Waarom Blockchain voor energie groene tweede-laag oplossingen nodig heeft

Sinds de cryptocurrency boom heeft blockchain technologie innovaties mogelijk gemaakt in verschillende industrieën zoals gezondheidszorg, onderwijs, vastgoed, verzekeringen, levering & logistiek, vermogensbeheer, muziek, en vele andere industrieën; andere industrieën zijn ook aan het aanslaan.

Voor deze post ligt onze nadruk op het beheer van elektrische energie. Veel aanbieders van oplossingen zijn voortdurend bezig met het verkennen van de ongelooflijke mogelijkheden van blockchain-technologie in de energie- en nutssector. Toepassing van blockchain in de energiesector zou kunnen zijn in netbeheer, automatisering, communicatie, facturering, verkoop en marketing, meting en gegevensoverdracht, mobiliteit, en beveiliging.

Zo is Hive Manager een digitale smart-grid oplossing die gebruik maakt van blockchaintechnologie om de energiedistributie binnen gemeenschappen van gebruikers van hernieuwbare energie te beheren. De energiedistributie is gedecentraliseerd, de facturering gebeurt automatisch en we bereiken een optimaal netwerk door dergelijke innovaties van blockchain-technologie.

Uitdagingen van Blockchain Technologie.

Blockchain-technologie kent echter zijn uitdagingen, of trilemma, zoals we het technisch noemen. Het trilemma is gebaseerd op drie blockchain-concepten, te weten schaalbaarheid, veiligheid en decentralisatie. Volgens Vitalik Buterin kun je niet alle drie de eigenschappen tegelijk stimuleren; je zou de andere factor moeten opgeven om er twee te maximaliseren.

Elk van deze factoren heeft zijn eigen mate van invloed op verschillende blockchaintoepassingen. In de energiesector is de schaalbaarheid van blockchain-technologie echter het belangrijkst, vooral omdat het beheer van een elektriciteitsnet een enorme hoeveelheid gegevens met zich meebrengt. Het monitoren en controleren van energiewaarden, facturering, intelligente respons en communicatie op het huidige blockchain-platform kan een dergelijke hoeveelheid gegevens niet binnen de vereiste tijd verwerken.

Laten we aannemen dat er een kleine stad is met 700.000 woningen aangesloten op een lokaal netwerk. Elk appartement heeft een slimme meter die de spanning, het vermogen, de frequentie, het energieverbruik en de facturering in real-time controleert. Zo'n netwerk kan een transactiesnelheid genereren van meer dan duizend eenheden in één seconde. In een blockchain is de transactiesnelheid gelijk aan het gemiddelde aantal blokken dat per seconde wordt gemijnd.

Nu iets schokkends: Bitcoin verwerkt gemiddeld niet meer dan vijf transacties per seconde, en Ethereum twintig transacties per seconde. Verrassend, toch? Volgens onze aanname hierboven, hebben we een transactiesnelheid van meer dan 1000/s nodig om zo'n overspanning van het netwerk effectief te beheren. Hoe gaan we dat doen?

Blockchain-technologie en energieverbruik

Iets wat op dit moment zeer opmerkelijk is, is de hoeveelheid computerkracht die nodig is om blokken van bekende cryptocurrencies als Bitcoin en Ethereum te delven. Deze twee blockchain entiteiten gebruiken een peer-to-peer protocol genaamd proof of work (PoW) om nieuwe blokken of cryptocurrencies te delven door een cryptografisch wiskundig probleem op te lossen, dus er is een race tussen de peers in het netwerk om dit als eerste op te lossen.

Om een voorsprong te hebben, moet je meer rekenkracht hebben. Hogere rekenkracht staat gelijk aan meer energie verbruiken. Geen wonder dat het delven van Ethereum naar schatting jaarlijks zo' n 8,35 TeraWattHour verbruik t; dat is de gemiddelde hoeveelheid energie die Honduras vorig jaar verbruikte.

Stel je die hoeveelheid energie voor die verbruikt wordt alleen al voor een mining rate van twintig transacties/blokken per seconde voor Ethereum, en we kijken naar een transactie snelheid van meer dan 1000/s voor een netwerk energie gebruikers in een blockchain. Deze oplossing zal leiden tot excessief energieverbruik; daarom is het niet duurzaam.

De schaalbaarheid van Blockchain heeft ook de hindernis van gegevensopslag. Elk huis zou genoeg opslagruimte nodig hebben om alle transactiegeschiedenis te herbergen. Het transactiegrootboek van Bitcoin stond begin 2019 op 210 GB, en het groeit met 50 GB per jaar. Stel je nu eens voor dat je alle energiegegevens van miljoenen huizen in een netwerk zou opslaan, om nog maar te zwijgen van de privacybeperkingen die daarmee gepaard zouden gaan.

Onderzoekers hebben verschillende verbeteringen aanbevolen om de schaalbaarheid van blockchain mogelijk te maken. De meest in het oog springende daarvan is echter de tweede laag of off-chain oplossing.

Wat betekent "tweedelijnsoplossing"?

De tweede laag of het staatskanaal is een platform buiten de blockchain dat een peer-to-peer transactie inhoudt tussen twee overeenstemmende partijen en een derde toezichthoudende partij die de waarde van de transactie garandeert.

Oplossingen van de tweede laag zijn als betaalkanalen met uitgebreide transactiesnelheden en bliksemsnelle verwerkingscapaciteiten, maar ze zijn nog steeds verbonden met de blockchain. Aan het einde van de transacties in de tweede laag, schrijft het systeem de waarde terug naar de hoofdketen/blockchain.

Bitcoin, Ethereum en andere blockchains hebben off-chain oplossingen ontwikkeld die directe transacties tussen peers mogelijk maken, zoals;

• Lightning netwerk van bitcoin,
• Raiden van Ethereum, en
• Trinity by Neo

Lightning Network heeft bijvoorbeeld naar schatting een transactiesnelheid van 1.000.000/s, terwijl Raiden als oneindig wordt beschouwd.

Voors en tegens van tweedelaags oplossingen.

De off-chain oplossing heeft de mogelijkheden van het schalen van blockchains naar een onbegrensde grens geduwd. Wat onmogelijk leek op de blockchain, kunnen we off-chain uitvoeren en na een transactie/contract terug overdragen naar de blockchain.

Hieronder volgt een overzicht van de voordelen en beperkingen van de tweedelijnsoplossingen.

Voors NadelenZehebben een hoog transactietarief.Je moet een token storten om te beginnen, en je transacties zijn beperkt tot dat bedrag token u.De transactie / mining fee is laag in vergelijking met de belangrijkste blockchain, en het is onafhankelijk van de waarde overgedragen.U kunt alleen overbrengen naar een partij per kanaal; maar je kunt meerdere kanalen.Off-chain zorgt voor een veilige en private betaling. Transacties worden direct gedaan zonder de blockchain erbij te betrekken. De totale capaciteit van het netwerk groeit lineair met het aantal actoren op het netwerk.

Laten we al deze elementen beperken tot de vraag hoe ze de energiesector beïnvloeden.

Hoe tweedelijnsoplossingen een duurzame blockchain voor energie mogelijk kunnen maken

Oplossingen van de tweede laag maken het mogelijk een netwerk van aanzienlijke omvang te beheren zonder dat men zich zorgen hoeft te maken over de latentietijd of de verwerkingscapaciteit van de transacties. We kunnen miljoenen energiemeters in een gedecentraliseerd netwerk laten aansluiten en de gegevensverwerking doeltreffend beheren.

Ten slotte is de energie die wordt verbruikt door de talrijke transacties op de tweede laag onbeduidend in verhouding tot de energie die door de blockchain wordt verbruikt voor het uitvoeren van een dergelijke hoeveelheid transacties.

Concluderend kan worden gesteld dat blockchain-technologie de manier waarop we energie beheren heeft verstoord, zoals we in deze post hebben gezien. De off-chain transactie lijkt een levensvatbare oplossing voor een schaalbare en duurzame blockchain; meer onderzoeksprojecten en samenwerkingsverbanden zullen echter uitwijzen of deze oplossing aanzienlijk kan worden verbeterd, vooral in haar commerciële waarde.