Blockchain and internet of things for electrical energy decentralization: A review and system architecture

Abstract

Decentralization in electrical power grids has gained increasing importance, especially in the last two decades, since transmission system operators (TSO), distribution system operators (DSO) and consumers are more aware of energy efficiency and energy sustainability issues. Therefore, globally, due to the introduction of energy production technologies near the consumers, in residential and industrial sectors, new scenarios of decentralized energy production (DEP) are emerging. To guarantee an adequate power management in the electrical power grids, incorporating producers, consumers, and producers-consumers, commonly designated as prosumers together, it is important to adopt intelligent systems and platforms that allow the provision of information on energy consumption and production in real time, as well as for obtaining the price for the sale and purchase of energy. In this research the literature is analysed to identify the appropriate solutions to implement a decentralized electrical power grid based on sensors, blockchain and smart contracts, evaluating the current state of the art and pilot projects already in place. A conceptual model for a power grid model is presented, with renewable energy production, combining Internet of Things (IoT), blockchain and smart contracts.

A descentralização nas redes elétricas ganhou importância crescente, especialmente nas últimas duas décadas, uma vez que os operadores da rede de transporte (ORT), operadores da rede de distribuição (ORD) e consumidores estão mais conscientes das questões de eficiência energética e sustentabilidade energética. Globalmente, devido à introdução de tecnologias de produção de energia junto dos consumidores, nos setores residencial e industrial, estão a surgir novos cenários de produção de energia descentralizada. Para garantir uma adequada gestão de energia nas redes elétricas, integrando produtores, consumidores e produtores-consumidores, vulgarmente designados por prosumers, é importante adotar sistemas e plataformas inteligentes que permitam fornecer informações sobre consumo e produção de energia em tempo real, bem como para obter o preço de compra e venda de energia. Nesta pesquisa, a literatura é analisada para identificar as soluções adequadas para implementar uma rede elétrica descentralizada baseada em sensores, blockchain e contratos inteligentes, avaliando o estado da arte atual e projetos piloto já em curso. É apresentado um modelo conceptual para um modelo de rede elétrica, com produção de energia renovável, combinando Internet das Coisas (IoT), blockchain e contratos inteligentes.