Gestão Local de Energia baseada em Smart Contracts e Blockchain

Abstract

O presente trabalho visa perceber de que forma os smart contracts a par com a tecnologia blockchain podem ou não ter um impacto positivo na gestão local de recursos. Tratando-se de tecnologias disruptivas que permitem fazer o registo de dados e transações de uma forma segura, imutável e transparente, as mesmas podem ser uma mais valia no setor energético. Com o intuito de perceber os prós e os contras destas tecnologias, foi implementado um smart contract na blockchain da Ethereum com o objetivo de simular um cenário de gestão/transação de energia dentro de uma casa de um utilizador residencial. O cenário simulado utilizou diversos equipamentos como máquinas de lavar roupa, máquinas de lavar loiça, painéis solares e baterias. Foi implementado um algoritmo de gestão de forma a minimizar os custos da fatura a pagar pelo utilizador no final de cada dia. O algoritmo implementado conseguiu obter uma diminuição na fatura de cerca de 20% face ao preço da fatura no cenário sem controlo. Este valor apesar de estar dentro do range de diminuição de custos dos sistemas de gestão convencionais (HEMS), ainda pode ser bastante otimizado através da implementação de algoritmos e técnicas mais complexas como por exemplo a utilização de machine learning. É de salientar que apesar da diminuição no preço da fatura de 20%, o smart contract exigiu o pagamento de taxas de utilização muito altas devido aos congestionamentos da rede Ethereum e a ainda à forma como o código foi escrito. Como tal, é crucial que em implementações futuras se tenha bastante atenção à forma como o smart contract é escrito, quais são os dados e cálculos que devem ser efetivamente alocados na blockchain e quais podem ser utilizados off-chain de forma a se maximizar a eficiência do código e se possa tirar o máximo proveito destas tecnologias.

This work aims to understand how smart contracts together with blockchain technology can or cannot have a positive impact on local energy management. Being disruptive technologies that allow the registration of data and transactions in a secure, immutable and transparent way, they can be an asset in the energy sector. In order to understand the pros and cons of these technologies, a smart contract was implemented in the Ethereum blockchain with the objective of simulating a energy management/transaction scenario inside a residential user's house. The simulated scenario contained various equipment such as washing machines, dishwashers, solar panels and batteries. A management algorithm was implemented in order to minimize the costs of the bill to be paid by the user at the end of each day. The implemented algorithm managed to obtain a decrease in the bill of about 20% compared to the price of the bill in the scenario without control. This value, despite being within the range of cost reduction of conventional management systems (HEMS), can still be greatly optimized through the implementation of more complex algorithms and techniques, such as the use of machine learning. It should be noted that despite the 20% decrease in bill price, the smart contract required the payment of very high gas fees due to Ethereum network congestion and the way the code was written. As such, it is crucial that in future implementations a lot of attention is paid to how the smart contract is written, which data and calculations should be effectively allocated on the blockchain and which can be used off-chain in order to maximise the efficiency of the code and get the most out of these technologies.