PAMETNA MREŽA I RAZVOJ DECENTRALIZIRANIH SUSTAVA PROIZVODNJE I

OPSKRBE ELEKTRIČNE ENERGIJE U FUNKCIJI ENERGETSKOG ZAOKRETA

Autor: Mr.sc. Džemal Hadžiosmanović dipl.el.ing.

Sažetak: Blockchain tehnologija je postala temelj razvoja digitalne ekonomije. Ova tehnologija

je našla svoje mjesto u elektroenergetskom sektoru, a posebno u području mikromreža gdje se

otvara mogućnost razvoja lokalnih tržišta na kojima se sve tržišne funkcije odvijaju automatski.

Mikromreže zasnovane na pametnoj mreži i blockchain tehnologiji postaju veoma konkurentne

na svjetskom tržištu električne energije, a time se nameće pitanje kakva će u budućnosti biti

uloga tradicionalnih elektroprivrednih kompanija na tržištu električne energije.

Ključne riječi: pametne mreže, mikromreže, blockchain tehnologija.

Summary: Blockchain technology has become the foundation of digital economy development.

This technology has found its place in the power sector, especially in the field of microgrids,

whereby the possibility of developing local markets is opened up to which all market functions

take place automatically. Smarter-based microgrids and blockchain technology become very

competitive on the world electricity market, and this raises the question of how the role of

traditional electricity companies in the electricity market will be in the future.

Key words: smart grids, microgrids, blockchain technology.

1. UVOD

Energetski zaokret je potaknut klimatskim promjenama i nudi mnoge poslovne i političke

izazove. Sastavni dio energetskog zaokreta čine nisko-ugljične tehnologije, primarno obnovljivi

izvori energije, mikromreže, pametne mreže, električna vozila, skladišta energije, energijska

efikasnost i dr. Također dio energetskog zaokreta se odnosi i na reformu tržišta električne

energije koje se razvija kao rezultat procesa restrukturiranja, deregulacije i liberalizacije

elektroenergetskog sektora. U energetskom zaokretu se nameće potreba razvoja

decentraliziranih sustava proizvodnje i opskrbe električne energije tzv.mikromreža koje mogu

raditi neovisno od mreže i sinhronizirano sa mrežom. Mikromreže komuniciraju sa potrošačima

i sa mrežom na koju su priključene pomoću pametne mreže. Ovakvi sustavi mogu pridobiti

značajan broj kupaca na uređenom maloprodajnom tržištu električne energije jer su veoma

interesantne za primjenu blockchain tehnologija koje se mogu zasnivati na pametnoj mreži i

pametnim ugovorima gdje se isporuka i skladištenje električne energije, mjerenje utrošene

energije, obračun i naplata mogu vršiti automatski u okviru tih sustava.

2. PAMETNA MREŽA

2.1.ŠTO JE PAMETNA MREŽA ?

Pametna mreža je informacijsko-komunikacijska infrastruktura koja nastaje kao posljedica

razvoja i korištenja održive energije. Također, pametna mreža doprinosi modernizaciji

elektroenergetske infrastrukture i novih zahtjeva koji se javljaju u pogledu uređaja za

skladištenje energije (u sustavu ili u stambenim objektima), električnih vozila, zahtjeva za

upravljanjem potrošnjom od strane opskrbljivača (Demand Side Management - DSM) ili od

strane potrošača (Demand Respond - DR) [1]. Uz gore navedene zahtjeve, pojavljuju se i

zahtjevi za energijom uravnoteženja, te zahtjevi za povećanom sigurnošću i pouzdanošću rada

elektroenergetskog sustava. Pametna mreža daje tehnička rješenja za ispunjavanje gore

navedenih zahtjeva. Korištenjem suvremenih širokopojasnih komunikacijskih tehnologija (kao

što je BB PLC-Broadband Power Line Carrier) moguće je pored navedenih usluga pružati i

telekomunikacijske usluge (govorne, prijenos slike i dr.). Ova tehnologija će također obuhvatiti

i daljinsko upravljanje, daljinski nadzor, pametno mjerenje i dr. Prema [2], pametna

infrastruktura elektroenergetskog sistema se dijeli na tri podsistema: pametni energetski

podsistem, pametni informacioni podsistem i pametni komunikacijski podsistem.

Pametni energetski podsistem obuhvata proizvodnju električne energije, prenosnu mrežu,

distributivnu mrežu, mikro mreže, električna vozila i skladišta energije.

Pametni informacioni pod sistem obuhvata :

• pametna brojila,

• senzore,

• PMU (Phasor measurement units) i dr.

Ovaj podsistem nudi mogućnost upravljanja informacijama, modeliranje podataka, analize

informacija, integracije, optimizacije i dr.

Pametni komunikacijski podsistem koristi bežične komunikacijske tehnologije, odnosno :

• bežične zamkaste mreže,

• mobilne komunikacijske sisteme,

• radio veze,

• satelitske komunikacije,

• mikrovalne veze i dr.

Pametni komunikacijski pod sistem koristi i žičane tehnologije, odnosno:

• optičke komunikacije,

• javnu telefonsku infrastrukturu (PSTN-Public Switched Telephone Infrastructure),

• komunikaciju putem energetskih vodova (PLC-Powerline communications) i dr.

Slika 1. Pametna infrastruktura

Ekonomski povrat ulaganja (ROI) postaje ključno komercijalno, javno i političko pitanje za

projekte i planove pametne mreže u Svijetu [3]. Međutim najbolje rezultate u okviru

istraživačkih projekata daju projekti koji imaju holistički pristup koji se odnosi na inovacije,

ekonomske efekte, zaštitu okoliša, pouzdanost sistema i korisnike. Slijedeća slika daje prikaz

različitih rezultata postignutih holistički pristup projektima pametnih mreža.

Slika 2. Rezultati holističkog pristupa pri analizi projekata pametnih mreža

Mnoge zemlje su pokrenule razvoj pametnih mreža, među kojima je interesantan primjer Velike

Britanije gdje je predviđena implementacija pametne mreže sa 50 mil. ugrađenih brojila do

2020 godine. Ukupan trošak investicije je 11 biliona funti [4]. Prema [5], izgradnjom pametne

mreže prihod virtualnih elektrana (mikromreža) u svijetu bi mogao porasti sa 1,1 milijarde

dolara u 2014. na 5,3 milijarde dolara u 2023.

2.2.USLUGE U PAMETNOJ MREŽI

Prema [6], pametna mreža će omogućiti: Kupcu bolji uvid u korištenje energije i cijenu

korištenja energije, te plaćanje prema stvarnoj potrošnji i mogućnost uštede efikasnijim

korištenjem energije, smanjenje troškova očitavanja brojila i obračuna potrošnje električne

energije, te lakše planiranje potrošnje kupaca, upravljanje zahtjevima kupaca i razvoj sistema

za upravljanje zahtjevima kupaca tzv. CRM – Customer Relationship Management.

Distribucijskim kompanijama pametna mreža nudi smanjenje gubitaka, bolje upravljanje

mrežom i zahtjevima za proizvodnim kapacitetima, lakšu prognozu opterećenja sistema, lakše

odlučivanje o investiranju u elektroenergetske objekte, određivanje tehničkih karakteristika

zaštitne opreme (osigurači, releji, sklopke) i dr. Proizvođačima lakšu prognozu proizvodnje,

lakše odlučivanje o investiranju i lakše donošenje odluka o nastupu na tržištu električne

energije. Nacionalnim vladama smanjenje emisije CO2, bolju analitiku kupaca, lakše praćenje

parametara kvalitete isporučene energije, poboljšanu prognozu opterećenja, lakše odlučivanje

o investiranju i dr. Cilj razvoja pametne mreže je da do 2030. godine energetska mreža bude

potpuno automatizirana, a to podrazumijeva da će imati mogućnost praćenja i kontrole svakog

kupca i čvora, osiguravajući dvosmjerni protok električne energije i informacija između

proizvođača i potrošača električne energije [7] .Tako će se poboljšati efikasnost i praćenje toka

energije prikupljanjem podataka od proizvodnih jedinica električne energije do podataka o

mreži, te o krajnjim potrošačima. Pametna mreža nudi rešenja koja omogućavaju rešavanje

problema nadzora i zaštite, izgradnje AMR (Automatic Meter Reading)/AMI (Automatic

Metering infrastucture), DSM (Demand Side Management)/DR (Demand Respond), te

integraciju obnovljivih izvora i električnih vozila.

Pored navedenih prednosti i beneficija, pametne mreže će donijeti i mnoge beneficije za

društvo.

3. MIKROMREŽE

3.1. ŠTO SU MIKROMREŽE?

Mikromreže su male, napredne električne mreže sa značajkama koje ih čine posebnim u

pogledu upravljanja energijom i osiguravanja pouzdanosti isporuke energije koja je zasnovana

na suvremenoj informacijsko-komunikacijskoj infrastrukturi-pametnoj mreži. Prema [8],

unutar mikromreže se nalazi jedna ili više vrsta objekata distribuirane proizvodnje energije

(solarni paneli, vjetroturbine, CHP, vjetrogeneratori i sl.) koji proizvode energiju. Novije

mikromreže sadrže skladišta energije-baterije. Mikromrežom upravlja napredni softver,

namijenjen primarno za balansiranje ponude i potražnje unutar mikromreže, skladištenje

energije, a sve u skladu sa ciljem postizanja optimalnih financijskih rezultata u pogledu cijene

energije. Postoje izolirane mikromreže i mreže koje rade paralelno sa mrežom. Izolirana mreža

služi za napajanje koledža, kampusa, bolničkih kompleksa, poslovnih centara ili vojnih baza.

Mikromreže se najviše razlikuju po svojoj sposobnosti da u slučaju kvara na mikromreži iste se

mogu napajati sa centralne mreže i nastaviti opskrbu električnom energijom svojih kupaca.

Mikromreže uključuju proizvodnju, pohranu i opterećenja, a mogu raditi samostalno u mreži

povezanoj s centralnom mrežom i u otočnom načinu rada. U prvom slučaju mikromreža može

samostalno optimizirati vlastitu snagu proizvodnje i potrošnje uzimajući u obzir ekonomiku

sustava kao što su odluke o kupnji ili prodaji energije. U oba načina rada, sustav može smanjiti

emisije CO2 maksimiziranjem potrošnje obnovljive energije i minimiziranjem proizvodnje iz

fosilnih goriva. U otočnom načinu sustav je u stanju uravnotežiti proizvodnju i potražnju, te

može zadržati napon i frekvenciju u definiranim granicama uz odgovarajuću kontrolu.

Nezavisna lokalna kontrola generatora, baterija i opterećenja mikromreža temelji se na

učestalosti padova i naponske razine na terminalu svakog uređaja. To znači da mikromreža

može raditi na stabilan način tokom nominalnih radnih uvjeta i tokom prijelaznih događaja.

Mikromreže karakteriziraju slijedeća svojstva [9]:

- Kompatibilnost: U potpunosti kompatibilne s postojećom elektroprivrednom mrežom

(komunalnom) mrežom.

- Fleksibilnost: Tehnologijski neutralne i sposobne nositi se s raznolikom mješavinom

obnovljivih i fosilnih goriva.

- Skalabilnost: Rastu kroz dodatnu instalaciju proizvodnih jedinica, uređaja za

skladištenje i uređaja za upravljanje opterećenjem. Takvo proširenje obično zahtijeva

inkrementalno novo planiranje mikromreža i može se izvesti na paralelan i modularan

način kako bi se povećala visoka proizvodnja i potrošnja energije.

- Efikasnost: Centralizirane kao i distribuirane upravljačke strukture mogu se

optimizirati korištenjem generatora, upravljanjem isporuke energije i pražnjenjem

jedinica za pohranu energije, te upravljanje potrošnjom.

- Ekonomija: Prema istraživanjima tržišta, ekonomiji oporavka topline i njezinoj

primjeni od strane CHP-a sustava su vrlo važni za evaluaciju mikromreža. Osim toga,

korištenje obnovljivih izvora energije pomoći će smanjiti troškove goriva i emisije CO2.

- Model peer-to-peer: Mikromreža može podržati pravi „peer-to-peer“ model za rad,

kontrolu i trgovinu energije, što je jedan od važnijih preduvjeta za primjenu blockchain

tehnologija, koje omogućavaju formiranje malih lokalnih tržišta i otvaranje perspektive

za „građansku energiju“. Osim toga, interaktivne energetske transakcije s

centraliziranom elektroprivrednom (komunalnom) mrežom također su moguće na ovaj

način. Predloženi koncept ne diktira veličinu i brzinu rasta mikromreže.

Slika 3. Primjer mikromreže izgrađene na pametnoj mreži

3.2. USLUGE U MIKROMREŽI

Mikromreže mogu raditi u otočnom načinu rada kada dođe do nestanka struje, smanjujući

osjetljivost na napajanje i povećanje pouzdanosti i otpornosti mreže. Kada mikromreža

sudjeluje na veleprodajnim tržištima, one mogu pružati usluge operatorima prijenosnog sustava

tzv.OPS i ostvarivati prihode na temelju pravila o pružanju pomoćnih usluga na tržištu

električne energije. Energetska arbitraža je usluga u kojoj mikromreža kupuje električnu

energiju pri niskim cijenama (kao što je noću) i prodaje energiju po višim cijenama tokom

razdoblja vršnih opterećenja.

Mikromreža može osigurati i slijedeće usluge:

- Frekvencijsko reguliranje kao uslugu OPS-ovima kako bi održala ravnotežu između

ponude i potražnje u svakom trenutku;

- Rotirajuću/nerotirajuću rezervu pomoću svoje instalirane baterije ili rezervnog

generatora poput dizelskih motora;

- Odgodu ulaganja u velike elektrane povećanjem distribuirane proizvodnje u

elektroenergetskom sustavu. (Na primjer, instalacija fotonaponskih ćelija na krovovima

objekata smanjuje potražnju u distribucijskom sustavu i osigurava adekvatnost resursa

što znači da se povećanje kapaciteta prijenosnog i distribucijskog sustava može

odgoditi).

- Oslobađanje zagušenja na prijenosnim linijama i eliminiranje plaćanja visoke pristojbe.

Baterije omogućuju mikromrežama povećanje vlastite potrošnje PV elektrana i

izbjegavanje ograničenja proizvodnje. Ključno za komercijalne i industrijske kupce je

to da mikromreža može raditi u otočnom načinu (off-grid) tokom nestanka isporuke od

strane elektroprivredne kompanije, kao što su tvornice, koje će imati značajne

ekonomske gubitke tokom nestanka električne energije.

- Smanjenje ukupne potrošnje energije distribuiranim izvorima energije, osiguranje

vrhunsko „peglanje“ u pogledu upravljanja troškovima potražnje i upravljanja nabavom

energije temeljem vremena korištenja. Ta sposobnost omogućuju klijentima upravljanje

mjesečnim računima za električnu energiju. Na slijedećoj slici je dat prikaz usluga koje

mikromreža može ponuditi.

Slika 4. Usluge koje mogu pružati mikromreže.

4. KAKVA JE ULOGA BLOCKCHAIN TEHNOLOGIJA PRI RAZVOJU

MIKROMREŽA I ZAŠTO BLOCKCHAIN TEHNOLOGIJA MOŽE OMOGUĆIT

BRŽI ENERGETSKI ZAOKRET ?

4.1.KAKO FUNKCIONIRA BLOCKCHAIN?

Primarne beneficije koje se ostvaruju izgradnjom pametnih mreža i mikromreža se odnose na

realaciju pružatelj usluga-korisnik usluga. Blockchain tehnologija nudi značajna poboljšanja

koja mogu uanprijediti ovu relaciju. Kada pružtelj usluga i korisnik pristaju na ulazak u

transakciju, oni određuju varijable od značaja za ovu transakciju navodeći primatelja,

pošiljatelja i veličine između ostalog, te sve informacije koje se odnose na pojedinca [10]. Ta

transakcija kombinira pojedinosti o izvršenim transakcijama tokom istog razdoblja za stvaranje

novog bloka podataka. Ovo je usporedivo sa slanjem e-pošte, koje su također podijeljene u

zasebne blokove podataka. Blockchain je drugačiji po tome što se ovaj proces odnosi na

jedinstvenu standardiziranu transakciju. Svaka je transakcija šifrirana i distribuirana mnogim

pojedinim računalima (peer-to-peer), od kojih svaki pohranjuje podatke lokalno. Članovi mreže

automatski potvrđuju (ovjeravaju) transakciju pohranjenu na lokalno računalo. Podaci

pohranjeni u bloku potvrđeni su koristeći algoritme, kojima pridaju jedinstveni hash za svaki

blok. Svaki takav hash stvara niz brojeva i slova na temelju podataka pohranjenih u relevantni

blok podataka. Ako se bilo koja informacija vezana za bilo koju transakciju naknadno mijenja

kao rezultat neovlaštenih radnji ili transakcija zbog pogrešaka prijenosa, (npr točan iznos

transakcije), algoritam se izvodi na promijenjenom bloku. Sve kombinacije brojeva/slova su

kontinuirano provjeravane i pojedinačni blokovi podataka su u kombinaciji kako bi stvorili

lanac blokova podataka - blockchain. Zbog povezivanja tih kombinacija brojeva/slova,

informacije pohranjene na blockchain ne mogu biti neovlašteno korištene (barem to bi

zahtijevalo mnogo napora). Ova kontinuirana provjera (nazvana "rudarstvo") od strane članova

blockchain-a, koji su nagrađeni za ovu uslugu prema snazi računala kojom pridonose procesu.

Proces provjere osiguravaju svi članovi koji se mogu dodati blockchain-u jer naknadne izmjene

nisu moguće. To omogućuje izravnu, peer-to-peer transakciju između osoba ili organizacija

koje su imale potrebu za uslugom posredovanja u redoslijedu kako bi njihove transakcije bile

legitimno zabilježene. Na primjer, dok je banka potrebna kao posrednik u izvršavanju

financijskih transakcija između dvije strane, na blockchain-u ista transakcija može biti izvršena

i dokumentiran izravno između dviju stranaka ako se koristi ova tehnologija. Svaki blockchain

je u osnovi takozvani "DApp" (decentralizirana aplikacija) koja djeluju na temelju peer-to-

peer protokola i koji dolazi s posebnim značajkama koje pružaju funkcionalnu distribuiranu

pohranu podataka o transakciji. DApps su open-source aplikacije koje predstavljaju ugovor

između mreže i njenih korisnika i koji se izvode na distribuirani registar (takozvanu "knjigu"),

kao što je Bitcoin ili Ethereum blockchain. Ono što čini ovu vrstu aplikacije posebnom je da

niti jedna institucija ne kontrolira te ugovore ili ima zakonski nadzor nad njima, ali da su sve

odluke (npr.o prilagodbama protokola) usvojene konsenzusom između korisnika na temelju

računalnog koda. Da bi se zahtjev mogao kvalificirati kao pravi za decentraliziranu primjenu,

podaci i protokol moraju biti pohranjeni na javnom, decentraliziranom blockchain-u (kako bi

izbjegla središnja točka neuspjeha) i ocjenjena pomoću decentraliziranog mehanizma provjere

(npr."dokaz o radu"). Pravilno decentralizirane aplikacije osiguravaju pouzdanost tako da se

može voditi evidencija o svim transakcijama i poslovnim modelima, čak i u slučaju da ključne

web stranice i sučelja budu odsutna. Također, nitko ne može naknadno izmijeniti ili brisati

knjigu događaja. Na slijedećoj slici je dat prikaz funkcioniranja blockchain tehnologije .

Slika 5. Način funkcioniranja blockchain tehnologije

4.2.PODRUČJE PRIMJENE BLOCKCHAIN TEHNOLOGIJE

Pored pametnih mreža i mikromreža, blockchain tehnologija se može koristiti i u drugim

područjima. Kada je riječ o praktičnoj primjeni blockchain tehnologije, daleko je najveći

napredak postignut u financijskom sektoru [10]. U financijama, za razliku od ostalih sektora,

rješenja blockchain-a koriste se od strane malih zajednica, ali i velikih financijskih igrača, kao

što su npr.međunarodne poslovne banke.To se najviše može objasniti zbog činjenice da je u

području financijskih usluga, model transakcije blockchain može pružiti ogromno smanjenje

troškova i učiniti procese učinkovitijim, sve u kratkom vremenu. Iz perspektive potrošača, što

su najzanimljivija pitanja za blockchain model - javni ili privatni- će biti uspješan koliko će se

pametni ugovori koristiti u budućnosti.

Slika 6.Područje primjene blockchain tehnologije

4.3 MIKROMREŽA I PAMETNA MREŽA NA BLOCKCHAIN PLATFORMI

Tehnologija blockchain-a s peer-to-peer trgovinom energije omogućuje mikromrežama da

trguju s viškom energije iz solarnih panela i baterija izravno jedan s drugim bez posredovanja

prodavača ili lokalnog komunalnog servisa [10]. Kao rezultat toga, mikromreže mogu razvijati

tržište električne energije sa drugim mikromrežama iz susjedstva. Slika 7. prikazuje razlike

između tradicionalnog transakcijskog modela i modela blockchain-a s peer-to-peer trgovinom

električne energije. U tradicionalnom modelu tržišnih transakcija, energija se proizvodi putem

centralizirane proizvodnje i isporučuje se potrošačima putem prijenosnog i distribucijskog

sustava kojim upravljaju energetski subjekti. U tom sustavu banke djeluju kao pružatelji usluga

platnih sustava, upravljaju financijskim transakcijama, tako da mikromreže mogu prodati višak

električne energije na mrežu na temelju određenih bankarskih troškova. Blockchain transakcije,

kao decentralizirani model, omogućuju mikromrežama da trguju svojim viškovima električne

energije izravno sa svojim susjednim mikromrežama, bez potrebe za posredovanjem

energetskih tvrtki ili banaka. Blockchain mikromreža može osigurati da se lokalna energija

potroši na lokalnoj razini, što će pomoći sprečavanju prijenosnih zagušenja i odgoditi izgradnju

energetske infrastrukture. Na ovakvom tržištu, potrošači mogu kupiti električnu energiju iz

susjednih krovnih PV elektrana, obližnjih vjetroelektrana ili centraliziranih elektrana [10].

Slika 7 Razlike između tradicionalnog transakcijskog modela i blockchain-a modela

s peer-to-peer trgovinom električne energije.

"Pametan ugovor" predstavlja digitalni protokol koji automatski izvršava unaprijed definirani

proces transakcije bez zahtijevanja sudjelovanja trećeg (npr. banke). Primjerice, bilo bi moguće

stvoriti potpuno automatiziran pametan ugovor između proizvođača i potrošača energije koji

opskrbu i plaćanje vrše temeljem pametnog ugovora. Ako je kupac propustio izvršiti plaćanje,

pametni ugovor bi automatski osigurao da napajanje bude obustavljenjo do plaćanja, ukoliko je

ovo definirano u ugovoru. Ovaj razvoj predstavlja prijetnju tradicionalnim poslovnim

modelima banaka, što može dovesti do isključenja od tržišnog plaćanja, a predstavlja tržišnu

prijetnju tradicionalnim elektroprivrednim kompanijama jer se proizvodnja, isporuka električne

energije, te naplata može se vršiti u okviru jedne mikromreže zasnovane na blockchain

tehnologiji.Tako da se izbjegavaju troškovi nastali pri očitanju brojila, obračunu utrošene

energije, troškovi naplate i troškovi isključenja neurednih platiša električne energije i

mikromreže postaju konkurentnije upravo radi nepostojanja navedenih troškova. Na ovaj način

se mogu formirati mala lokalna tržišta električne energije, npr na području jednog sela,

gradskog kvarta ili cijele lokialne zajednice koja mogu biti veoma konkurentna u odnosu na

tradicionalne elektroprivredene kompanije.

4.3.ZAŠTO BLOCKCHAIN TEHNOLOGIJA MOŽE OMOGUĆIT BRŽI

ENERGETSKI ZAOKRET

Do 2020. godine 42% globalnih elektroenergetskih kapaciteta bit će uloženo u lokalnu-

građansku, distribuiranu proizvodnju [11]. U ovim uvjetima bit će teže predvidjeti koliko je

električne energije potrebno za lokalnu upotrebu i kolika se količina energije može isporučiti u

mrežu. Kada se proizvodnja prebaci na lokalno, ima smisla najprije optimizirati i podmiriti

tržišne transakcije na lokalnoj razini, prije nego se izvrši isporuka električne energije na glavnu

mrežu s ciljem rješavanja preostale količinske razlike. Potrošači bi mogli biti zainteresirani za

kupnju viška energije od susjeda ako susjedne solarne elektrane proizvode više nego što je

potrebno za zadovoljenje vlastitih potreba i ako nude bolju cijenu. Ali kad susjed ima višak

proizvodnje, neki drugi proizvođači koji nisu u susjedstvu vjerojatno imaju isti taj višak energije

koji mogu ponuditi. Zauzvrat, to uzrokuje probleme za operatore mreže. Operator mreže se

mora nositi sa mrežnim zagušenjima, bez ikakve naknade za to. Mikromreže, poluovisni sustavi

proizvodnje i distribucije električne energije, mogu pomoći u rješavanju tih problema. Za

ravnotežu ponude i potražnje u novom okruženju potrošnje električne energije potrebna je druga

vrsta tržišta-mala lokalna tržišta čija se proizvodnja zasniva na mikromrežama, komunikacija

unutra tržišta se odvija u realnom vremenu putem pametne mreže, a transakcije između

korisnika putem blockchain tehnologije. Pametna mreža može jamčiti da se lokalna proizvodnja

troši na lokalnoj razini. To smanjuje pritisak na elektroprivrednu mrežu, povećava prijenosni

kapacitet i smanjuje velike investicije u infrastrukturu. Prema [10], načelo blockchain-a je da

se olakša izravno rješavanje zahtjeva između stranke koja pruža uslugu i stranke koja prima

uslugu. Cijeli proces se odvija po osnovu „pametnog ugovora“. Stoga nije potrebna usluga treće

strane; banke ili u ovom slučaju neke druge uslužne institucije. Obavljene transakcije su

transparentne za cijelu mrežu i vrlo je teško izvesti transakciju u s ciljem prevare. To su ključne

prednosti tehnologije blockchain-a. Softver zasnovan na blockchain tehnologiji, pod nazivom

"pametni ugovori", može automatski odabrati kupce gdje kupiti električnu energiju: od susjeda,

iz obližnjeg vjetroparka ili ako ništa (ako ista nije nigdje dostupna) iz tradicionalne elektrane.

Kada pametni ugovor čini optimalnu odluku i rješava trgovinu s drugom stranom, ova

transakcija je registrirana na blockchain tehnološkoj platformi. To znači da je izvršena provjera

prijenosa električne energije na jednu stranu i prijenos novca natrag na drugu. Blockchain

tehnologija omogućuje zadružnu ekonomiju u području građanske energije. Dobar primjer

mikromreže izgrađene na blockchain tehnologiji koja ima zadružni karakter je Brooklyn

Microgrids Community gdje članovi zajednice proizvode vlastitu obnovljivu energiju i potiču

jedni druge da kupuju višak energije, stvarajući lokalno tržište [11]. Šest susjeda ulagalo je u

svoje solarne elektrane u odvojenim vremenskim intervalima u posljednjih pet godina. Danas

postoje dva velika panela na jednom krovu s pametnim brojilima koja nadziru svaki susjedni

dio proizvodnje sunčeve energije. Trenutna implementacija koristi paypal za članove zadruge

da proslijede financijska sredstva (američke dolare) za kupnju kredita od svojih susjeda.

Zajednica je postavila cijenu svojih kredita na temelju usporedive cijene sa Green Mountain

kompanijom tj. 7 centi po 1 kreditu obnovljive energije = 1 kW-h. Ovaj pametni ugovor

povezan je s vlasnikom koji ima potpunu kontrolu nad dodavanjem članova zajednice na tržište

i dodavanjem pametnih brojila povezanih s svakim članom zajednice. Ova implementacija

centralizira regulaciju cijene i snagu tržišta s jednom osobom. Da bi se razvio održiv

kooperativni ekonomski model, moramo umetnuti komponentu upravljanja koja se odnosi na

ljudski odnos prema sredstvima upravljanja zajednicom. U cilju poticanja zadružne ekonomije

kada definiramo zajednicu, pravila i regulaciju cijene, nastaje novi model. Zajednica može

postojati i na principu kredita i zaduženja jednih prema drugima, bez potrebe trenutne paypal

transakcije. Zajednica se formirala i složila se da će njihova solarna proizvodnja i potrošnja biti

osnovana kao banka. Pametni ugovori zasnovani na blockchain-u bilježe transakcije i račune s

kreditnim ili debitnim članovima. U tom kvartalnom vremenskom razdoblju bit će realiziran

neto obračun. Potrebna plaćanja bit će izdana u istom periodu, a članovi zajednice mogu izraditi

vlastiti protokol plaćanja (npr.Paypal, gotov novac, barter ili prijenos svih kredita i terećenja

u idućem razdoblju).

5. PILOT PROJEKTI MIKROMREŽA ZASNOVANIH NA BLOCKCHAIN

TEHNOLOGIJI

Prema [12], u Svijetu postoje dva pilot projekta mikromreža koji trenutno rade na bazi

blockchain tehnologije. Jedan je implementiran u Brooklyn-u,New York, a drugi u Australiji.

Brooklyn microgrid je projekt koji se temelji na blockchain platformi za stvaranje lokalne

energetske mreže koja omogućuje peer-to-peer trading platformu. LO3 Energy je kompanija,

koja je platformu dizajnirala kao rješenje za reformu sektora energetike u New Yorku (REV).

Platforma omogućuje trgovanje energijom bez ikakvih posrednika između 50 stanara, škola,

benzinske pumpe, vatrogasne stanice i zgrade tvornice. Aukcije usmjerene prema cijeni po

kilovat satu koje je potrošač spreman platiti određuju cijene tih transakcija. Prednost ovakve

mikromreže je da obnovljivi izvori energije na bazi krovnih PV instalacija proizvode energiju

koja se troši lokalno, a istodobno su otpornije na ekstremne vremenske prilike [12].

Cilj projekta bio je razviti sigurnu platformu za digitalnu trgovinu električnom energijom koja

je izgrađena na vrhu postojeće elektroenergetske infrastrukture, kroz koju bi vlasnici kuća sa

solarnim kapacitetom mogli prodati višak električne energije koji se izravno generira na pet

kućnih mikromreža. Cijeli sustav je međusobno povezan s glavnom mrežom i u slučaju

prestanka rada mikromreža, kućanstva se mogu napojiti sa glavne mreže [13]. Digitalna

platforma za trgovanje električnom energijom koja je razvijena u okviru projekta TransActive

grid, izrađena je na javnoj blockchain arhitekturi i koristi automatizirane pametne ugovore, te

prati i bilježi preciznu količinu proizvedene električne energije u svakom kućanstvu.

TransActive grid predstavlja prvu primjenu ove tehnologije u energetskom sektoru. U okviru

platforme, pametni ugovori prosljeđuju sve viškove proizvedene električne energije na tržište,

gdje ih druga kućanstva mogu kupiti putem PayPal plaćanja. Prva od tih peer-to-peer

transakcija dovršena je u travnju 2016.

Drugi projekt nikromreže zasnovane na blockchain tehnologiji pokrenula je australska tvrtka

Power Ledger, opisana kao "Uber of Power". Cilj projekta je da se ispitaju mogućnosti primjene

blockchain tehnologije u energetskoj industriji. Sustav Power Ledger koristi blockchain kako

bi omogućio stanovnicima grada Busselton, koji su u mirovini, da trguju električnom energijom

međusobno po cijeni koja je veća od feed-in tarifa, ali je niža od rezidencijalnih maloprodajnih

tarifa. Na ovaj način se potiče instaliranje krovnih PV instalacija i ulaganje u obnovljive izvore

energije. Prema [14], rezultati testiranja, koja su izvršena na 10 domaćinstava su pokazali da bi

kućanstva mogla godišnje uštedjeti $ 600 na svojim računima za električnu energiju koristeći

Power Ledgerov peer-to-peer model trgovine.

6. ZAKLJUČAK

Pri analizi projekata pametnih mreža i mikromreža trebaju se uvažiti i šire gospodarske

poslovne opcije koje bi uključivale, na primjer, financijske pogodnosti za kupce (uštede

energije ili potražnje) ili prednosti za gospodarstvo, što je rezultat razvoja pametne mreže u

industriji ili smanjenja troškova povezanih sa zaštitom okoliša ili ublažavanjem šteta u pogledu

uvjeta življenja. Financijski povrat ulaganja često neće biti ključni prioritet, jer se temeljem

holističkog pristupa dobivaju znatno bolji rezultati za širu društvenu zajednicu. Pri pokretanju

projekata pametne mreže, a u cilju postizanja planiranih rezultata energetskog zaokreta u

pogledu ekonomskih, društvenih i okolišnih rezultata iste trebaju imati holistički pristup koji

zahtjeva širok spektar aspekata primjene navedenih tehnologija o pogledu utjecaja na okoliš,

korisnika i pouzdanosti, te na ekonomski utjecaj i inovacije. Različiti projekti imaju različite

efekte, pa tako neki imaju bolje efekte u pogledu utjecaja na okoliš, drugi u pogledu beneficija

za korisnike, treći u pogledu pouzdanosti sustava, a četvrti i peti u pogledu ekonomskih

rezultata i rezultata uslijed inovativnih rješenja. Globalna klimatska politika zahtjeva dobre

rezultate u pogledu smanjenja emisije CO2. Intersantni su podaci koji se iznose u ETP BLUE

Map scenariju gdje se navodi da se kao rezultat dekarbonizacije očekuje globalno smanjenje

emisije CO2 od preko 20 Gt CO2 do 2050. godine, uz potrebnu primjenu tehnologije pametne

mreže [15]. Izravna smanjenja se javljaju kroz povratne informacije o potrošnji energije, nižim

gubicima u prijenosu energije, ubrzanoj primjeni mjera energijske efikasnosti, ušteda zbog

upravljanja vršnim opterećenjem i sl. Neizravne koristi proizlaze iz podrške pametne mreže

široj primjeni električnih vozila i obnovljivih izvora energije. Uzimajući ove izravne i neizravne

emisije smanjenja u obzir, ETP BLUE Map Scenarij procjenjuje da pametne mreže nude

potencijal za postizanje smanjenja neto godišnje emisije CO2 od 0,7 Gt do 2,1 Gt do 2050 [15].

Pri tome, Sjeverna Amerika pokazuje najveći potencijal smanjenja emisija CO2 među zemljama

OECD-u, dok Kina ima najveći potencijal među zemljama koje nisu članice OECD-a.

Analizirajući ekonomske efekte primjene pametnih mreža procjena troškova ulaganja i

operativnih ušteda na visokoj razini od vitalne su važnosti. U razgovore o troškovima trebaju

biti uključena tri glavni dionika elektroenergetskog sektora: elektroprivredne kompanije,

potrošači i društvo. Uslijed primjene pametne mreže dobit po korisniku iznosi 308 $ [15].

Uz pametne mreže i mikromreže blockchain tehnologija pruža širok spektar različitih

mogućnosti, od kojih je jedna od posebnog značaja, a to je formiranje malih lokalnih tržišta

električne energije gdje se sve funkcije odvijaju automatski. Kao posljedica razvoja ovih tržišta

nameće se pitanje kakva će biti uloga tradicionalnih elektroprivrednih kompanija? Slobodno

možemo zaključiti da će sa razvojem blockchain tehnologije biti ozbiljno narušena

konkurentnost tradicionalnih elektroprivrednih poduzeća i njihova uloga kao glavnog

dobavljača električne energije za sve potrošače će biti završena.

Tradicionalne elektroprivredne kompanije mogu, na primjer, djelovati kao rezervni

opskrbljivači koji pokrivaju nestašice u mikro mrežama i pružaju potrebnu fleksibilnu

proizvodnju, te vrše transport energije između mikromreža. U takvom će scenariju biti potrebni

savjeti o tome kako postaviti lokalne energijske zajednice, kakav će biti dizajn lokalnih tržišta

električne energije s obzirom na funkcionalnost sustava i pouzdanost isporuke električne

energije.

Tranzicijsko naseljavanje kroz blockchain tehnologiju ima potencijal da djeluje kao katalizator

kako bi se omogućio takav razvoj. Uslužni programi bi trebali razvijati nove prijedloge

proizvoda na temelju tih tehnoloških poboljšanja kako bi ostali relevantni u budućnosti.

Prihvaćanje tehnologije blockchain-a i upoznavanje s njenim mogućnostima i prijetnjama

postojećim poslovnim modelima trebao bi biti prvi korak. Provođenje blockchain-a za dijeljenje

resursa zahtijevat će stručnjake koji razumiju tehnologiju da rade zajedno sa zajednicama kako

bi stvorili vlastite sustave upravljanja, stavljajući benefite za svaku zajednicu u središte svakog

procesa. Tek tada možemo početi razvijati platforme s jednostavnim predlošcima za zajednice

diljem svijeta i razviti mrežu stručnjaka za implementaciju i osposobljavanje.

Područje primjene blockchain tehnologije će rasti samo kad počnemo uzimati u obzir ljudske

komponente ekonomije od vitalne važnosti za bilo koji predloženi sustav za napredovanje.

7. POPIS LITERATURE

[1]. Stefano Galli, Anna Scaglioneand, Zhifang Wang: „For the grid and through the grid-The

role of power line communications in the smart grid“, IEEE Vol. 99, No. 6, June 2011.

[2] Xi Fang, Satyajayant Misra, Guoliang Xue and Dejun Yang-„Smart Grid – The New and

Improved Power Grid: A Survey“, IEEE September 2011.

[3]. https://www.smartgrid.gov/files/global_smart_grid_impact_report_2013.pdf.

[4]. Aidan Stennett: „Smart grid capital expenditure with in price controls“, Providing

researchand information services to the Northern Ireland Assembly Research and Information

Service, Paper 104/14 16 October 2014.

[5]. Mike Oates and Aidan Melia: „Virtual power plant“, Integrated Environmental Solutions,

Glasgow, UK.

[6]. Dž. Hadžiosmanović, N.Kulušić, I. Slišković , D. Marić , „Smart grids u funkciji sigurnosti

snabdevanja i razvoja tržišta električne energije“ –CIRED SRBIJE, jun 2014.

[7]. Džemal Hadžiosmanović, Magistarski rad „Konkurentnost telekomunikacijskih

tehnologija u realizaciji koncepta pametnih energetskih mreža“, Univerzitet u Tuzli Fakultet

elektrotehnike, decembar 2012.

[8].The Rise of Clean Energy Microgrids Why microgrids make sense for hospitals, higher

education, military & government, and businesses, AMERESCO 2017.

[9].http://www.climateactionprogramme.org/images/uploads/documents/Microgrids_as_a_sol

ution_to_integrate_renewable_generation_Siemens_White_Paper.pdf.

[10]. Blockchain – an opportunity for energy producers and consumers?, PwC global power &

utilities.

[11].http://energy.sia-partners.com/20170220/microgrids-can-be-optimised-blockchain,

Blockchain Community Solar: the Value of a Renewable Energy Reputation.

[12].http://energymarketintel.com/blockchain-microgrids-future-energy-transactions/-

MICROGRID INTEGRATION IN NEW YORK Challenges & Opportunities-The Columbia

University with New York Power authority.

[13].http://mpaenvironment.ei.columbia.edu/files/2014/06/REV-WorkshopFinalReport.pdf.

[14].http://reneweconomy.com.au/origin-energy-trials-solar-trading-blockchain-start-power-

ledger-91263/?ct=t%28Aimie_s_Template12_15_2017%29.

[15].https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/smartgrids_roadmap.pdf,

Technology Roadmap Smart Grids.