Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Blockchain Technology in the Energy Transition: An Exploratory Study on How Electric Utilities Can Approach Blockchain Technology
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The blockchain activity within the energy sector is high, and the list of use cases is continuouslygrowing. The distributed and immutable nature of blockchain technology could potentially beleveraged to accelerate the ongoing transition to more decentralized and digitalised energy systemsand to address some of the challenges the industry is facing. However, blockchain is an emergingtechnology and it is seen as a critical uncertainty by many incumbents as the challenges andopportunities of implementation are still largely unknown. There is thus a lack of knowledge andscarcity of decision-making tools for understanding why, when and how the technology can addprofound value. This study sets out to explore how utilities can evaluate and prioritize amongblockchain-based use cases and gain practical knowledge about how blockchain could beimplemented.In the first part of the study, a broad initial scope was applied as a large part of the blockchain-baseduse cases within the energy market were inventoried and grouped into clusters based on their overallarea of use. Each cluster was analysed and evaluated to best fit both the strategy of the commissioningcompany and the criteria for using blockchain technology. After the first stage of the use caseevaluation approach, four clusters most suited to the specified selection criteria were selected. Theseare P2P Energy Trading, EV Charging & Management, Grid Stabilization & Management andEnvironmental Commodity Management & Trading. Given a final evaluation based on the overallmaturity of the clusters, EV Charging & Management and more specifically, the use case of EmobilityRoaming, was prioritized and selected for further evaluation given the high market relevanceof the use case.In the second part of the study, both the business and the functional layers of the e-mobility roamingcase were investigated. By adding an additional blockchain layer to the current solution, fourscenarios for blockchain implementation were identified. Several observations were made from thedevelopment of the scenarios and the evaluation of their impact on the business and the functionallayers within the e-mobility market. It became evident that many of the current functions andprocesses could be automated with the use of blockchain. As the technology allows for instantaneoussettlement of transactions, the current manual and time-consuming process of exchanging chargedetail records and the following billing and settlement functions could be removed. This further hasimplications on the market environment as some of the responsibilities of the incumbent marketplayers could become obsolete. By evaluating the scenarios based on the technology, market,customer and regulatory aspects it became clear that the scenarios based on a permissionlessblockchain are further away from commercialization in the energy sector due to the volatile nature ofcryptocurrencies, scalability issues, and regulatory constraints compared to a permissioned consortiumblockchain. On the other hand, these scenarios are easier to start exploring until the technology ismature, since it does not require any initial investment to start building Proof of Concepts foreducational purposes.In conclusion, the industry interest and dedication towards blockchain is high as both incumbents andstart-ups are investigating the potential of the technology. However, given the high complexity of thetechnology, it is essential for companies to evaluate both the technology and the applications beforeinitiating projects and taking investment decisions. It can additionally be seen that while blockchainhas a significant potential to provide scalable and automated solutions with lower transaction costs,the technology is currently not mature enough to do so. There are still issues concerning scalability aswell as a lack of a coherent policy mix in place limiting the development of commercial applications.However, as the adoption of EVs is increasing and interesting technologies such as machine-tomachinepayments and inductive charging are being investigated, value lies in taking a proactivestance and to start exploring scalable and automated solutions.

Abstract [sv]

Blockchain är en framväxande teknik som har uppmärksammats mycket av både näringslivet ochinom olika forskningsområden de senaste åren. Blockchain-teknikens distribuerade och digitala naturkan potentiellt användas för att lösa några av de utmaningar industrin i dagsläget står inför.Blockchain är dock en teknologi under utveckling och tekniken anses av många företag vara en kritiskosäkerhet då både utmaningarna och möjligheterna kopplade till tekniken till stor del fortfarande ärokända. Det saknas således både kunskap och brist på beslutsverktyg för att förstå var, när och huranvändningen av blockchain kan skapa reellt värde. Denna uppsats ämnar följaktligen breddakunskapen inom området genom att ta fram verktyg för att utvärdera och prioritera bland blockchainbaseradeanvändningsfall samt att på en teoretisk och praktisk nivå visa hur blockchain-tekniken kanimplementeras inom ett specifikt område.I den första delen av studien applicerades ett brett initialt fokus, då en stor del av alla projekt somutförs på marknaden undersöktes och sorterades in till större kluster baserat på dess övergripandeanvändningsområde. Varje kluster analyserades och utvärderades sedan baserat på hur väl de passadebåde strategin av det beställande företaget och kriterierna för att använda blockchain. Efter det förstasteget av den egenframtagna utvärderingsmetoden kunde det bedömas att fyra kluster bäst passade inpå de tidigare nämnda urvalskriterierna. De fyra kluster som värderades högst är “P2P EnergyTrading”, “EV Charging & Management”, “Grid Stabilization & Management” och “EnvironmentalCommodity Management & Trading”. Genom att utföra en slutgiltlig utvärdering baserat påprojektens mognadsgrad så prioriterades “EV Charging & Management” och mer specifikt,användningsfallet e-mobility roaming, för vidare utvärdering.I uppsatsens andra del så undersöktes både marknaden och de tillhörande funktionerna för e-mobilityroaming närmare. Genom att addera blockchain till den nuvarande lösningen identifierades fyra olikascenarier för hur blockchain skulle kunna implementeras på marknaden. Under utvecklingen avscenarierna och utvärderingen av dess inverkan på marknaden och funktionerna inom e-mobilityroaming kunde flera observationer göras. Det blev tydligt hur många av de nuvarande funktionernaoch processerna kan automatiseras med hjälp av blockchain-tekniken då den möjliggör transaktioner irealtid samt effektiviserar flera av de nuvarande manuella och tidskrävande processerna för utbyte avkunddata och fakturering. Detta har ytterligare konsekvenser för marknaden i helhet eftersom några avde nuvarande ansvarsområdena för vissa av de etablerade aktörer kommer att bli överflödiga. Genomatt utvärdera scenarierna utifrån teknik, marknad-, kund- och legala aspekter blev det ytterligaretydligt att scenarierna baserade på en publik blockchain är längre ifrån en kommersialisering inomenergisektorn än de som baserades på en privat blockchain. Detta är dels på grund av de fluktuerandeväxlingskurserna för kryptovalutor och dels av nuvarande skalbarhetsproblem ochregleringsbegränsningar. Dock anses publika blockchains vara bättre för att påbörja tester av teknikenoch utforska möjliga lösningar tills tekniken är mogen, då de inte kräver någon initial investering.Sammanfattningsvis kan det ses att både intresset och engagemanget för blockchain är högt inomenergisektorn då både etablerade företag och startups undersöker potentialen hos tekniken. Med tankepå teknikens höga komplexitet är det dock viktigt för företagen att utvärdera både tekniken ochapplikationerna närmare innan de initierar projekt och tar investeringsbeslut. Ytterligare så harblockchain en stor potential att tillhandahålla skalbara och automatiserade lösningar med lägretransaktionskostnader, men tekniken är inte tillräckligt mogen för att klara av det i dagsläget. Problemsom rör både transaktionskostnader och transaktionshastighet begränsar för närvarande utvecklingenav kommersiella applikationer. Det finns dock ett värde i att redan nu ta en proaktiv ställning ochbörja undersöka skalbara och automatiserade lösningar då både antalet elbilar förväntas öka ochtekniker såsom maskin-till-maskinbetalningar och induktivladdningar undersöks.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 141
Series
TRITA-ITM-EX ; 2018:78
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-232668OAI: oai:DiVA.org:kth-232668DiVA, id: diva2:1235832
External cooperation
Vattenfall
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-07-27 Created: 2018-07-27 Last updated: 2018-07-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4505 kB)22 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4505 kBChecksum SHA-512
10074a0d553f5562a879aa22855857a8b97e553dcd6894f3e8eed659a7292af8f65606be52723e9f060db948376358e772b8af46cb6f4b3aef64649326302340
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 22 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 87 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf