Blockchain applicata alla tracciabilità dell’ energia

Introduzione

L’energia è una risorsa fondamentale per lo sviluppo economico e sociale, ma il modo in cui è prodotta rappresenta una componente rilevante dell’impatto ambientale dell’attività umana. Tracciare la provenienza sostenibile dell’energia che consumiamo è quindi un elemento chiave sia dal punto di vista dei consumatori consapevoli sia da quello dei produttori e distributori, che intendono genuinamente collocarsi come attori onesti sul mercato ed evitare il fenomeno della falsa attribuzione di caratteristiche ecologiche a prodotti o servizi, inclusa l’energia. Questo fenomeno, noto come greenwashing, consiste di fatto nel far credere alle persone che un’impresa stia facendo per l’ambiente molto più di quanto realmente faccia.

In questo contesto, la blockchain si propone come una tecnologia innovativa che può migliorare la tracciabilità dell’energia, ovvero la capacità di ricostruire la sua origine e il suo percorso lungo la filiera. Il valore principale della blockchain è fornire una prova matematica dello stato dei dati, in modo che le diverse parti di una transazione possano concordare sul risultato anche se non si conoscono o non si fidano l’una dell’altra. Sebbene sia comunemente associata alle criptovalute come Bitcoin, la tecnologia blockchain può essere utilizzata con praticamente qualsiasi tipo di transazione che coinvolge la proprietà digitale di un bene o servizio. Queste tecnologie si basano su crittografia e meccanismi di consenso consolidati per garantire che le transazioni rimangano sicure, e un’intera industria è emersa per applicare la tecnologia blockchain alla risoluzione di sfide del mondo reale.

Nell’ambito del tracciamento dell’energia, essa può quindi facilitare il riconoscimento e la valorizzazione dell’energia prodotta da fonti rinnovabili (FER) e contribuire a contrastare tutte le pratiche nel settore energetico. Questo articolo si propone di analizzarne potenzialità e sfide in relazione alla tracciabilità dell’energia, un caso d’uso molto importante in un contesto nel quale è complesso per gli utenti (cittadini e imprese) valutare e valorizzare l’impiego di energia prodotta da FER nell’ambito delle proprie attività.

La rete elettrica: architetture e ambiti di ricerca

La rete elettrica tradizionale è attualmente caratterizzata da un’architettura centralizzata, in cui una singola utility gestisce l’intera rete. Tuttavia, la rete elettrica del futuro sarà presumibilmente caratterizzata da una maggiore decentralizzazione e da un maggior numero di partecipanti, come le risorse energetiche distribuite (DER)¹ e i consumatori. Questa transizione verso una rete più decentralizzata presenta una serie di sfide, tra cui la necessità di garantire la fiducia e la trasparenza. La blockchain è una tecnologia promettente per affrontare queste sfide e può essere utilizzata per registrare le transazioni di energia in modo sicuro e immutabile, consentendo a tutti i partecipanti di avere accesso alle stesse informazioni. Ciò può contribuire a ridurre i costi, migliorare l’efficienza e aumentare la sicurezza della rete. 

Tra i numerosi attori coinvolti nella ricerca su evoluzioni tecnologiche in ambito energetico, troviamo il National Renewable Energy Laboratory (NREL) ² americano. Esso, ad esempio, sta sviluppando sistemi che utilizzano la blockchain per gestire le transazioni energetiche, con il potenziale per rivoluzionare il settore energetico, rendendo la rete elettrica più efficiente, affidabile e sostenibile. Nello scenario di una rete elettrica del futuro, quindi, tale tecnologia potrebbe sicuramente fornire i seguenti vantaggi:

• Transazioni di energia più trasparenti e affidabili, in quanto registrate in modo sicuro e immutabile;
  
  
• Automatizzazione delle transazioni di energia, riducendo i costi e l’intervento umano;
  
  
• Maggiore protezione della rete elettrica da attacchi informatici.
  
  

Come evidenziato dal grafico precedente, la dimensione del mercato relativo alle applicazioni blockchain nel mercato dell’energia era pari a 797,9 M$ nel 2021 e si stima possa raggiungere i 10.535,14 M$ nel 2031, considerando un CAGR (Composite Annual Growth Rate) del 35,7% nel periodo considerato ³.

La registrazione dell’origine dell’energia: meccanismi, critiche e prospettive

La tracciabilità dell’energia rinnovabile è importante per garantire ai consumatori la provenienza sostenibile dell’energia che acquistano e per incentivare i produttori a investire in fonti pulite. Tuttavia, i sistemi tradizionali di certificazione dell’energia rinnovabile sono spesso inefficienti, costosi e vulnerabili a frodi e manipolazioni. Inoltre, la crescente diffusione di prosumer, ovvero utenti che producono e consumano energia in modo autonomo e distribuito, richiede una maggiore flessibilità e affidabilità nella gestione dei flussi energetici.

Creazione e scambio dei Certificati di Attributo Energetico 

I Certificati di Attributo Energetico (EAC) hanno l’obiettivo di dimostrare che una determinata unità di energia sia generata da fonti energetiche pulite e fungono da strumento di mercato per incentivare la diffusione dell’energia pulita. Il possessore di un EAC può dimostrare di aver raggiunto un target normativo o un impegno volontario. Sebbene i sistemi EAC, in particolare nel settore dell’energia elettrica rinnovabile, siano maturi e diffusi, il settore deve affrontare diverse sfide:

• Mancanza di trasparenza e di informazioni facilmente verificabili durante l’intero ciclo di vita degli EAC.
  
  
• Elevata complessità dovuta alla partecipazione di numerosi stakeholder.
  
  
• Processi manuali che inibiscono la capacità di gestire transazioni con elevata granularità e volume.
  
  
• Barriera all’ingresso per i piccoli operatori, poiché i sistemi sono stati progettati per le grandi utility.
  

La blockchain offre vantaggi significativi per affrontare le sfide di cui sopra, motivo per cui ci sono state molteplici iniziative in diverse fasi di sviluppo che implementano la blockchain per migliorare i mercati degli EAC. I vantaggi del suo utilizzo per migliorare tale mercato sono sempre più riconosciuti nel settore, poiché questa tecnologia consente:

• Un tracciamento accurato e verificabile di ogni unità di energia durante il suo ciclo di vita.
  
  
• L’emissione e il trasferimento degli EAC in tempo reale, mentre i generatori producono elettricità invece dell’attuale emissione mensile.
  
  
• L’automazione del trading di EAC grazie agli smart contract e alla minore dipendenza da un’entità centralizzata per la verifica delle transazioni.
  
  
• La gestione efficiente in termini di costi del numero sempre crescente di piccoli generatori e consumatori con un elevato livello di granularità e accuratezza.
  
  
• La creazione di nuove opportunità di mercato basate sull’acquisizione digitale di dati e sulla riduzione dei costi di emissione di EAC.

Alla luce di questo potenziale promettente, non sorprende vedere un’abbondanza di applicazioni blockchain nel mercato degli EAC, che dimostra un’adozione più matura della tecnologia: FlexiDAO, Foton, Powerledger, ReAcc e TEO sono tra i progetti più avanzati e operativi che si concentrano sui due principali casi d’uso. Foton e ReAcc stanno facendo crescere i mercati volontari delle rinnovabili nei paesi in via di sviluppo, fornendo un mercato basato su blockchain con registrazione semplificata dei dispositivi, raccolta dati, emissione di EAC, trading e riscatto, in linea con lo standard I-REC. FlexiDAO, Powerledger e TEO, in particolare, sfruttano la blockchain per offrire funzionalità avanzate per la tracciabilità dell’energia pulita, particolarmente rilevanti nei mercati sviluppati. Esistono, naturalmente, molti altri progetti e iniziative simili.

Focus sull’ Europa: le Garanzie di Origine

Nello specifico ambito europeo, L’UE ha stabilito norme comuni per certificare l’origine da fonti rinnovabili dell’energia elettrica prodotta e consumata dagli Stati membri. Queste norme sono contenute nella Direttiva 2009/28/CE ⁴ e nella sua successiva modifica RED II. Inoltre, La direttiva sulle energie rinnovabili RED III è stata approvata dal Consiglio UE il 9 ottobre 2023 e costituisce il più recente atto normativo nella promozione dell’uso delle energie rinnovabili in Europa e riduzione la dipendenza dai combustibili fossili.

Il modello di certificazione europeo dell’energia da FER si basa sul sistema delle Garanzie di Origine (GO) ⁵, ossia documenti elettronici che attestano la quota o la quantità di energia da fonti rinnovabili nel mix energetico di un fornitore o di un cliente finale ⁶. Le GO vengono rilasciate, trasferite e annullate tramite dei portali web gestiti dalle autorità nazionali competenti. In Italia, il ruolo di ente emittente e gestore delle GO è svolto dal Gestore dei Servizi Energetici (GSE) ⁷, che rilascia un certificato GO per ogni MWh di energia elettrica rinnovabile immessa in rete da impianti qualificati IGO. Le imprese di vendita hanno l’obbligo di annullare una quantità di GO pari all’energia elettrica venduta come rinnovabile entro il 31 marzo dell’anno successivo a quello in cui è stata fornita ai clienti finali. L’annullamento delle GO genera un Certificato di Annullamento, che riporta il codice ID dell’impianto dal quale derivano le GO annullate e un codice univoco che identifica il certificato.

Ci sono state diverse critiche a questo meccanismo, mosse da organizzazioni quali il BEUC (Bureau Européen des Unions de Consommateurs) e il CEC (Consiglio Europeo dei Consumatori), oltre a importanti ONG quali GreenPeace. In particolare, le GO sono criticate per i seguenti motivi:

• Non riflettono il reale impatto ambientale dell’energia elettrica consumata, in quanto non tengono conto delle emissioni di CO2 e degli altri impatti ambientali associati alla produzione, al trasporto e alla distribuzione dell’energia.
  
  
• Non garantiscono che l’energia elettrica consumata provenga effettivamente da fonti rinnovabili, ma solo che una quantità equivalente di energia rinnovabile sia stata prodotta da qualche parte in Europa.
  
  
• Non stimolano gli investimenti nelle fonti rinnovabili, in quanto non forniscono un segnale di prezzo adeguato e stabile per i produttori di energia rinnovabile.

Inoltre, il CEC ha espresso ulteriori preoccupazioni per la trasparenza, l’affidabilità e la credibilità delle GO, sostenendo che:

• Sono spesso vendute separatamente dall’energia elettrica, creando così una disconnessione tra la produzione e il consumo di energia rinnovabile.
  
  
• Sono soggette a una scarsa armonizzazione e supervisione a livello europeo, con differenze significative tra gli Stati membri riguardo ai criteri di emissione, trasferimento e annullamento delle GO.
  
  
• Sono frequentemente utilizzate come strumento di “marketing” per attrarre i consumatori verso le tariffe verdi, senza fornire informazioni chiare e complete sulle caratteristiche e gli impatti delle GO. Nello scenario descritto con le problematiche a più riprese evidenziate dai principali stakeholder di settore, la blockchain si è inserita come una promettente tecnologia per evolvere il mercato energetico.
  

Appare dunque evidente come siano necessarie nuove soluzioni e architetture del sistema. In questo, la blockchain può offrire una soluzione innovativa per la tracciabilità dell’energia rinnovabile, in quanto permette di:

• Registrare in modo sicuro e immutabile la produzione e il consumo di energia da fonti rinnovabili, creando una sorta di “impronta digitale” dell’energia che ne attesta l’origine e la qualità.
  
• Eliminare la necessità di intermediari e autorità centralizzate, riducendo i costi e i tempi di verifica e rendendo il processo più trasparente e democratico.
  
• Garantire una suddivisione impeccabile dei beni energetici, creando certificati unici sulla blockchain che mostrano ai consumatori l’origine dell’energia e consentono loro di scegliere i fornitori più sostenibili.
  
• Abilitare nuovi modelli di scambio e commercio di energia tra prosumer, facilitando il coordinamento tra domanda e offerta e creando un mercato energetico più dinamico e resiliente.

Il mercato energetico e la blockchain: oltre il tracciamento dell’energia rinnovabile

Per dare un’idea della situazione attuale e del trend in atto, secondo un rapporto di Global Market Insights, il mercato globale dei servizi e dei progetti basati sulla blockchain nel settore energetico era di 220 milioni di dollari nel 2018 e si prevede che crescerà con un tasso annuo del 50% fino al 2025 ⁸. Diversi fornitori di energia hanno già utilizzato la Blockchain per dare una svolta significativa alla società. Tra le varie, in pole position ING, il gigante francese ha investito oltre 1,5 miliardi di euro per la trasformazione digitale. Vediamo i principali e in che modo stanno sperimentando questa tecnologia ⁹:

• ING: Per gestire le transazioni energetiche (fornitura, distribuzione, consumo), per il commercio di certificati di energia rinnovabile e il commercio di energia peer-to-peer.
  
  
• Enel: Per la gestione di reti di media e bassa tensione, la sperimentazione di una piattaforma di trading peer-to-peer per i mercati delle materie prime e dell’energia e l’abilitazione di sistemi di pagamento su micro-reti per l’energia rinnovabile.
  
  
• Iberdrola: Per garantire la verifica in tempo reale della provenienza dell’energia fornita e consumata e il collegamento degli impianti di produzione di energia elettrica a specifici punti di consumo.
  
  
• Shell: Per convalidare i programmi di crediti di carbonio, evitando il doppio conteggio, e per incoraggiare l’adozione di carburanti sostenibili.

La blockchain, quindi, è una tecnologia promettente per il settore energetico, ma non è priva di sfide e limiti che devono essere affrontati per una sua piena implementazione e diffusione in questo ambito. Alcune delle principali sfide sono:

• La scalabilità, ovvero la capacità di gestire un alto numero di transazioni in modo rapido ed efficiente. La blockchain, infatti, richiede un elevato consumo di risorse computazionali e di banda, che possono rallentare il processo di validazione e aumentare i costi operativi. Inoltre, la blockchain deve essere in grado di integrarsi con le reti e i sistemi esistenti, che spesso sono eterogenei e frammentati.
  
  
• L’interoperabilità, ovvero la capacità di comunicare e scambiare dati tra diverse piattaforme e protocolli blockchain. L’interoperabilità è fondamentale per creare un mercato energetico globale e aperto, in cui i diversi attori possano interagire in modo fluido e sicuro. Tuttavia, attualmente non esiste uno standard universale per la blockchain, ma solo diverse soluzioni proprietarie o basate su consorzi ¹⁰.
  
  
• La sicurezza, ovvero la capacità di proteggere i dati e le transazioni da attacchi informatici o errori umani. La blockchain si basa su principi crittografici e su un meccanismo di consenso distribuito, che garantiscono un elevato livello di sicurezza e immutabilità. Tuttavia, la blockchain non è immune a vulnerabilità o fallimenti, come ad esempio il rischio di attacchi al 51%, il furto o la perdita di chiavi private, o la presenza di bug nel codice ¹¹.
  
  
• La regolamentazione, ovvero la capacità di adeguarsi alle normative e alle leggi vigenti nei diversi paesi e contesti. La blockchain è una tecnologia emergente e in continua evoluzione, che pone nuove sfide dal punto di vista giuridico ed etico. Ad esempio, la blockchain solleva questioni relative alla privacy, alla responsabilità, alla governance, alla tassazione e alla conformità ¹².

Conclusioni: una tecnologia chiave per il futuro sostenibile dell’energia

Come abbiamo visto, la blockchain è una tecnologia emergente che ha il potenziale di rivoluzionare il settore energetico su vari fronti, offrendo nuove soluzioni per la tracciabilità e la certificazione dell’energia rinnovabile, nonché per la sostenibilità energetica. Essa può contribuire a creare un sistema energetico più sicuro, trasparente, efficiente e democratico, in cui i diversi attori possano interagire in modo diretto e partecipativo. Ad esempio, può essere utilizzata per tracciare l’origine dell’energia rinnovabile, garantendo ai consumatori che l’energia che acquistano proviene da fonti sostenibili, oppure per creare mercati energetici peer-to-peer, in cui i consumatori possono vendere e acquistare energia tra loro senza intermediari.

Tuttavia, la blockchain non è una panacea e presenta ancora diverse sfide e limiti che devono essere superati per una sua piena implementazione e diffusione. Abbiamo visto come scalabilità, interoperabilità, sicurezza e regolamentazione siano aspetti su cui occorre ancora lavorare ma, nonostante queste sfide, emerge sempre più chiaramente il potenziale che la blockchain offre per il futuro del settore energetico e, nello specifico, nel tracciamento dell’energia e nella democratizzazione della sua gestione. Personalmente, credo che la blockchain abbia il potenziale di rivoluzionare il settore energetico in modo positivo. Essa sarà un potente strumento per la transizione energetica verso un sistema più pulito, inclusivo e innovativo.

La domanda finale è: siamo pronti ad accogliere questa sfida? Come società, siamo pronti ad abbracciare una tecnologia che ha il potenziale di trasformare il nostro sistema energetico? Credo che la risposta sia sì, le opportunità e i vantaggi superano di gran lunga i rischi.

Fonti:

¹ https://corporate.enelx.com/it/stories/2020/12/distributed-energy-resource-management

² https://www.nrel.gov/news/features/2020/blockchain-not-just-for-bitcoin-nrel-researchers-demonstrate-collaborative-energy-transactions.html

³ https://www.businessresearchinsights.com/market-reports/blockchain-technology-in-energy-market-100801

⁴ Direttiva 2009/28/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 23 aprile 2009, sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE (gse.it)

⁵ https://www.mercatoelettrico.org/it/Mercati/GO/MGO.aspx

⁶ https://www.gse.it/servizi-per-te/fonti-rinnovabili/garanzia-dorigine

⁷ https://www.mercatoelettrico.org/it/Mercati/GO/MGO.aspx

⁸ https://www.blockchain4innovation.it/mercati/energy/energia-e-blockchain-come-cresce-il-mercato-e-in-quali-ambiti-applicativi/

⁹ https://www.bitmat.it/tecnologie/sostenibilita/il-settore-energia-si-rivoluziona-con-la-blockchain/

¹⁰ www.blockchain4innovation.it/mercati/energy/energia-e-blockchain-come-cresce-il-mercato-e-in-quali-ambiti-applicativi/

¹¹ vocedelnordest.it/blockchain-e-transazione-energetica-rivoluzione-per-il-settore-energia/

¹² https://www.bitmat.it/tecnologie/sostenibilita/il-settore-energia-si-rivoluziona-con-la-blockchain/