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不是萬靈丹:全球能源場景中的區塊鏈應用

正當各種再生能源挾環保大勢互相競逐、核電元氣未復,頁岩氣生產讓國際局勢大變,區塊鏈此時突然殺出,成為能源產業爭相應用的新技術。全球積極發展綠色能源,區塊鏈技術能優化分散式電網的運作,改善傳統集中式電網運輸電力的能源耗損。此外,區塊鏈也能協助改善現有的再生能源憑證系統,讓認證、交易都更方便,讓更多人願意使用或產出再生能源。但同時,區塊鏈作為底層技術的加密貨幣系統非常耗能。礦工們在冰島以及世界其他地方如火如荼地挖礦,其年度總消耗電量比世界上大多數國家都多。究竟區塊鏈創造還是解決了能源問題?本文將帶領讀者就正反兩面深入了解。

Photo via Pixabay.

隨著虛擬貨幣比特幣(Bitcoin)盛行,其背後的核心技術「區塊鏈」也成為近年來最火熱的議題之一。其實區塊鏈的幾大特性,如去中心化、防偽加密、資料無法竄改等,對於任何一種需要資料公開透明,記錄不可竄改的產業場景來說,都有很大的發揮空間。以能源相關產業來說,區塊鏈不但有機會改善過去因交易成本太高、無法順利推廣的再生能源憑證,也能協助能源產業進一步轉型,如支援分散式發電網的交易與運作,取代傳統集中式發電網系統。

然而,區塊鏈技術在能源議題上不只有好的一面,如開頭提到的加密貨幣(特別是比特幣系統)除了是目前區塊鏈最大也最廣為人所知的應用,其「挖礦」過程非常耗費能源與其他資源,甚至可能排擠到尋找外星生命的科學研究。

當然我們無法簡單的說,區塊鏈這種工具對能源產業究竟是好還是壞,而是需要回到使用者的需求與應用層面來看。到底區塊鏈與能源產業有著什麼樣的關係?可能解決哪些問題或造成哪些影響?一起來認識吧。

區塊鏈在能源領域的應用

隨著溫室效應日漸嚴重,全球都緊鑼密鼓地發展綠色能源(再生能源),希望盡快減少對石化燃料的依賴。在推動綠色能源的許多環節上,區塊鏈都能幫到忙,包含支援能源交易制度、降低企業管理成本,以及提供更便利與有效率的獎勵制度等。

從整體供電層面來看,傳統的「集中式發電」中,電力得從單一的大型發電廠一路輸送到各個末端用戶,過程不但耗損電力,架設電塔也會增加環境成本。但是隨著綠色能源技術的提升與普及,能源使用效率更高且電網輸電更穩定的「分散式發電」將成為主流。想像一下,如果社區或個人能建立小型的太陽能或生質能發電系統,不但自己的電力自己發之外,還能販售多餘的綠電給鄰近地區使用,一般消費者也因此擁有更多元化的供電選擇。而區塊鏈去中心化、資訊公開透明等特性正好滿足這種生產和交易都分散化的 P2P 能源交易趨勢。

對企業內部來說,智能合約則能幫助簡化繁雜的能源交易流程與解決企業管理痛點。區塊鏈的技術對需要儲存和交換大量資料的企業或集團有很大的幫助,不光是能源產業,不少大企業都開始嘗試應用區塊鏈來節省成本、增加效率,例如 IBM 用區塊鏈改造內部供應鏈的金流服務,讓爭議訂單處理時間從44天縮短到10天。

 

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此外,為了推廣再生能源,美國自 2001 年起推動再生能源憑證(REC)程序,再生能源廠商生產累積一千度電,就能申請一張再生能源憑證(REC),再把憑證轉賣給私人企業或公家機構換取更多獲利。台灣目前也有再生能源憑證制度,但一千度電的門檻對家庭與小型再生能源業者並不容易,加上牽涉到發證、稽核與交易程序成本高、認證與交易過程也不方便,導致整體參與度很低。這時,區塊鏈技術的不可竄改、自動執行等特性有機會改善現有制度,不論是發電業者獲得儲能獎勵、數位再生能源憑證與數位碳權的交易,或是監察機構在資料稽核上都將更加便利。

但如果想鼓勵更多開發業者與使用者投入綠色能源,還需要額外的誘因或獎勵,才能逐漸脫離政府補助的模式,這時,虛擬貨幣正好派上用場。例如,台灣碳交易公司與工研院推動「區塊鏈再生能源調度交易平台」,當用戶透過自家太陽能板發電且經過認證後,可以將綠電賣給碳交易公司,獲得以太幣(Ethereum),也可以將碳權賣給想減低碳排放量的企業。而國際非營利組織 ElectriCChain 則推出太陽能發電獎勵計畫,太陽能發電廠商每發1千度電,就可以得到1個太陽幣(Solar Coin),希望加速推廣太陽能設施的布建。

應用區塊鏈技術加密貨幣非常耗能

談完區塊鏈技術對綠能發展的幫助後,也不得不提區塊鏈應用對能源及其他資源帶來的衝擊。

比特幣因為其安全性和設計考量(詳見比特幣(Bitcoin)是什麼一文),採用了會大量消耗電腦運算資源的「雜湊」演算。為了獲得新發行的比特幣,成員需要透過電腦裝置解答數學難題,這個過程就像開採礦物一般,因此被稱為「挖礦」,挖礦的人則被稱為「礦工」。隨著比特幣熱潮,越來越多人投入挖礦的行列,導致大量的能源、硬體設備資源被投入在挖礦上。根據摩根士丹利(Morgan Stanley)估算,生產一枚比特幣的成本,包含能源與硬體成本,需要為3000至7000美元

另外,根據「Bitcoin Energy Consumption Index」統計,截至2018年3月6日,比特幣過去一年挖礦的預估電力總消耗已累計達53.99兆瓦小時(TWh),約佔全球總電力消耗的0.24%;如果把全球的比特幣礦工當成一個國家,該國的年度電力消耗排名已擠進全球50名之內。摩根士丹利的最新預測更指出,今年(2018)比特幣與其他虛擬貨幣挖礦的耗電量可能超過140太瓦時,是全球電動汽車產業至少要到2025年才可能達到的耗電量。

在虛擬貨幣熱潮不減的情況下,人口僅有 34 萬,近百分之百電力都來自再生能源的冰島,因為電力成本相對低廉、寒冷氣候有利於電腦降溫等條件,成為近年來虛擬貨幣數據中心進駐的主要目標。冰島再生能源公司「HS Orka」發言人 Johann Snorri Sigurbergsson 向 BBC 表示,冰島全國一年的民生用電約達700 億瓦(GWh),但2018 年冰島預計花在數據中心與冷卻系統等比特幣挖礦業務的用電量將達840 億瓦(GWh)。

 

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除了能源議題外,挖礦用的礦機需要裝配有強大運算力的繪圖晶片(GPU),好解決日益複雜的數學問題。但隨著市場上繪圖晶片因為挖礦熱潮供不應求,價格也水漲船高,相對排擠到天文這樣需要強大運算力的科學研究領域,甚至是電腦遊戲玩家的使用資源。有天文學家在升級電波望遠鏡的天線時,才驚訝發現市面上能處理大量數據的繪圖晶片價格翻倍,更麻煩的是供應商無法保證提供足夠的電腦晶片,進而衝擊到研究計畫推進。

想像區塊鏈未來的更多可能

其實不只在能源領域,區塊鏈技術在各種應用上會拿出什麼成果,重點都還是要回歸到政策如何管理、制定標準、稽核究責與維持信賴關係。此外,區塊鏈去中心化,資訊分散在各個節點的特性,使政府在制定相關政策時需要特別注意,如何涵蓋更廣泛的面向,並遵守各地不同的法律規範。

在你的理解與想像中,區塊鏈技術還可能應用在能源領域的哪些場景?又可能帶來哪些面向的挑戰呢?歡迎與我們分享。

 

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BBB致力於用政治、經濟、哲學、社會學等不同專業領域的知識,分析區塊鏈科技的發展和影響。BBB目前提供深度專題、相關領域專家訪談報導,並不定期舉辦活動、論壇。

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