استفاده از فناوری بلاک‌چین در الکتروموبیلیتی و برق‌رسانی حمل‌و‌نقل

چکیده

این مقاله به بررسی قابلیت‌های فناوری بلاک‌چین در حوزه الکتروموبیلیتی و وسایل نقلیه خودران می‌پردازد. هدف اصلی این پژوهش ارائه دینامیک توسعه فناوری بلاک‌چین در بازارهایی نظیر تجارت برق، ردیابی تأمین عناصر نادر زمین برای تولید باتری‌ها، تأیید گواهی‌نامه‌های مبدا انرژی و کاربردهای آن در همکاری با شبکه قدرت است. همچنین، در این مقاله به پیاده‌سازی راهکارهای مبتنی بر فناوری بلاک‌چین در فرآیند شارژ وسایل نقلیه برقی و استفاده از این فناوری به عنوان یک پلتفرم برای ایجاد سیستم‌های شهر هوشمند نیز پرداخته می‌شود. علاوه بر این، پیش‌بینی‌هایی درباره ادامه توسعه هم‌افزایی میان بلاک‌چین، الکتروموبیلیتی و وسایل نقلیه خودران مطرح خواهد شد.

مقدمه

فناوری بلاک‌چین به امنیت ذخیره و انتقال داده‌ها برای کاربران مربوط می‌شود و معاملات انجام شده بر بستر اینترنت را شامل می‌شود. در این زمینه، بلاک‌چین به ثبت‌نام‌های غیرمتمرکز معاملاتی اشاره دارد که به زنجیره‌ای طولانی از بلوک‌های داده متصل شده‌اند. این بلوک‌ها برای ذخیره و ارسال داده‌های مرتبط با معاملات به کار می‌روند و بلاک‌چینی که حاوی این داده‌هاست، نیازی به سیستم‌های مدیریت متمرکز و تأییدکننده ندارد. به لطف این ویژگی، تمامی معاملات می‌توانند به شکل بی‌واسطه و تقریباً در زمان واقعی انجام شوند. به همین دلیل، مباحث مربوط به بلاک‌چین به ویژه در میان موضوعاتی چون الکتروموبیلیتی، وسایل نقلیه برقی، وسایل نقلیه خودران و شبکه‌های هوشمند، طی سال‌ها در حوزه اقتصاد مطرح شده و به جذابیت‌های علمی، سیاسی و رسانه‌ای دست یافته است. توسعه این حوزه ارتباط نزدیکی با آگاهی اجتماعی و تغییرات سیاسی و اجتماعی دارد. الکتروموبیلیتی را می‌توان به عنوان تمامی جنبه‌های مربوط به استفاده از وسایل نقلیه برقی توصیف کرد. در این راستا، بحث حول وسایل نقلیه خودران که قادرند به طور مستقل مسیرهای خاصی را طی کرده، موانع را دور زده و دیگر وظایف جاده‌ای را انجام دهند، بیشتر شده است. این وسایل نقلیه می‌توانند بر اساس عملکرد خود به گروه‌ها و سطوح مختلفی طبقه‌بندی شوند که معیارهای آن توسط SAE International (جامعه مهندسان خودروساز) ارائه شده و نشان دهنده میزان دخالت انسانی لازم برای راندن یک وسیله نقلیه خاص می‌باشد.

بلاک‌چین و باتری‌ها برای وسایل نقلیه برقی

فناوری بلاک‌چین به طور فزاینده‌ای در حال نفوذ به بخش‌های جدید اقتصاد است. حوزه‌های الکتروموبیلیتی و حمل و نقل خودران در بسیاری از زمینه‌ها با چالش‌های مشابهی روبرو هستند. در حال حاضر، یکی از مهم‌ترین وظایف تولیدکنندگان باتری‌های مورد استفاده در وسایل نقلیه برقی، تضمین ایمنی بیشتر در حوادث، تأمین امنیت باتری‌ها و افزایش چگالی انرژی و نسبت بار ذخیره‌شده به وزن باتری‌هاست؛ عواملی که به طور مستقیم بر محدوده سفر خودروهای الکتریکی تأثیر می‌گذارد. به علاوه، محدود کردن استفاده از فلزات نادر نیز مهم است. دسترسی به معادن فلزات نادر، که جزو کلیدی‌ترین مواد اولیه در باتری‌های لیتیوم-یونی این وسایل محسوب می‌شوند، روز به روز دشوارتر می‌شود. تولیدکنندگان با چالش‌های متعددی مواجه‌اند؛ آن‌ها باید منابع مواد اولیه را با دقت بررسی کرده و تنها از منابعی استفاده کنند که با استانداردهای حقوقی بین‌المللی همخوانی دارند و تلاشی جدی برای کاهش تأثیرات منفی معادن بر روی محیط زیست داشته باشند. با بهره‌گیری از فناوری بلاک‌چین، این امکان وجود دارد که گام بعدی در راستای اطمینان از ردیابی کامل مواد اولیه در زنجیره تأمین و کاهش هرگونه ریسک مرتبط، با همکاری نزدیک با تأمین‌کنندگان برداشته شود.

فلزات نادر، فلزاتی هستند که به صورت کمیاب در نقاط مختلف جهان یافت می‌شوند؛ ۱۷ عنصر از این دسته در فناوری‌های جدید و حتی در صنایع نظامی به طور وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرند. متأسفانه، این فلزات معمولاً در مناطقی یافت می‌شوند که از نظر سیاسی و اجتماعی پایدار و دوستانه نیستند؛ به عنوان مثال، جمهوری دموکراتیک کنگو ۶۰ درصد از ذخایر جهانی کبالت را تحت کنترل دارد. استخراج گرافیت نیز به شدت متمرکز است. در مقابل، تنها نیکل و منگنز به نسبت در جهان رواج بیشتری دارند و استخراج آن‌ها به صورت کلی مشکل عمده‌ای به شمار نمی‌آید.

فناوری بلاک‌چین و اقتصاد گردشی

بلاک‌چین (Blockchain) به عنوان یک پایگاه داده دیجیتال توزیع‌شده، شامل فهرستی از سوابق حائز اهمیت است که با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری به یکدیگر متصل شده‌اند. در زنجیره‌های تأمین، این فناوری امکان ثبت سوابق معاملاتی غیرقابل تغییر را فراهم می‌آورد و در عین حال مجموعه‌ای از قوانین مشترک را برای ثبت این داده‌ها برقرار می‌سازد. داده‌های ثبت شده در این معاملات، نشانی از مبدا زنجیره تأمین— مانند کبالت، منگنز، گرافیت یا نیکل و همچنین وزن و جرم— را به نمایش می‌گذارد. به علاوه، اطلاعاتی که نشان‌دهنده انطباق تأمین‌کنندگان فلزات با دستورالعمل‌های زنجیره تأمین سازمان همکاری اقتصادی و توسعه (OECD) است، نیز آرشیو و عمومی می‌شود. این دستورالعمل‌ها به طور خاص برای کمک به شرکت‌ها در رعایت حقوق بشر و پرهیز از مناقشات در تصمیم‌گیری‌ها و رویه‌های خرید مواد معدنی طراحی شده‌اند.

در تمام مراحل زنجیره تأمین، حسگرهای RFID به منظور ردیابی و مدیریت فرآیندها استفاده می‌شوند. با این حال، تکیه بر این حسگرها و ذخیره داده‌های حاصل در سیستم‌های مرکزی توسط سازمان‌های مستقل، نمی‌تواند به تنهایی صحت اطلاعات را تضمین کند. در زنجیره تأمین‌هایی که از پلتفرم بلاک‌چین بهره می‌برند، نیازی به حذف هیچ‌یک از شرکت‌کنندگان نیست. تغییر اساسی در اینجا این است که دیگر نباید به زیرساخت IT هیچ‌یک از نهادها تکیه نمود. به جای آن، می‌توان یک پلتفرم مشترک با چندین صاحب ایجاد کرد که تمرکززدایی اطلاعات جمع‌آوری‌شده را تضمین کند و به شرکت‌کنندگان این امکان را می‌دهد که به راحتی به اطلاعات دسترسی یافته و از آن‌ها استفاده کنند. همچنین، ردیابی و شناسایی منابع مواد خام برای تولید باتری‌های لیتیوم-یونی نه‌تنها علامتی از حسن نیت، بلکه به یک الزام برای تولیدکنندگان خودرو تبدیل شده است. تصور اینکه رانندگان خودروهای برقی، که خود را با تصویر افرادی آگاه به مسائل محیط‌زیستی معرفی می‌کنند، بپذیرند که مواد خام مورد استفاده برای ساخت باتری‌ها به شیوه‌ای غیرمنطقی استخراج شده‌اند، دشوار است.

شکل ۱. سطوح اتوماسیون وسایل نقلیه

Blockchain و اقتصاد گردشی

استفاده از فناوری بلاک‌چین در ردیابی و شناسایی منابع مواد خام به‌طور کامل با اصول اقتصاد گردشی هم‌خوانی دارد. این مفهوم به این معناست که مصرف منابع طبیعی به حداقل رسانده می‌شود و با حداکثر استفاده و بازتولید مواد خام، انتشار گازهای گلخانه‌ای و میزان زباله به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. چنین رویکردی به‌خصوص هدفی استراتژیک برای کشورهای عضو اتحادیه اروپا و همچنین تولیدکنندگان خودرو در این منطقه به شمار می‌رود.

یکی از شرکت‌های پیشرو در تولید خودروهای الکتریکی در اروپا، به‌طور فعال این روند اقتصاد گردشی را رعایت می‌کند. به عنوان نمونه، داشبورد خودروهای جدید از مواد بازیافتی مانند طناب‌های رها شده و شبکه‌های دریایی ساخته شده‌اند. فرش‌های خودرو و روکش صندلی‌ها نیز از الیاف پلاستیکی بطری‌های PET تهیه شده و فرش‌ها با استفاده از مواد باقیمانده از تولیدکنندگان پوشاک تقویت گردیده‌اند. این خودروساز همچنین اشاره می‌کند که عایق صدا در محفظه موتور از عناصری تأمین شده که از صندلی‌های مدل‌های قدیمی بازیافت شده‌اند. بازتولید و استفاده مجدد از مواد خام در فرآیند تولید خودروهای جدید به عنوان یکی از اصول کلیدی، به کاهش زباله و گازهای گلخانه‌ای کمک کرده و در نهایت به رسیدن به اهداف بی‌طرفی اقلیمی مطلوب یاری می‌رساند. سوئیس به عنوان یکی از کشورهای پیشگام در این مسیر، به دنبال آن است که تا سال ۲۰۲۵ حداقل ۲۵٪ از پلاستیک‌های استفاده‌شده در هر خودرو به‌طور اجباری از مواد بازیافتی تأمین شود. این رویکرد به تولید به طور مؤثری با فناوری بلاک‌چین هم‌راستا است، زیرا این فناوری همچنین شامل ردیابی مواد و خرید آن‌ها می‌شود. بلاک‌چین، با عدم امکان تغییر داده‌های موجود در بلوک‌ها، امکان ردیابی و تأیید کامل مواد مورد استفاده در تولید را فراهم می‌کند و در عین حال بستری برای انجام انواع مختلف معاملات به حساب می‌آید. در هنگام خرید مواد خام ثانویه، فناوری بلاک‌چین و به‌ویژه مفهوم قراردادهای هوشمند می‌تواند به خوبی مورد استفاده قرار گیرد.

قرارداد هوشمند (Smart contract) به یک کد کامپیوتری اطلاق می‌شود که شامل مجموعه‌ای از قوانین تجاری توافق شده بین طرفین قرارداد است و بر روی بلاک‌چین اجرا می‌شود. این قرارداد به‌گونه‌ای طراحی شده که قابل تغییر یا باطل کردن نیست. هنگامی که شرایط مشخص شده برآورده شود، قرارداد به‌طور خودکار و غیرقابل برگشت اجرا می‌شود. متن قرارداد شامل شرایط و ضوابط منافع و خدمات بین طرفین است. قراردادهای هوشمند از طریق ثبت یک معامله خاص فعال‌سازی می‌شوند و سپس به‌صورت مستقل و خودکار در هر گره موجود در شبکه اجرا می‌شوند، بر اساس داده‌های موجود در پرونده‌ای که معامله مورد نظر را تحریک می‌کند. در واقع، قراردادهای هوشمند به عنوان برنامه‌ها یا اسکریپت‌هایی هستند که روی بلاک‌چین پیاده‌سازی و اجرا می‌شوند. چنین فرایندهایی نمایانگر مفهوم کسب‌وکار مدرن و بهره‌برداری از بلاک‌چین برای تسهیل معاملات می‌باشند.

بلاک‌چین و اکولوژی

فناوری بلاک‌چین و تجارت انرژی

در دنیای مدرن خودروسازی، چه مربوط به خودروهای برقی و چه خودروهای خودران، می‌توان گفت که این صنعت باید بر اساس سه رکن اساسی شکل بگیرد: اقتصاد نوین، حفاظت از محیط‌زیست و پیروی از اصول اخلاقی. در زمینه حفاظت از محیط‌زیست، فناوری بلاک‌چین می‌تواند با کمک قراردادهای هوشمند (smart contracts) به بهبود روش‌های محاسبه، ردیابی و گزارش‌دهی کاهش ردپای کربن در زنجیره ارزش کمک کند. در این راستا، مستندسازی منابع برق نیز به عنوان یک حوزه حیاتی دیگر مطرح است که بلاک‌چین می‌تواند در آن نقش موثری ایفا کند [۸]. از طریق این فناوری، امکان احراز هویت فوری، تأیید داده‌های بلادرنگ و حفظ سوابق شفاف داده‌ها فراهم می‌گردد. به‌طور روزافزون، سازندگان خودروهای برقی و خودران تلاش می‌کنند تا تأثیرات منفی بر محیط‌زیست را در کارخانه‌های خود کاهش دهند؛ به عنوان مثال، از طریق تغییر سیستم‌های گرمایشی یا نصب پنل‌های فتوولتائیک. همچنین، آن‌ها با خرید انرژی از منابع تجدیدپذیر، نیازهای انرژی کارخانه‌های خود را تأمین می‌کنند. پیاده‌سازی قراردادهای خرید انرژی تجدیدپذیر نیز می‌تواند حوزه‌ای بالقوه برای استفاده از فناوری بلاک‌چین باشد [۱۴]. در واقع، اتمام و تأیید معاملات جزء ایده‌های محوری این فناوری به شمار می‌آید.

تجارت انرژی

بخش‌های الکتروموبیلیتی و انرژی اکنون در حال تجربه تحولی بزرگی هستند که ناشی از ظهور تجارت انرژی P2P (Peer-to-Peer) است، سیستمی که امکان تبادل مستقیم انرژی را میان افراد و شرکت‌ها فراهم می‌آورد. فناوری بلاک‌چین و این رویکرد غیرمتمرکز، به همراه خود مزایایی چون افزایش کارایی، کاهش هزینه‌ها، تقویت تاب‌آوری شبکه و ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر را به ارمغان می‌آورد. به همین دلیل می‌توان گفت که بلاک‌چین نقشی کلیدی در ایجاد انقلابی در شیوه تولید، مصرف و تجارت انرژی ایفا می‌کند [۲].

بخش انرژی یک شبکه وسیع و پیچیده است که وظیفه تولید و توزیع انرژی را بر عهده دارد و شامل صنایع مختلفی چون نفت و گاز، برق (شامل منابع انرژی تجدیدپذیر) و بسیاری دیگر می‌شود. فناوری بلاک‌چین که در ابتدا برای ارزهای دیجیتال طراحی شده بود، اکنون در صنایع مختلف به‌ویژه صنعت انرژی کاربرد دارد. ویژگی‌های منحصر به فرد این فناوری، از جمله شفافیت، امنیت و عدم تغییرپذیری، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تبدیل سیستم‌های انرژی سنتی به مدل‌های دموکراتیک و کارآمد تبدیل کرده است. در این راستا، بلاک‌چین قادر به تغییر رادیکال سیستم‌های متمرکز به مدل‌های غیرمتمرکز در تجارت انرژی است. به‌طور خاص، این فناوری امکان فعالیت پروسومر (prosumers) را فراهم می‌کند؛ جایی که مصرف‌کنندگان انرژی می‌توانند هم انرژی تولید کرده و هم آن را مصرف کنند [۱۵]. آن‌ها می‌توانند انرژی مورد نیاز خود را از منابع تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی تأمین نموده و انرژی اضافی را مستقیماً به همسایگان یا به شبکه برگردانند. در این مدل، معاملات در بلاک‌چین ضبط می‌شوند که موجب شفافیت، قابلیت ردیابی و اعتماد میان کاربران می‌گردد. در نهایت، به کارگیری فناوری بلاک‌چین در تجارت انرژی P2P می‌تواند به مصرف‌کنندگان این امکان را بدهد تا کنترل بیشتری بر مصرف و هزینه‌های انرژی خود داشته باشند. این امر نه تنها موجب دموکراتیک شدن بخش انرژی خواهد شد، بلکه انتخاب‌های بیشتری را در اختیار مصرف‌کنندگان قرار داده و رقابت میان تولیدکنندگان انرژی را افزایش خواهد داد که ممکن است به کاهش قیمت انرژی نیز منجر گردد. تمام این شرایط به شدت با الکتروموبیلیتی مرتبط است؛ زیرا انرژی برق است که باتری‌های خودروهای برقی را تأمین می‌کنند. در واقع، بهره‌گیری از فناوری بلاک‌چین در حوزه تجارت انرژی با در نظر گرفتن کاربران وسایل نقلیه برقی، یک راه‌حل چشم‌انداز آینده است. پروسومرها می‌توانند انرژی تولید کرده و آن را مستقیم به خودروهای خود تأمین کنند، نه تنها در محل تولید بلکه در سایر نقاط تغذیه انرژی نیز از آن بهره‌برداری نمایند. این شیوه می‌تواند صنایع را دگرگون کرده و استفاده از انرژی تجدیدپذیر را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش دهد. تجارت انرژی P2P فرصت‌هایی برای به کارگیری مدل‌های خرید متعارف فراهم می‌آورد که اجازه می‌دهد تا از طریق معاملات مستقیم میان شرکت‌کنندگان، انرژی مورد نیاز تأمین گردد.

تحقیقات جاری در این زمینه در حال انجام است [۱۶]، که مفهوم مذاکرات خودکار قیمت برق مبتنی بر بلاک‌چین را مورد بررسی قرار می‌دهد تا انتخاب بهتری برای ایستگاه‌های شارژ وسایل نقلیه برقی ارائه دهد. این سیستم با توجه به برنامه‌ریزی مسیر، وضعیت باتری خودرو، اطلاعات ترافیکی بلادرنگ و ترجیحات راننده، نشان می‌دهد که چگونه خودرو می‌تواند پیشنهادات شارژ را از ایستگاه‌های مختلف沿 مسیر مدیریت کند. بنابراین، قراردادهای هوشمند مبتنی بر بلاک‌چین که به ایستگاه‌های شارژ مرتبط می‌شوند، تمامی راهنماهای ضروری از جمله قیمت انرژی پیشنهادی یا مسافت را در بر می‌گیرد. مقالات پژوهشی همچنین ایده‌های پیچیده‌تری را مطرح می‌کنند، به عنوان مثال، ایجاد پلتفرم‌های تجارت انرژی مبتنی بر بلاک‌چین برای وسایل نقلیه برقی در حوزه پارکینگ هوشمند [۱۸]. آن‌ها توضیح می‌دهند که چگونه مالکان خودروهای برقی می‌توانند در زمان‌های اوج با قیمت بالاتر و در زمان‌های خلوت با قیمت پایین‌تر شارژ کنند. اشکال مختلف همکاری بین خودروها و سیستم در اینجا به کار می‌رود: G2V (Grid to Vehicle، شارژ ساده خودرو) و V2G (Vehicle to Grid، امکان تحویل انرژی به شبکه). معماری سیستم پیشنهادی شامل دو لایه است: لایه زیرساخت فیزیکی و لایه زیرساخت سایبرنتیک. فناوری بلاک‌چین مورد اشاره در این مقاله یک راه‌حل نویدبخش برای تسهیل حسابرسی و ردیابی معاملات انرژی بین کاربران بازار است.

با به‌کارگیری فناوری بلاک‌چین، هم افراد و هم شرکت‌ها قادر خواهند بود در تجارت انرژی غیرمتمرکز مشارکت کنند و از انعطاف‌پذیری، شفافیت و خودمختاری بیشتر برخوردار شوند. به این ترتیب، کاربران شبکه می‌توانند منابع انرژی دلخواه خود را انتخاب کرده، قیمت‌ها را مذاکره نمایند و انرژی اضافی را به‌طور مستقیم با دیگران مبادله کنند. تجارت انرژی P2P نه تنها مصرف‌کنندگان را توانمند می‌سازد بلکه استفاده از انرژی تجدیدپذیر را تشویق کرده و یک اکوسیستم انرژی پایدارتر و مقاوم‌تر را فراهم می‌آورد.

بلاک‌چین و شهرهای هوشمند

توسعه فناوری‌های 5G و 6G در کنار فناوری بلاک‌چین و الکتروموبیلیتی

فناوری نسل پنجم و ششم شبکه‌های موبایل، که به‌طور کلی به 5G و 6G شناخته می‌شوند، در کنار فناوری بلاک‌چین و الکتروموبیلیتی در حال پیشرفت است. این فناوری‌ها به وضوح در حوزه‌های عملیاتی مشترک فراوانی در تعامل هستند. شبکه‌های موبایل، به عنوان یک جزء جدانشدنی از زندگی روزمره، ارتباط تنگاتنگی با انسان به‌ویژه به عنوان راننده برقرار می‌کنند. به همین دلیل، در حال حاضر، تعداد بیشتری از افراد و خودروها به‌صورت مداوم به اینترنت متصل هستند و این نیاز به یک شبکه با سرعت انتقال داده مناسب و پاسخ‌دهی بالا را به شدت آسیب‌پذیر کرده است. در این راستا، ما درباره‌ی یک شبکه موبایل با عملکرد بالا صحبت می‌کنیم که شامل اتصال خودروها به زیرساخت‌های جاده‌ای و همچنین ارتباط بین خودورهاست. امروزه، توسعه «شهر هوشمند» نه‌تنها تولیدکنندگان خودرو بلکه شرکت‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) را भी درگیر کرده است [۱۹]. این ارتباطات به چراغ‌های راهنمایی، روشنایی خیابان، پشتیبانی از پارکومترها، روش‌های کاهش ترافیک، ارتباط بین رانندگان و دیگر کاربران جاده و ثبت‌نام دوربین اشاره دارد. این‌ها تنها بخشی از امکانات ارتباطی بین شبکه موبایل و فناوری بلاک‌چین هستند. در این راستا، رکوردهای داده، ارتباط و زمان واکنش نشان‌دهنده‌ی نیاز به همکاری و هم‌افزایی بین این فناوری‌ها هستند و این موضوع هر روز آشکارتر می‌شود [۲۰]. با توجه به افزایش سریع تعداد خودروهای الکتریکی و تمایل فزاینده‌ی رانندگان به راحتی در سفر، این ارتباطات به شدت مورد توجه قرار گرفته‌اند.

فناوری بلاک‌چین و ایستگاه‌های شارژ

شکل ۲. پیش‌بینی بازارهای اصلی خودروهای خودران در سال ۲۰۳۵ [۲۲]

داده‌های تازه منتشر شده در پایان آوریل ۲۰۲۳ نشان می‌دهند که در مجموع ۴۰,۹۲۶ خودرو سواری و عمومی کاملاً برقی (BEV) در لهستان به ثبت رسیده است. در چهار ماه نخست سال جاری، این تعداد به ۷,۲۰۱ واحد افزایش یافته که بیانگر ۷۱% رشد نسبت به مدت مشابه در سال ۲۰۲۲ است. به موازات گسترش ناوگان خودروهای الکتریکی، زیرساخت‌های شارژ نیز در حال توسعه هستند. تا پایان آوریل ۲۰۲۳، ۲,۷۶۸ ایستگاه شارژ عمومی برای خودروهای الکتریکی در لهستان وجود داشت (۵,۴۴۰ نقطه). این اعداد نشان‌دهنده‌ی پویایی و رشد بازار و تطابق آن با روندها و پیش‌بینی‌های جهانی است (شکل ۲) [۲۱].

با افزایش تعداد خودروهای الکتریکی و زیرساخت‌های شارژ، استفاده از فناوری بلاک‌چین برای مدیریت ایستگاه‌های شارژ به‌عنوان یک راه‌حل جذاب مطرح می‌شود. این موضوع به شدت وابسته به بازار برق است که پیش از این اشاره شد. فناوری بلاک‌چین علاوه بر این، قابلیت توکن‌سازی فرآیند را نیز فراهم می‌کند که یکی از ابعاد کلیدی در تجاری‌سازی ایستگاه‌های شارژ به شمار می‌آید [۲، ۱۱]. در این روش، شارژر تحت مدیریت یک سیستم (برنامه) قرار می‌گیرد که علاوه بر پرداخت‌های نقدی یا غیرنقدی، از امکان تولید یا سوزاندن توکن‌ها (یک نوع ارز آنلاین که فقط در فرآیند شارژ در ایستگاه‌های مخصوص این سیستم معتبر است) بهره‌برداری می‌کند. هنگامی که وسیله نقلیه به شارژر متصل می‌شود، کاربر خودرو الکتریکی (EV) موافقت خود را با شرایط شارژ (مانند قیمت انرژی) اعلام کرده و قرارداد هوشمندی آغاز می‌شود. عموماً، پرداخت‌ها علاوه بر پول نقد شامل توکن‌ها، اعتبارها یا وام‌هایی است که در بازار وجود دارند و به مصرف‌کننده تخفیفی در قیمت انرژی شارژر می‌دهند. تمامی مراحل از لحاظ جریان برق، هم برای کاربر و هم برای شارژر در شبکه برق، تماماً در بلاک‌ها ثبت می‌شود و بر اساس قواعد توافق شده در قرارداد، صورتحساب ارائه می‌گردد. با حذف نهاد مرکزی، هر طرف می‌تواند با بیشترین اطمینان درباره داده‌ها و جابه‌جایی‌های پرداختی در این فرآیند عمل کند [۲۳]. با استفاده از توکن‌سازی فرآیند، کاربران بخشی از این تجربه می‌شوند و از مزایای تعلق به یک جامعه خاص که از این سیستم تسویه حساب استفاده می‌کند بهره‌مند می‌شوند. چنین مدلی که بر طبق فناوری بلاک‌چین بنا شده است به‌طور معمول بر پایه یک برنامه موبایل است که کاربران به آن ورود پیدا کرده، فعالیت‌های خود را ذخیره کرده و از طریق آن امتیازات خاصی کسب می‌کنند. تمامی عملیات و فعالیت‌ها در صفحه نمایش دستگاه کاربر قابل مشاهده است و او می‌تواند آن‌ها را به آسانی مدیریت و تحلیل کند. اما راه رسیدن به چنین آینده‌ای بی‌چالش نیست. این چالش‌ها شامل موضوعات قانونی، تکنولوژیکی و نیاز به آزمایش و توسعه‌های بیشتر هستند. استفاده از مدل‌های توکن‌سازی فرآیند، مستلزم همکاری ذی‌نفعان از جمله مقامات نظارتی، تأمین‌کنندگان انرژی و توسعه‌دهندگان فناوری برای ایجاد یک محیط مناسب برای پیشرفت بلاک‌چین در بخش انرژی است.

فناوری بلاک‌چین و شبکه برق

یکی از مؤلفه‌های محوری که فناوری بلاک‌چین می‌تواند در بهینه‌سازی شبکه‌های انرژی نقش ایفا کند، مدیریت داده‌ها است. با کمک بلاک‌چین، داده‌های مربوط به مصرف و توزیع انرژی به‌صورت شفاف، قابل‌اعتماد و غیرقابل‌دستکاری ذخیره می‌شوند. این فرآیند موجب می‌شود که تمامی参与ان در بازار انرژی، از تأمین‌کنندگان گرفته تا مصرف‌کنندگان، به اطلاعات ثابت و تغییرناپذیر دسترسی پیدا کنند که برای افزایش اعتماد و همکاری میان آن‌ها بسیار مؤثر است.

علاوه بر این، بلاک‌چین می‌تواند فرآیند تبادل داده‌ها و معاملات توزیع انرژی را به شکل قابل توجهی بهبود بخشد. بکارگیری فناوری‌های رمزنگاری و مکانیسم‌های توافقی، امکان انجام معاملات سریع، امن و بدون نیاز به واسط را فراهم می‌کند که این امر می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها و ارتقای کارایی عملیاتی شود [۱۱].

استفاده از فناوری بلاک‌چین همچنین به ردیابی و نظارت بر مصرف انرژی در زمان واقعی برای تمامی دوایر شرکت‌کننده در بازار اجازه می‌دهد. این فناوری می‌تواند به خودکارسازی و بهینه‌سازی فرآیندهای مدیریت توزیع انرژی کمک کند. بر اساس داده‌های مصرف و منابع در دسترس، بلاک‌چین به تعیین بهترین مسیرهای انتقال انرژی یاری می‌رساند که در نتیجه، به کاهش تلفات انرژی و تضمین توزیع مؤثرتر منابع کمک خواهد کرد [۲۴].

چالش‌ها و محدودیت‌ها در پیاده‌سازی فناوری بلاک‌چین در بخش انرژی

پیاده‌سازی فناوری بلاک‌چین در بخش انرژی با چالش‌ها و محدودیت‌های خاصی روبه‌رو است که باید به آنها توجه کرد. مسائلی چون مقیاس‌پذیری (scalability)، هزینه‌های انرژی مرتبط با نگهداری شبکه بلاک‌چین، و همچنین قوانین و استانداردهای نظارتی جلب توجه می‌کنند. این پیاده‌سازی ممکن است نیاز به تغییرات اساسی در مدل‌های کسب‌وکار فعلی و حتی فرهنگ سازمانی داشته باشد. مهم است که بخاطر داشته باشیم موفقیت فناوری بلاک‌چین در صنعت انرژی به میزان زیادی به همکاری با فناوری‌های پیشرفته دیگری نظیر اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و همچنین ذخیره‌سازی انرژی وابسته است. هم‌افزایی (synergy) این فناوری‌ها می‌تواند به ظهور راه‌حل‌های نوآورانه‌ای منجر شود که به تحول مدیرت انرژی کمک خواهد کرد.

خلاصه

با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود که بلاک‌چین به طرز فزاینده‌ای در بخش الکتروموبیلیتی (electromobility) چه در کشورهای توسعه‌یافته و چه در کشورهای در حال توسعه، مورد بهره‌برداری قرار بگیرد. ما به زمینه‌هایی نظیر تجارت و ذخیره‌سازی انرژی، مدیریت شبکه، استفاده از توکن‌سازی (tokenization) و شبکه‌های همتا به همتا (peer-to-peer)، مدل‌های کمیابی جدید، ادغام سیستم‌ها و اعتبار سنجی معاملات و رعایت مقررات قانونی اشاره خواهیم کرد (شکل ۳). با توسعه این فناوری و باز شدن درهای بازار انرژی به نوآوری، احتمال دارد که بلاک‌چین به عنصر کلیدی در سیستم انرژی آینده تبدیل شود که بر اساس توسعه پایدار، تولید انرژی تجدیدپذیر و تمرکززدایی بیشتر بنا نهاده شده و بر مشارکت فعال تمامی ذینفعان استوار باشد.

امکانات حمل و نقل خودمختار و فناوری بلاک‌چین

در حال حاضر، بسیاری از کشورها توجه خود را به تنظیم استفاده از فناوری بلاک‌چین در بخش انرژی معطوف کرده‌اند. به عنوان نمونه، در اتحادیه اروپا، چارچوب قانونی برای به‌کارگیری بلاک‌چین در این حوزه با توجه به دستورالعمل انرژی تجدیدپذیر (RED II) و مقررات بازار برق مشترک تعریف شده است. در ایالات متحده، هر ایالت مقررات خود را وضع می‌کند که این امر منجر به بی‌نظمی در مقررات می‌شود. داشتن استانداردهای قانونی و فنی برای اطمینان از قابلیت همکاری و امنیت سیستم‌های مبتنی بر بلاک‌چین بسیار حیاتی است. سازمان‌هایی مانند کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) و سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) در حال تدوین استانداردهایی برای بلاک‌چین در بخش انرژی هستند و هدف آنها تسهیل پیاده‌سازی این فناوری و حمایت از نوآوری در میان تمام ذینفعان این فرآیند است. وجود یک چارچوب قانونی شفاف و قابل پیش‌بینی و همچنین استانداردهای فنی مناسب می‌تواند به‌طور قابل توجهی بر توسعه و پیاده‌سازی فناوری بلاک‌چین در بخش انرژی تاثیر بگذارد. این اقدامات می‌تواند سرمایه‌گذاران را تشویق به مشارکت در پروژه‌های مرتبط با بلاک‌چین در این حوزه کند که به افزایش نوآوری و رقابت در بازار کمک خواهد کرد.

نقش بلاک‌چین در سیستم انرژی

فناوری بلاک‌چین هرچند که بی‌نقص نیست، اما به عنوان یک مکانیزم مؤثر در ایجاد سیستم‌های تخصصی برای بازار انرژی که به سرعت در حال تحول است، عمل می‌کند. پیشرفت‌هایی چون افزایش سرعت معاملات، کاهش قدرت محاسباتی لازم برای پردازش آنها در گره‌های شبکه بلاک‌چین و بهبود امنیت و اعتمادپذیری این مکانیزم‌ها، به گسترش استفاده از بلاک‌چین به عنوان یک ثبت توزیع شده و چندمنظوره تأثیر چشم‌گیری خواهد داشت. از منظر کاربر، معمولاً اهمیتی ندارد که داده‌های آنها کجا و چگونه ذخیره و پردازش می‌شوند، آنچه که اهمیت دارد، امنیت، سرعت و دسترسی مداوم به اطلاعات است. بلاک‌چین ویژگی‌هایی دارد که به این نیازها پاسخ می‌دهد و پیاده‌سازی و توسعه اکوسیستم‌های انرژی مبتنی بر آن به طور روزافزونی تسریع می‌شود.

مراجع

• [1] Piech K., „Leksykon pojęć na temat technologii blockchain i kryptowalut”, 2016
• [2] Zielińska A., Application possibilities of blockchain technology in the energy sector, E3S Web Conf., 154 (2020), doi: 10.1051/e3sconf/202015407003K
• [۳] https://www.sae.org/ (ز تاریخ ۱۸.۰۸.۲۰۲۳)
• [4] Chudy A., Akumulatory litowo-jonowe w samochodach elektrycznych — regeneracja, zastosowanie wtórne i recykling, Problemy i wyzwania współczesnego rolnictwa oraz ochrony środowiska, 2020
• [5] Wiejaczka D., Wilczyński W., Strategiczne znaczenie metali ziem rzadkich, Przegląd Geopolityczny, 36 (2021)
• [۶] https://volvocars.wp.pl/technologia-blockchain-zapewniprzejrzystosc-w-dostawach-surowców (ز تاریخ ۱۸.۰۸.۲۰۲۳)
• [۷] https://www.gov.pl/web/edukacja-i-nauka/oecd-organizacjawspolpracy-gospodarczej-i-rozwoju2 (ز تاریخ ۱۸.۰۸.۲۰۲۳)
• [۸] https://volvocars.wp.pl/przyszlosc-to-rowniez-samochodywykonane-z-odzyskanych-materialów (ز تاریخ ۱۸.۰۸.۲۰۲۳)
• [9] Basilea D., D’Adamo I., Gorettia V., Rosa P., Digitalizing Circular Economy through Blockchains: The Blockchain Circular Economy Index, Journal of Industrial and Production Engineering, 2023, https://doi.org/10.1080/21681015.2023.2173317
• [10] Kamińska E., Modele biznesowe gospodarki o obiegu zamkniętym związane z zagospodarowaniem zużytych litowojonowych akumulatorów samochodowych, Gospodarka Materiałowa i Logistyka, 1 (2022)
• [11] Miśkiewicz R., Matan K., Karnowski J., The Role of Crypto Trading in the Economy, Renewable Energy Consumption and Ecological Degradation, Energies, 2022, https://doi.org/10.3390/en15103805
• [12] Mohanta B. K., Panda S. S., Jena D., An Overview of Smart Contract and Use Cases in Blockchain Technology, 2018 9th International Conference on Computing, Communication and Networking Technologies (ICCCNT), 2018, doi: 10.1109/ICCCNT.2018.8494045
• [13] Bogacz R., Krupanek B., Wprowadzenie do 6G. Specyfikacja, technologie, wyzwania, Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, 11 (2022), doi:10.15199/48.2022.11.32

مراجع

• [۱۴] Mrowiec D., Sołtysik M., “Przykładowe możliwości wykorzystania تکنولوژی blockchain در elektroenergetyce”، Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN، ۱۰۳ (۲۰۱۸)، doi: ۱۰.۲۴۴۲۵/۱۲۳۷۰۱
• [15] Nextrope (دسترسی در تاریخ ۱۸.۰۸.۲۰۲۳)
• [۱۶] Pustisek M., Kos A., Sedlar U., “Blockchain Based Autonomous Selection of Electric Vehicle Charging Station”، ۲۰۱۶ International Conference on Identification, Information and Knowledge in the Internet of Things (IIKI)، Beijing، ۲۰۱۶، doi: ۱۰.۱۱۰۹/IIKI.۲۰۱۶.۶۰.
• [۱۷] “Peer-to-peer”، Wikipedia، ویکی‌پدیا. پیوند (دسترسی در تاریخ ۰۷.۱۰.۲۰۲۰)
• [۱۸] Silva F. C., Ahmed M. A., Martínez J.M., Kim Y. C., “Design and Implementation of a Blockchain-Based Energy Trading Platform for Electric Vehicles in Smart Campus Parking Lots”، Energies، t. ۱۲، ۲۴ (۲۰۱۹)، doi: ۱۰.۳۳۹۰/en12244814
• [19] Volvo Cars (دسترسی در تاریخ ۱۸.۰۸.۲۰۲۳)
• [۲۰] Bogacz R., Krupanek B., “Wprowadzenie do 6G. Specyfikacja، technologie، wyzwania”، Przegląd Elektrotechniczny، ISSN ۰۰۳۳-۲۰۹۷، ۱۱ (۲۰۲۲)، doi:۱۰.۱۵۱۹۹/۴۸.۲۰۲۲.۱۱.۳۲
• [21] MotoFakty (دسترسی در تاریخ ۲۰.۰۸.۲۰۲۳)
• [22] Obserwator Finansowy (دسترسی در تاریخ ۱۲.۰۴.۲۰۲۳)
• [۲۳] Nour, M., Said S., Ali A., Farkas C., “Smart Charging of Electric Vehicles According to Electricity Price”، International Conference on Innovative Trends in Computer Engineering (ITCE)، ۲۰۱۹، doi:۱۰.۱۱۰۹/ITCE.۲۰۱۹.۸۶۴۶۴۲۵
• [۲۴] Kozar T., “Dlaczego operatorzy sieci energetycznych boją się elektromobilności؟”، Nowa energia، ۱ (۲۰۱۸)
• [25] Brands IT (دسترسی در تاریخ ۲.۰۸.۲۰۲۳)
• [26] Smart Grids (دسترسی در تاریخ ۲۱.۰۸.۲۰۲۳)
• [۲۷] Mataczyńska E., “Blockchain Technology Impact on the Energy Market Model”، Energy Policy Studies، (۱) ۲۰۱۷

نویسنده: dr inż.

پرسش‌های متداول

فناوری بلاک‌چین چه کاربردهایی در الکتروموبیلیتی دارد؟

فناوری بلاک‌چین می‌تواند در ردیابی مواد اولیه و تأمین امنیت داده‌ها در معاملات برق و شارژ وسایل نقلیه به کار رود.

چرا فلزات نادر برای باتری‌های الکتریکی مهم هستند؟

فلزات نادر جزو مؤلفه‌های کلیدی باتری‌های لیتیوم-یونی هستند و تأمین آن‌ها به دلیل محدودیت منابع طبیعی دشوار است.

وسایل نقلیه خودران چه تفاوتی با وسایل نقلیه برقی دارند؟

وسایل نقلیه خودران قادر به انجام وظایف جاده‌ای مستقل هستند در حالی که وسایل نقلیه برقی صرفاً بر اساس نوع انرژی خود تعریف می‌شوند.

منبع: powerquality.blog