Energy Certificate Trading using Distributed Ledger Technologies.

Abstract

Ettersom verden endrer seg fra å være avhengig av fossile brennstoff og fossil energi, til å være grønnere og mer bærekraftig, øker viktigheten av å kjenne energiens opphav. EU har introdusert det Europeiske Energi Sertifikat system (EECS), og gjennom det opprinnelsesgarantier. Per nå blir opprinnelsesgarantier kjøpt og solgt på en rekke forskjellige plattformer, både gjennom en-til-en handler, og gjennom auksjoner. Etter handelen foregår den konkrete overførselen av opprinnelsesgarantiene på et separat system som involverer tredjeparter for å forsikre seg om legitimiteten av handelen. Denne avhandlingen foreslår at "Distributed Ledger Technologies" (DLTs) kan ta på seg rollen som både markedet og overførings-mekanismen. Helt konkret sed den på blokkjedeteknologier, deres funksjonaliteter, bruksområder og feil. Moderne blokkjeder er designet for å kunne både lagre og flytte generell informasjon, og etter inkluderingen av "smart contracts" er det blitt mulig for brukeren å sette komplekse krav når og hvordan en ressurs skal flyttes i blokkjeden. Potensielt kan opprinnelsesgarantier bli solgt, kjøpt og forlyttet på blokkjeden, hvor historien til hver enkel garanti kan ville vært synlig for alle som ønsker å sjekke dens legitimitet.

Derfor implementerer denne avhandlingen en slik markedsplass for opprinnelsesgarantier. Dette gjøres ved hjelp av Ethereum blokkjeden og "smart contracts" skrevet i Solidity. I tillegg lages en ekstra simulering for å ha realistiske, men unike energiproduksjons- og konsumerings-data. Denne dataen blir representert med opprinnelsesgarantier, og ett år med garantiproduksjon, konsumering og handel utføres gjennom den smarte kontrakten. Ved så å bruke Python biblioteket Web3Py kan man automatisere funksjonskall til den smarte kontrakten, og vi kan simulere et nettverk bestående av femten noder fra Norge, Spania og Tyskland. Det implementerte markedet handlet suksessfullt med garantier, men mangler fortsatt noen egenskaper for å kunne representere realistisk handel på en god og konsekvent måte. Hovedsakelig mangler den å bli utplassert og testet på en utbrett, men privat blokkjede, og å operere med flere simulerte noder.

As the world moves from a dependency on fossil fuels and gray energy, to a greener and more sustainable place, the importance of traceable energy increases. Within the European Union (EU), the European Energy Certificate System (EECS) has introduced Guarantees of Origin (GO)s to provide such energy provenance for consumers and producers. Currently, GOs are being bought and sold on a plethora of platforms, both peer to peer or through auctions. After the purchase, the concrete transfer of the GO is done on a separate system involving third parties needed to ensure the legitimacy of the trade. This thesis proposes that Distributed Ledger Technology (DLT)s may fulfill the role of both the marketplace and the trading mechanism. Specifically, it looks at blockchain technologies, their functionality, use cases and flaws. Modern blockchains are designed for general information storage and trade, and the inclusion of smart contracts have enabled users to create complex conditions for how and when an asset should be transferred. Potentially, GOs could be both sold, bought, and transferred on a blockchain, where the entire history of each certificate would be transparent for any auditing body to check.

Therefore, this thesis implements such a marketplace for energy certificates, using the Ethereum blockchain and with smart contracts written using Solidity. Furthermore, a co-simulation is created and presented in order to have realistic, but unique energy production and consumption data. This data is then converted to energy certificates, and one year worth of certificate production, consumption and trading is done through the smart contract. Through the use of the web3py Python library, calls to the smart contract can be automated and we are able to simulate a complex network of fifteen nodes stationed in Germany, Spain and England. The marketplace implementation successfully traded blockchain based certificates, but it still lacks some features for an accurate real-world representation. Mainly being run on an extensive, but private blockchain, and increasing the number of network nodes.