Towards Blockchain-Based Internet of Things Systems for Energy Smart Contracts With Constrained Hardware Devices and Cloud Infrastructure

La integración de los paradigmas de Internet de las cosas y las redes inteligentes está liderando la transformación del mercado del suministro eléctrico en todo el mundo. Actualmente, los consumidores pueden conocer su consumo eléctrico con una resolución más precisa que nunca gracias a la creciente precisión de los contadores inteligentes. Por ejemplo, se puede conocer el consumo por electrodoméstico o por hora, el consumo instantáneo o el consumo diario/horario con un nivel de precisión muy alto. Además, el papel del consumidor se está transformando en una nueva figura: el prosumidor o prosumer. El prosumidor es un usuario que no solo consume energía, sino que también la produce mediante una gran cantidad de fuentes de energía renovables (FER): paneles fotovoltaicos, microturbinas eólicas, etc. Como se indica en el informe de la Comisión Europea del cuarto trimestre de 2019 sobre los mercados europeos de la electricidad [1], «en un número creciente de países, las fuentes renovables han alcanzado la madurez y pueden competir con otros activos de generación en condiciones de mercado». Además, un prosumidor puede almacenar energía utilizando baterías (o incluso su propio vehículo eléctrico) para vender la energía generada cuando el precio sea más alto. Con este nuevo actor, se espera que el mercado energético pase de ser un mercado cerrado en el que solo los grandes proveedores venden/compran energía (empresas de servicios energéticos, ESCO) a un mercado distribuido en el que participan pequeños prosumidores privados, lo que promete muchos beneficios [2]. Para organizar y hacer que este nuevo mercado sea completamente transparente y auditable, el uso de un libro mayor compartido y distribuido parece una solución ideal. Por lo tanto, se espera que las soluciones basadas en blockchain (que esencialmente hacen uso de un libro mayor distribuido) junto con los contratos inteligentes sean la pieza que falta para completar el nuevo mercado energético mundial. Las ventajas que pueden ofrecer los contratos inteligentes ya son ampliamente conocidas; la más evidente es que son capaces de describir de manera precisa los principales términos y características de un bien o servicio que va a ser intercambiado, hasta el punto de que estas características pasan a formar parte del código para el que han sido escritos. En consecuencia, gran parte de la ambigüedad y el retraso en la ejecución de los contratos que se producirían con los contratos regulares desaparecen bajo este paradigma. Si bien el intercambio de datos complejos no es nada nuevo en el IoT o en los sistemas ciberfísicos distribuidos [3], la adición de datos que son legalmente responsables es una novedad que ofrecen los contratos inteligentes y que no debe pasarse por alto de ninguna manera. Como se puede ver en la Figura 1, en lo que respecta al comercio de energía, hay tres actores principales: los usuarios finales o prosumidores que pueden y están dispuestos a interactuar con los mercados energéticos de acuerdo con modelos de negocio beneficiosos para ellos [4], los mercados de electricidad donde actualmente se lleva a cabo el comercio y sus fuentes de energía renovable (FER) utilizadas para generar el bien, en este caso la energía, que se comercializará. Estos son los participantes de la red eléctrica a los que se dirigirán los contratos inteligentes.