیگران ارائه می‌دهند. این مدلسازی می‌تواند به بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش ضایعات کمک کند. تأثیر بلاکچین بر تأمین مالی پروژههای انرژی نیز قابل توجه است. این فناوری امکان تأمین مالی جمعی را برای پروژههای انرژی تجدیدپذیر فراهم می‌کند و به افراد و سرمایه‌گذاران کوچک اجازه می‌دهد تا در توسعه این پروژه‌ها مشارکت کنند. این امر به افزایش سرمایهگذاری در انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر کمک می‌کند. در نهایت، بلاکچین به افزایش شفافیت و اعتماد در بازار انرژی کمک می‌کند. با ثبت تراکنش‌ها به‌صورت غیرقابل تغییر بر روی زنجیره، نهادها و افراد می‌توانند با اطمینان بیشتری در بازار انرژی فعالیت کنند. این ویژگی‌ها به‌ویژه در حالتی که شبهه و عدم اعتماد به اطلاعات جاری وجود دارد؛ بسیار حیاتی است.به‌طور کلی، بلاکچین می‌تواند به یک تغییر اساسی در جنبه‌های اقتصادی صنعت انرژی منجر شود و به ایجاد سیستمی پایدار و کارآمد کمک کند [26و27].
9- مقایسه بلاکچین و سیستم‌های سنتی انرژی
مقایسه بلاکچین و سیستم‌های سنتی انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا شناخت نقاط قوت و ضعف هر کدام می‌تواند راهگشای تحول در صنعت انرژی باشد. در سیستم‌های سنتی، انرژی از تولیدکنندگان بزرگ به مصرف‌کنندگان منتقل می‌شود و این فرآیند اغلب شامل واسطه‌های متعدد است که باعث افزایش هزینه‌ها و زمان انتقال می‌شود. به‌عکس، بلاکچین با امکان تعامل مستقیم بین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان، می‌تواند این فرآیند را سریع‌تر و کمتر هزینه‌بر کند.یکی از مهم‌ترین مزایای بلاکچین، افزایش شفافیت در تراکنش‌ها است. در سیستم‌های سنتی، اطلاعات مربوط به تأمین و توزیع انرژی معمولاً در دسترس عموم قرار ندارد و این امر می‌تواند به نقایص امنیتی منجر شود. اما بلاکچین اطلاعات را به‌صورت غیرقابل تغییر و در دسترس همه قرار می‌دهد، که به عملکرد بهتر و قابل اعتمادتر سیستم کمک می‌کند [28و29]. همچنین، در سیستم‌های سنتی، امکان خطا و تقلب در گزارش‌گیری وجود دارد. اما بلاکچین با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری و سیستم‌های تأیید چندگانه، این ریسک را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.مسائل مربوط به دسترسی و هزینه نیز از دیگر تفاوت‌های مهم هستند. سیستم‌های سنتی ممکن است عملکرد ضعیفی در مناطق دورافتاده یا کم‌جمعیت داشته باشند، در حالی که بلاکچین می‌تواند به راحتی در این نقاط اجرا شود و به تأمین انرژی محلی کمک کند. در نهایت، چالش‌های فنی سیستم‌های سنتی معمولاً به پیچیدگی زیرساخت‌ها مربوط می‌شود؛ اما بلاکچین با ارائه یک پلتفرم تخصصی و مبتنی بر دادههای غیرمتمرکز، راه‌حل‌های نوآورانه‌ای برای تسهیل عملیات انرژی ارائه می‌دهد. این مقایسه تأکید می‌کند که بلاکچین می‌تواند به‌عنوان یک گزینه جذاب و کارآمد برای آینده صنعت انرژی مطرح باشد [30].
10- پروژههای موفق بلاکچین در صنعت انرژی
با رشد فناوری بلاکچین، پروژههای موفقی در سطح جهانی در زمینه صنعت انرژی راه‌اندازی شده‌اند که نشان‌دهنده پتانسیل این فناوری در بهبود ساختارهای مدیریت انرژی هستند. یکی از نمونه‌های بارز، پروژهPower Ledger در استرالیا است که یک پلتفرم تبادل انرژی مبتنی بر بلاکچین ارائه می‌دهد. این پلتفرم به مصرف‌کنندگان این امکان را می‌دهد که انرژی تولیدی خود از منابع تجدیدپذیر را به‌صورت مستقیم به سایرین بفروشند، بدون نیاز به واسطه. پروژه دیگردر آلمان،WePower نام دارد که در آن از بلاکچین برای تأمین مالی پروژههای انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌شود. این پلتفرم به تولیدکنندگان انرژی کمک می‌کند تا قراردادهای خرید و فروش بلندمدت را با مصرف‌کنندگان آینده به‌صورت شفاف و امن منعقد کنند و به این ترتیب، منابع مالی لازم برای توسعه پروژههای جدید را تأمین نمایند.در ایالات متحده، LO3 Energy با راه‌اندازی شبکه‌ای مبتنی بر بلاکچین به نام TransActive Grid، به مصرف‌کنندگان امکان می‌دهد تا انرژی خود را در مقیاس محلی به یکدیگر بفروشند. این پروژه به‌طور قابل توجهی هزینه‌ها و پیچیدگی‌های مربوط به فرآیندهای سنتی را کاهش داده و به افزایش جذابیت انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کرده است. در کنار این پروژه‌ها، SUNNY نیز به‌عنوان یک پلتفرم جدید معرفی شده که امکان تسهیل تراکنش‌های مالی بین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان انرژی را فراهم می‌آورد و همچنین به کاهش کربن و بهره‌وری انرژی کمک می‌کند. این نمونه‌ها نشان‌دهنده پتانسیل بالای بلاکچین در تحول صنعت انرژی هستند و اهمیت سرمایهگذاری در این تکنولوژی را برای شرکت‌های فعال در این حوزه مشخص می‌سازند [38-31].
10-1- دادههای آماری پروژههای عملی بلاکچین در بخش انرژی
در این بخش از مقاله، دادههای آماری از پروژههای بلاکچین در بخش انرژی [1و17و36] در140 عنوان پروژه و در 8 گروه که در جدول (1) نمایش داده شده عنوان شده است.
11- چشم‌انداز آینده بلاکچین در صنعت انرژی
چشم‌انداز آینده بلاکچین در صنعت انرژی با پتانسیل‌های بی‌نظیری همراه است که می‌تواند شیوه‌های سنتی مدیریت انرژی را به‌طور بنیادین تغییر دهد. با افزایش تمرکز بر پایداری و انرژی‌های تجدیدپذیر، بلاکچین به عنوان ابزاری کارآمد برای مدیریت و توزیع انرژی در حال شکل‌گیری است. این فناوری می‌تواند به تسهیل تعاملات میان تولیدکنندگان، مصرف‌کنندگان و نهادهای نظارتی کمک کند و در نتیجه به ارتقاء کارایی سیستم‌های انرژی منجر شود. افزایش پذیرش قراردادهای هوشمند بر بستر بلاکچین به خودکارسازی فرآیندهای معاملاتی کمک کرده و امکان اجرای سریع و بدون واسطه توافقات را فراهم می‌آورد [39]. این ویژگی‌ها می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی و تسهیل در تبادل انرژی‌های تجدیدپذیر بین مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان منجر شود. همچنین، استفاده از بلاکچین در تجزیه و تحلیل دادههای انرژی نیز چشم‌اندازهای جدیدی را برای بهینه‌سازی مصرف و تولید انرژی به‌وجود می‌آورد. با تجزیه و تحلیل دقیق اطلاعات، شرکت‌ها می‌توانند در زمان واقعی به تغییرات تقاضا و عرضه پاسخ دهند و بهبود مستمر در مدیریت منابع را فراهم سازند [40و41]. در نهایت، همکاری‌های بین‌المللی و تحقیق و توسعه در فناوری بلاکچین می‌توانند به ایجاد استانداردهای جهانی کمک کنند که پذیرش این فناوری را تسهیل کند. با ترکیب بلاکچین با سایر فناوری‌های نوین مانند اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی، می‌توان به بلوغ بیشتری در مدیریت انرژی دست یافت و به تحقق اهداف توسعه پایدار کمک کرد [8و42].
جدول (1): دادههای پروژههای معرفی شده، اجرا شده و آزمایش شده در خصوص بلاکچین در بخش صنعت انرژی
زمینه های فعالیت | تعداد پروژه | گستره جغرافیایی |
مدیریت شبکه/مبادله غیرمتمرکز انرژی/اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی/کریپتو کارنسی، توکن و سرمایهگذاری/امنیت داده | 25 | آمریکا |
مدیریت شبکه/مبادله غیرمتمرکز انرژی/اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی/کریپتو کارنسی، توکن و سرمایهگذاری/امنیت داده | 16 | آلمان |
مبادله غیرمتمرکز انرژی/ مدیریت شبکه /کریپتوکارنسی، توکن و سرمایهگذاری /امنیت داده/فناوری های نوین | 14 | هلند |
مدیریت شبکه/مبادله غیرمتمرکز انرژی/اینترنت اشیاء ومدیریت دارایی/کریپتو کارنسی، توکن و سرمایه گذاری/امنیت داده | 10 | سوئیس |
مدیریت شبکه/مبادله غیرمتمرکز انرژی/اینترنت اشیاء ومدیریت دارایی/کریپتو کارنسی، توکن و سرمایه گذاری/امنیت داده | 10 | انگلستان |
تجارت کربن/محرکه های برقی/ اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی/مبادله غیرمتمرکز انرژی | 8 | استرالیا |
مبادله غیرمتمرکز انرژی/مدیریت شبکه/کریپتوکارنسی، توکن و سرمایه گذاری | 6 | سنگاپور |
مبادله غیرمتمرکزانرژی/اینترنت اشیاء/امنیت داده/کریپتوکارنسی، توکن و سرمایه گذاری | 5 | فرانسه |
امنیت داده/مبادله غیرمتمرکز انرژی/فناوری نوین | 4 | اسپانیا |
مبادله غیرمتمرکز انرژی/امنیت داده/ کریپتوکارنسی، توکن و سرمایه گذاری | 4 | ژاپن |
مبادله انرژی، اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی | 4 | بلژیک |
مبادله انرژی، اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی | 4 | چین |
اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی/ مبادله غیرمتمرکز انرژی/تجارت کربن | 4 | اتریش |
مبادله غیرمتمرکز انرژی/تجارت کربن | 3 | کانادا |
کریپتو کارنسی، توکن و سرمایه گذاری/ محرکه برقی | 2 | آفریقای جنوبی |
مبادله غیرمتمرکز انرژی | 2 | رومانی |
امنیت داده/مبادله غیرمتمرکز انرژی | 2 | دانمارک |
مبادله غیرمتمرکز انرژی/ کریپتوکارنسی، توکن | 2 | برزیل |
اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی/ تجارت کربن | 2 | روسیه |
اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی/ مبادله انرژی | 2 | آندورا |
فناوری های نوین | 2 | اتحادیه اروپا |
اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی | 2 | فنلاند |
مبادله غیرمتمرکز انرژی | 1 | تایلند |
مبادله غیرمتمرکز انرژی | 1 | هند |
کریپتوکارنسی، توکن و سرمایه گذاری | 1 | امارات |
مبادله غیرمتمرکز انرژی | 1 | اسلونی |
اینترنت اشیاء و مدیریت دارایی | 1 | کره جنوبی |
مبادله غیرمتمرکز انرژی | 1 | نیوزلند |
تجارت کربن | 1 | هنگ کنگ |
12- نتیجه و پیشنهادهای آینده
فناوری بلاکچین به عنوان یک ابزارتحول آفرین در توسعه و بهینه سازی شبکه‌های هوشمند انرژی، نقش مهمی در افزایش شفافیت، امنیت و کارایی این سیستم ها ایفا می کند. بررسی پروژه های معرفی شده، اجرا شده و آزمایش شده در این حوزه نشان می دهد که استفاده از بلاکچین می‌تواند چالش‌های اساسی، از جمله مقیاس‌پذیری، امنیت داده‌ها، مدیریت غیرمتمرکز تراکنش‌های انرژی و بهینه‌سازی توزیع را تا حد زیادی برطرف کند. این فناوری با امکان قیمت‌گذاری پویا، تسویه بلادرنگ معاملات انرژی و کاهش وابستگی به واسطه‌ها، زمینه را برای ایجاد بازارهای انرژی هوشمندتر و پاسخگوترفراهم می‌آورد. با این حال، پیاده‌سازی گسترده بلاکچین در این حوزه همچنان با چالش‌هایی همراه است. موانعی همچون نیاز به زیرساخت‌های محاسباتی قوی، مصرف بالای انرژی برخی از مدل‌های بلاکچین و پیچیدگی‌های تطابق با قوانین و استاندارد های موجود، نیازمند بررسی و بهینه‌سازی مستمر هستند. پروژههای بررسی شده نشان می‌دهند که با توسعه پروتکل‌های کم مصرف‌تر، بهبود قابلیت‌های مقیاس‌پذیری و همکاری میان سیاست‌گذاران، صنایع و محققان، می‌توان این چالش‌ها را مدیریت کرد و از ظرفیت های بالقوه بلاکچین در مدیریت انرژی بهره برداری بهتری داشت. درنهایت، ادغام فناوری بلاکچین با شبکه‌های هوشمند انرژی نه تنها امکان مدیریت کارآمدتر منابع انرژی را فراهم می‌کند، بلکه به افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و توانمندسازی مصرف‌کنندگان منجر می‌شود. آینده این حوزه وابسته به ادامه تحقیقات، توسعه استانداردهای بین المللی وسرمایه‌گذاری در راهکارهای نوآورانه است تا این فناوری بتواند به صورت عملی و گسترده در سیستم‌های انرژی آینده پیاده‌سازی شود. به منظور بهبود پیاده‌سازی بلاکچین در صنعت انرژی، اتخاذ راهبردهای مؤثر و جامع ضروری است. اولین قدم ایجاد چارچوب‌های قانونی و مقرراتی مناسب است که به جذب سرمایه‌گذاران و نهادهای مختلف کمک کند. این چارچوب‌ها باید به وضوح نقش‌ها و مسئولیت‌های هر یک از ذینفعان را مشخص کرده و از حقوق مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان حمایت کنند. دومین راهبرد، افزایش سرمایهگذاری در تحقیق و توسعه است. با تخصیص منابع مالی بیشتر به پروژههای تحقیقاتی، می‌توان نوآوری‌های جدید و بهینه‌سازی‌های فناورانه را در این حوزه تسریع کرد. همچنین، توسعه پلتففرم‌های آموزشی به منظور آگاه‌سازی ذینفعان از مزایا و کاربردهای بلاکچین در انرژی بسیار حائز اهمیت است. سومین راهبرد، برقراری همکاری‌های بین‌بخشی است. ایجاد تیم‌های کاری متشکل از دولت، صنعت و دانشگاه‌ها می‌تواند به شناسایی چالش‌های مشترک و یافتن راه‌حل‌های کارآمد کمک کند. این تبادل دانش و تجربیات می‌تواند اجرای پروژههای بلاکچین را تسهیل کند. ایجاد اکوسیستم‌های همکارانه برای آزمایش فناوری‌های نوآورانه و تبادل اطلاعات میان استارتاپ‌ها و شرکت‌های بزرگ نیز بسیار مهم است. همچنین، استفاده از فناوری‌های مکمل مانند اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی می‌تواند به گسترش قابلیت‌های بلاکچین در صنعت انرژی کمک کند. در پایان، برقراری ساز و کارهای تشویقی برای پذیرش بلاکچین در میان مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان انرژی می‌تواند از موانع موجود عبور کرده و روند انتقال به سیستم‌های انرژی هوشمند و پایداری را تسریع کند. با اجرای این راهبردها، می‌توان آینده‌ای روشن برای بلاکچین در صنعت انرژی متصور شد.
مراجع
[1] andoni, merlinda, et al. blockchain technology in the energy sector: a systematic review of challenges and opportunities. renewable and sustainable energy reviews,2019,100:143174.doi:10.1016/j.rser.2018.10.014.
[2] choobineh, moein, et al. energy innovations through blockchain: challenges, opportunities, and the road ahead. the electricity journal, 2022, 35.1: 107059.doi: 10.1016/j.tej.2021.107059.
[3] hasankhani, arezoo, et al. blockchain technology in the future smart grids: a comprehensive review and frameworks. international journal of electrical power &energysystems,2021,129:106811.doi:10.1016/j.ijepes.2021.106811.
[4] sharma, pradip kumar; kumar, neeraj; park, jong hyuk. blockchain technology toward green iot: opportunities and challenges. ieee network, 2020, 34.4: 263-269.doi: 10.1109/mnet.001.1900526.
[5] kapassa, evgenia, et al. blockchain in smart energy grids: a market analysis. in: information systems: 17th european, mediterranean, and middle eastern conference, emcis 2020, dubai, united arab emirates, november 25–26, 2020, proceedings 17. springer international publishing, 2020. p. 113-124.doi: 10.1007/978-3-030-63396-7_8.
[6] cioara, tudor, et al. smart grid management using blockchain: future scenarios and challenges. in: 2020 19th roedunet conference: networking in education and research (roedunet). ieee, 2020. p. 1-5.doi: 10.1109/roedunet51892.2020.9324874.
[7] lu, hongfang, et al. blockchain technology in the oil and gas industry: a review of applications, opportunities, challenges, and risks. ieee access, 2019, 7: 41426-41444.doi: 10.1109/access.2019.2907695.
[8] ferreira, joao c., et al. blockchain, iot, and smart grids challenges for energy systems. in: international conference on smart computing and communication. singapore: springer nature singapore, 2024. p. 65-80.doi: 10.1007/978-981-97-1323-3_6.
[9] al sibahee, mustafa a., et al. blockchain- smart environments: a systematic literature review. ieee internetofthingsjournal,2024.doi:10.1109/jiot.2024.3422678.
[10] xu, yizhe, et al. smart energy systems: a critical reviewondesignand operation optimization. sustainable citiesandsociety,2020,62:102369.doi:10.1016/j.scs.2020.102369.
[11] xiao, yang. communication and networking in smart grids. crc press, 2012.doi: 10.1201/b11897.
[12] kranz, johann, et al. smart energy: where do we stand and where should we go?. electronic markets, 2015, 25: 7-16.doi: 10.1007/s12525-015-0180-3.
[13] mbungu, nsilulu t., et al. overview of the optimal smartenergycoordinationformicrogridapplications. ieeeaccess,2019,7:163063163084.doi:10.1109/access.2019.2951459.
[14] tyagi, nitin, et al. a framework for blockchain technology including features. emerging technologies in data mining and information security: proceedings ofiemis2020,volume1,2021,633645.doi:10.1007/978-981-15-9927-9_62.
[15] komalavalli,c.; saxena, deepika; laroiya, chetna. overview of blockchain technology concepts. in: handbook of research on blockchain technology. academic press, 2020. p. 349-371.doi: 10.1016/b978-0-12-819816-2.00014-9.
[16] miglani, arzoo, et al. blockchain for internet of energymanagement:review,solutions,andchallenges. computercommunications,2020,151:395418.doi:10.1016/j.comcom.2020.01.014.
[17] li, joey, et al. methods and applications for artificial intelligence,bigdata,internetof things, and blockchain in smart energy management. energy and ai,2023,11: 100208.doi: 10.1016/j.egyai.2022.100208.
[18] nour,morsy;chavesávila,josépablo;sánchez-miralles, álvaro. review of blockchain potential applications in the electricity sector and challenges for largescaleadoption. ieeeaccess,2022,10:4738447418.doi: 10.1109/access.2022.3171227.
[19] borkovcova,anna;černá,miloslava;sokola,marcela.blockchainintheenergysectorsystematicreview. sustainability,2022,14.22:14793.10.3390/su142214793.
[20] aljaroodi,jameela;mohamed,nader.blockchain in industries: a survey. ieee access, 2019, 7: 36500-36515.doi: 10.1109/access.2019.2903554.
[21] mika,bartek;goudz,alexander.blockchaintechnology in the energy industry: blockchain as a driver of the energy revolution?with focus on the situation in germany. energy systems, 2021, 12.2: 285-355.doi: 10.1007/s12667-020-00391-y.
[22] boumaiza, ameni. a blockchain-based scalability solution with microgrids peer-to-peer trade. energies, 2024, 17.4: 915.doi: 10.3390/en17040915.
[23] shin, donghee; ibahrine, mohammed. the socio-technical assemblages of blockchain system: how blockchains are framed and how the framing reflects societal contexts. digital policy, regulation and governance, 2020, 22.3: 245-263.doi: 10.1108/dprg-11-2019-0095.
[24] teisserenc, benjamin; sepasgozar, samad. adoption of blockchain technology through digital twins in the construction industry 4.0: a pestels approach. buildings,2021,11.12:670.doi:10.3390/buildings11120670.
[25] friedman, nicola; ormiston, jarrod. blockchain as a sustainability-oriented innovation?: opportunities for and resistance to blockchain technology as a driver ofsustainabilityinglobalfoodsupplychains. technologicalforecastingandsocialchange,2022, 175: 121403.doi: 10.1016/j.techfore.2021.121403.
[26] ahl, amanda, et al. challenges and opportunities of blockchain energy applications: interrelatedness among technological, economic, social, environmental, and institutional dimensions. renewable and sustainable energyreviews,2022,166:112623.doi:10.1016/j.rser.2022.112623.
[27] whig, pawan; velu, arun; naddikatu, rahul reddy. the economic impact of ai-enabled blockchain in 6g-based industry. in: ai and blockchain technology in 6g wireless network. singapore: springer nature singapore, 2022. p. 205-224.doi: 10.1007/978-981-19-2868-0_10.
[28] su, xiaole, et al. a blockchain‐based smart contract model for secured energy trading management in smart microgrids. security and privacy, 2024, 7.1: e341.doi: 10.1109/icis64839.2024.10887444.
[29] liu, ziming, et al. pricing game and blockchain for electricity data trading in low-carbon smart energy systems. ieee transactions on industrial informatics, 2024.doi: 10.1109/tii.2023.3345450.
[30] meng, xianghui; zhu, lingling. augmenting cybersecurity in smart urban energy systems through iot and blockchain technology within the digital twin framework. sustainable cities and society, 2024, 106: 105336.doi: 10.1016/j.scs.2024.105336.
[31] mollah, muhammad baqer, et al. blockchain for future smart grid: a comprehensive survey. ieee internet of things journal, 2020, 8.1: 18-43.doi: 10.1109/jiot.2020.2993601.
[32] mendoza tovar, eutimio. blockchain for environmental sustainability. 2023. phd thesis. masaryk university, faculty of economics and administration.doi: 10.1201/9781003260905.
[33] lin, jason; pipattanasomporn, manisa; rahman, saifur. comparative analysis of auction mechanisms and bidding strategies for p2p solar transactive energy markets. applied energy, 2019, 255: 113687.doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113687.
[34] orlov, alisa. blockchain in the electricity market: identification and analysis of business models. 2017. master's thesis. http://hdl.handle.net/11250/2486421.
[35] lamers, david. possibilities for blockchain in the energy transition. 2018. master's thesis. university of twente. https://purl.utwente.nl/essays/74364.
[36] mendoza tovar, eutimio. of thesis: blockchain for environmental sustainability. 2022. https://is.muni.cz/th/hyrel/?lang=en.
[37] lv, yongjun. transitioning to sustainable energy: opportunities, challenges, and the potential of blockchain technology. frontiers in energy research, 2023, 11: 1258044.doi: 10.3389/fenrg.2023.1258044.
[38] barceló, ernest, et al. regulatory paradigm and challenge for blockchain integration of decentralized systems:examplerenewableenergygrids. sustainability, 2023, 15.3: 2571.doi: 10.3390/su15032571.
[39] budiarto,mukti,etal.futureenergy using blockchain systems. in: 2022 international conference on science and technology (icostech). ieee, 2022. p. 1-9.doi: 10.1109/icostech54296.2022.9829123.
[40] taherdoost, hamed; madanchian, mitra. blockchain-based new business models: a systematic review. electronics,2023,12.6:1479.doi:10.3390/electronics12061479.
[41] liu,yishu;li,ziyuan; huang, lihua. the application of blockchain technology in smart sustainable energy business model. energy reports,2022,8:7063-7070.doi: 10.1016/j.egyr.2022.05.002.
[42] rao, k. varaprasada; murala, dileep kumar; panda, sandeep kumar. blockchain: a study of new business model. in: recent advances in blockchain technology: real-world applications. cham: springer internationalpublishing,2023.p.187214.doi:10.1007/978-3-031-22835-3_9.
[43] tang, wenhu, et al. exploring the potential of iot-blockchainintegrationtechnology for energy community trading: opportunities, benefits, and challenges. csee journalofpowerandenergysystems,2025.doi:10.17775/cseejpes.2024.02160.
[44] ferreira, joao c., et al. blockchain, iot, and smart grids challenges for energy systems. in: international conference on smart computing and communication. singapore: springer nature singapore, 2024. p. 65-80.doi: 10.1007/978-981-97-1323-3_6.
[45] taherdoost, hamed; madanchian, mitra. 4 blockchainintegrationinrenewableenergy. applications of blockchain and computational intelligence in environmentalsustainability,2025,54.doi:10.1201/9781003609865-4.
