Ứng dụng công nghệ Blockchain cho ngành điện (Phần 1: Tình hình ứng dụng trên thế giới)

Ứng dụng Blockchain cho ngành điện

 Năm 2017, các công ty khởi nghiệp đã huy động được hơn 300 triệu đô la để áp dụng công nghệ này vào lĩnh vực năng lượng dưới nhiều hình thức khác nhau.

Trong khi một số doanh nghiệp nỗ lực cải tiến hoạt động mua bán điện hiện có, thì cũng có công ty tạo ra một thị trường mới cho riêng mình, điển hình như sử dụng Blockchain để mua bán điện trực tiếp không qua bất cứ Công ty Điện lực hay đơn vị phân phối trung gian nào. Một vài công ty sử dụng Blockchain với mong muốn theo dõi quá trình sản xuất năng lượng sạch. Cũng có không ít đơn vị đề xuất sử dụng Blockchain để hỗ trợ thanh toán phí sạc xe ô tô điện, hay là huy động vốn cho các dự án năng lượng sạch, quản lý thiết bị/tài sản của khách hàng và hơn thế nữa.

Hệ thống điện trên toàn thế giới đang thay đổi một cách nhanh chóng. Trong hơn một thế kỷ qua, các hệ thống này chủ yếu dựa vào các nhà máy nhiên liệu hóa thạch tập trung để phát điện và phát triển lưới điện nhằm cung cấp cho người tiêu dùng. Hầu hết các công ty điện lực chỉ quan tâm đến mục tiêu đơn giản trước mắt đó là cung cấp điện với độ tin cậy cao và chi phí thấp. Nhưng giờ đây, Chính phủ các nước có tham vọng lớn hơn nhiều đối với hệ thống điện. Nhiều quốc gia yêu cầu hệ thống điện phải tận dụng tối đa nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió; một số nước đang nhắm đến việc huy động nguồn pin từ xe điện (EV) để điều hòa phụ tải những lúc cao điểm. Vấn đề còn phức tạp hơn khi nhiều khách hàng lắp thêm nhiều thiết bị từ tấm pin mặt trời đến hệ thống pin lưu trữ và thiết bị thông minh để kiểm soát việc sản xuất tự dùng và tiêu thụ điện từ lưới của họ.

Blockchain được xem là giải pháp sáng kiến hỗ trợ các Công ty Điện lực trong nỗ lực duy trì độ tin cậy, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao và phức tạp của hệ thống điện. Blockchain là một cách để ghi nhận và xác minh các giao dịch mà không cần một tổ chức trung gian nhờ vào việc duy trì và đồng bộ hóa sổ cái giao dịch trên toàn hệ thống mạng ngang hàng. Ứng dụng phổ biến nhất của nó là giao dịch Bitcoin, hay còn gọi là tiền điện tử. Khi giao dịch Bitcoin, một mạng lưới máy tính phân tán rộng lớn sẽ được huy động để xác minh và ghi lại các giao dịch, được lưu trữ bất biến trong chuỗi khối Bitcoin và hiển thị cho tất cả các bên tham gia người dùng. Về lý thuyết, công nghệ Blockchain có thể cho phép giao dịch tiền tệ nhanh chóng, an toàn và minh bạch. Trong năm 2018, giá Bitcoin đã tăng hơn 3.000 lần và các loại tiền điện tử khác cũng có mức tăng tương tự.

Điện năng là một lĩnh vực cần được quản lý và kiểm soát chặt chẽ, nên các nhà hoạch định chính sách sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc nhận thức và xác định mức độ tiềm năng mang lại của Blockchain. Để ứng dụng này mang lại hiệu quả cao, các doanh nghiệp thường bắt đầu bằng việc đầu tư tìm hiểu nó, tiếp đến là tích cực hỗ trợ phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật, và sau cùng triển khai các dự án thử nghiệm trên quy mô nhỏ để kiểm chứng khả năng áp dụng trên thực tế. Không những thế các công ty điện lực cần có quyết sách mạnh mẽ hơn trong việc thay đổi hệ thống cung cấp điện trở nên tin cậy và ổn định hơn, rẻ, sạch và hiệu quả hơn.

Mua bán điện qua mạng ngang hàng

Ứng dụng gần gũi và phổ biến nhất của Blockchain vào ngành điện là biến lưới điện thành mạng ngang hàng để khách hàng giao dịch mua bán điện với nhau, chẳng hạn như mua và bán điện mặt trời trên mái nhà. Tuy nhiên, việc hình thành một mạng giao dịch ngang hàng và phân tán thực sự dựa trên lưới điện tập trung hiện hữu sẽ khó thành hiện thực chí ít là trong thập kỷ tới bất chấp tham vọng của một số startup trong lĩnh vực Blockchain.

Thực tế cho thấy các dự án liên quan Blockchain phụ thuộc rất nhiều vào kết cấu lưới hiện tại. Họ có thể tự xây dựng các mạng giao dịch ngang hàng, nhưng thay vì cho phép các hộ tiêu thụ điện liền kề thực sự trao đổi điện năng dư thừa với nhau, các doanh nghiệp này vẫn có thể sử dụng lưới phân phối hiện có và chỉ thực hiện các giao dịch ảo thay vì chờ mong vào việc thay đổi kết cấu vật lý của lưới điện hoặc hình thành các lưới điện siêu nhỏ (microgrid). Nhưng dẫu sao thì ứng dụng Blockchain trên lưới điện hiện hữu vẫn giúp cải thiện độ tin cậy và tiết kiệm chi phí hơn là trông chờ vào mạng lưới giao dịch ngang hàng thực sự.

Mô hình ứng dụng Blockchain trong mua bán điện qua mạng ngang hàng

Thậm chí với cả lưới điện tập trung hiện hữu, Blockchain vẫn cho phép nhiều người tham gia giao dịch mua bán điện. Điển hình như Vattenfall, Công ty Điện lực lớn nhất Bắc Âu, đang thử nghiệm một dự án Blockchain nội bộ để ghi lại các giao dịch mua bán điện từ các hệ thống pin lưu trữ và điện mặt trời của các trung tâm thương mại hoặc các khu nhà ở riêng lẻ mà trước đây các giao dịch này vốn rất tốn kém và mất thời gian xử lý. Cơ hội hình thành lưới điện ngang hàng thực sự có thể tìm thấy ở một số khu vực đang phát triển trên thế giới vốn chưa có lưới điện hoặc lưới điện không đảm bảo độ tin cậy, chẳng hạn như Công ty khởi nghiệp ME SOLshare đang kết nối các ngôi nhà ở Bangladesh để họ trao đổi năng lượng dư thừa từ tấm pin điện mặt trời.

Mua bán điện tổng

Một số ứng dụng giao dịch mua bán điện khác sử dụng cơ chế tương tự nhưng không hoàn toàn giống Blockchain ở tính phi tập trung và mạng ngang hàng, đã được thương mại hóa ngày càng nhiều và thu hút được sự quan tâm của các cơ quan quản lý. Điển hình như dự án Enerchain của Enel đang đi đầu trong sử dụng Blockchain để tối ưu hóa thị trường bán buôn điện hiện có, nơi mà các Công ty Điện lực mua điện tổng từ chủ sở hữu các nhà máy điện để phân phối lại cho người tiêu dùng. Hiện tại, thị trường này đang vận hành theo cơ chế tập trung với một phần mềm duy nhất làm trung gian cho mỗi giao dịch mua bán điện, vừa tốn thời gian và chi phí. Enerchain thực hiện đưa các giao dịch này vào hệ thống Blockchain để có thể xác thực nhanh chóng và ít tốn kém hơn. Ngoài ra, dữ liệu giao dịch sẽ được minh bạch cho tất cả các chủ thể tham gia thị trường, gia tăng tính hiệu quả cho các giao dịch. Sau đó, tận dụng khả năng xử lý một lượng lớn giao dịch, các thị trường bán buôn điện cạnh tranh này có thể phát triển mở rộng đối tượng cho các doanh nghiệp và thậm chí các hộ gia đình tham gia chào giá với phần điện dư thừa hoặc chọn giá mua tùy vào nhu cầu tại mỗi thời điểm.

Blockchain còn đóng vai trò quan trọng trong thị trường bán lẻ vốn có nhiều giao dịch cần xử lý hơn so với thị trường bán buôn. Bằng việc ghi lại các giao dịch này vào sổ cái luân chuyển, Blockchain giúp cho các giao dịch được thực hiện nhanh chóng, tiết kiệm chi phí, minh bạch và an toàn hơn. Không những thế mà các hợp đồng thông minh được mã hóa vào sổ cái Blockchain để tự động kích hoạt các giao dịch khi thỏa mãn các điều kiện được quy định sẵn, chẳng hạn như khách hàng có thể đề nghị sạc pin xe điện bằng nguồn điện dư từ lưới khi công suất nguồn huy động cho điểm cấp dịch vụ sạc vượt ngưỡng quy định trước.

Huy động vốn cho các dự án năng lượng sạch

Sử dụng công nghệ Blockchain và tiền điện tử để huy động nguồn vốn cho các dự án năng lượng cũng là một sáng kiến cần áp dụng cho ngành điện. Blockchain cho phép các nhà sản xuất đang thiếu vốn, hoặc cần huy động vốn có thể kêu gọi đầu tư bằng cách phát hành các mã token năng lượng ra công chúng. Các mã token này có thể được dùng để sử dụng năng lượng sau này, hoặc có thể mua đi bán lại để kiếm lợi nhuận. Nhờ có công nghệ Blockchain, các công ty có thể tiếp cận các nhà đầu tư một cách nhanh nhất, tiết kiệm thời gian, chi phí và huy động vốn một cách dễ dàng nhất.

Blockchain có thể giúp các dự án năng lượng tái tạo nâng cao sức thuyết phục và dễ dàng huy động vốn hơn bằng cách mở rộng huy động nhiều nhà đầu tư nhỏ hơn cung cấp vốn bên cạnh những nhà đầu tư tiềm năng trong các dự án năng lượng tái tạo.

Mua bán các chứng chỉ phát điện bền vững

Một trong những ứng dụng có thể triển khai ngay đối với ngành điện đó là ghi nhận và trao đổi các chỉ tiêu phát triển điện bền vững, chẳng hạn như một kWh điện năng tái tạo sinh ra sẽ tương ứng với bao nhiêu lượng khí thải cắt giảm được. Hiện nay hệ thống theo dõi các các chỉ tiêu này vốn mang tính tập trung, phức tạp, dễ bị sai lệch và gian lận. Blockchain giúp chúng ta theo dõi và giao dịch các chỉ tiêu này một cách minh bạch, chính xác và không thông qua thị trường trực tiếp, nhờ đó sẽ thúc đẩy ứng dụng các nguồn năng lượng sạch và giảm lượng khí thải carbon.

Ứng dụng Blockchain trong mua bán chứng chỉ giảm phát thải khí nhà kính

Điển hình như ứng dụng Origin của Energy Web Foundation đã sử dụng Blockchain để theo dõi quá trình phát đi kèm với lượng phát thải nhà kính cho từng kWh điện được sinh ra. Nhờ đó có thể tính toán chính xác và tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động mua bán "Chứng chỉ giảm phát thải" của chủ nguồn phát điện ít phát thải. Hiện nay một số Công ty Điện lực và hoạt động năng lượng như: Engie, Microsoft và Singapore Power đang tham gia vào các dự án thí điểm ứng dụng Origin đầy tiềm năng này.

Lĩnh vực xe điện

Sự tăng trưởng của xe điện đang rút dần khoảng cách giữa lĩnh vực giao thông và điện năng. Tuy vậy những phương tiện này vẫn đang phải đối mặt với những rào cản nhất định trong cạnh tranh với dòng xe truyền thống mà đặc biệt là cơ sở hạ tầng mạng lưới trạm sạc công cộng. Blockchain hứa hẹn sẽ mang lại tính hấp dẫn và thu hút người dùng đến với xe điện một khi có sự gắn kết giữa nhà cung cấp dịch vụ sạc và chủ xe.

Hiện nay các doanh nghiệp đang gia tăng tính cạnh tranh bằng cách giảm chi phí xây dựng và bảo quản mạng lưới trạm sạc cũng như chi phí dịch vụ. Mạng Blockchain có thể cắt giảm chi phí giao dịch bằng cách tận dụng các bộ sạc nhàn rỗi đã lắp đặt tại các khu dân cư hoặc doanh nghiệp, cũng là cách phá dỡ rào cản được xem là lớn nhất hiện nay về hạ tầng trạm sạc hỗ trợ di chuyển đường dài đối với việc sử dụng xe điện.

Trong những năm sắp tới, mạng Blockchain còn hứa hẹn cho ra các dịch vụ sạc độc lạ hơn nhiều, chẳng hạn như việc lắp đặt các trạm sạc cảm ứng không dây bên dưới đường để sạc cho các phương tiện dừng đèn đỏ, khi đó các hợp đồng thông minh (smart contract) sẽ tự động kích hoạt giao dịch và nhanh chóng được ghi vào hệ thống sổ cái của Blockchain. Smart contract cũng cho phép xe điện sạc hoặc xả pin theo nhu cầu của lưới điện, xem xe điện như nguồn pin di động góp phần ổn định lưới điện.

Những ứng dụng khác

Blockchain còn được dùng trong một số ứng dụng liên quan đến việc quản lý thiết bị, tài sản. Lấy ví dụ như công ty khởi nghiệp Fortum ở Phần Lan giúp khách hàng quản lý một loạt các thiết bị kết nối internet (IOT). Bằng cách kiểm soát và ghi nhận mức tiêu thụ điện năng của các thiết bị trong nhà chẳng hạn như máy sưởi, gắn liền với giá điện ở từng thời điểm sử dụng, nhằm đưa ra các khuyến cáo sử dụng điện tiết kiệm cho khách hàng.

Một số Công ty Điện lực cũng đang tìm cách ứng dụng mạng Blockchain để quản lý tốt hơn thiết bị của họ. Điển hình như công ty khởi nghiệp Filament đang làm việc với một Điện lực vùng xa của Úc để lắp các cảm biến ghi nhận thông tin về thời tiết và tình trạng của lưới điện trên mạng Blockchain nhằm phục vụ tốt cho công tác bảo trì. Ở nước Anh, Cục điều tiết thị trường điện và khí đốt (OFGEM) đang quản lý công tơ bằng công nghệ Blockchain với mục tiêu cho phép khách hàng dễ dàng lựa chọn và chuyển đổi linh hoạt giữa các đơn vị bán lẻ điện.

Hệ thống quản lý công tơ mua bán điện mặt trời trên công nghệ Blockchain

Một số đơn vị đang nỗ lực tìm giải pháp áp dụng công nghệ Blockchain để tăng cường an ninh cho các hệ thống điện, chẳng hạn như sáng kiến chung của Siemens và các cơ quan đầu não của Chính phủ Hoa Kỳ bao gồm Bộ Năng lượng và Bộ Quốc phòng đang ứng dụng thử nghiệm các thuật toán mã hóa nền tảng của Blockchain để tăng cường bảo mật cho hạ tầng hệ thống điện trọng yếu và đánh chặn các hành vi thâm nhập trái phép.

Kết luận

Các hệ thống điện trên thế giới ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào năng lượng tái tạo vốn bị gián đoạn, không ổn định, nguồn năng lượng phân tán và đòi hỏi công nghệ cao và phức tạp. Công nghệ chuỗi khối có thể giúp giải quyết sự phức tạp đó. Tiền điện tử ngày càng phát triển và phổ biến đã chứng minh rằng Blockchain sẽ là nền tảng cho mạng lưới phân tán rộng lớn, ghi lại các giao dịch nhanh chóng, bất biến và minh bạch. Ngày càng có nhiều dự án đầu tư áp dụng công nghệ Blockchain cho ngành điện, thu hút nhiều thành phần tham gia, từ các công ty khởi nghiệp đến các Công ty Điện lực cho đến Chính phủ các nước trên thế giới.

Tuy nhiên, không nên nói quá về tiềm năng của Blockchain trong lĩnh vực điện năng, càng không nên tham vọng thay thế hoàn toàn hệ thống tập trung hiện có bằng thị trường mua bán điện qua mạng ngang hàng bởi những ứng dụng này sẽ không thay đổi gì đáng kể đối với ngành điện ít ra là trong tương lai gần. Thay vào đó, các Công ty Điện lực nên tìm cách áp dụng Blockchain để cải thiện hoạt động mua bán điện trên hệ thống sẵn có.

Blockchain sẽ là một công cụ hữu hiệu để giải quyết các vấn đề phức tạp mà ngành điện đang phải đối mặt với mục tiêu mang lại dòng điện sạch hơn với giá cả phải chăng và hệ thống điện trở nên linh hoạt hơn. Triển vọng khai thác Blockchain phụ thuộc rất nhiều vào các nhà hoạch định chính sách cũng như các quyết sách của ngành điện và Chính phủ. Những nhà hoạch định chính sách nên chú trọng ứng dụng Blockchain vào lĩnh vực điện năng bằng cách đầu tư tìm hiểu công nghệ, xây dựng hành lang pháp lý, hỗ trợ phát triển tiêu chuẩn ứng dụng Blockchain cho lĩnh vực năng lượng, có cơ chế đặc thù nhằm khuyến khích những sáng kiến, đề tài nghiên cứu và phát triển đi lên từ các dự án thí điểm.