Helios

Descrição sumária do projeto

Com o objetivo de democratizar o acesso às energias renováveis, desenhámos um sistema que permite a troca peer-to-peer de energia solar. Através de um modelo de economia partilhada, os produtores de energia solar podem recuperar o seu investimento inicial vendendo o excesso produzido aos seus vizinhos. Por sua vez, os consumidores têm acesso à energia solar a um preço muito mais reduzido do que comprando à rede.

Atualmente, os produtores de energia solar vendem o excesso a cerca de 4 cents/kwh e os consumidores compram eletricidade à rede a um valor de cerca de 12 cents/kwh sem impostos. Tendo em conta este grande intervalo e tendo sido legislado recentemente a favor das comunidades energéticas (Decreto-Lei n.º 15/2022), esta é uma oportunidade única no mercado para implementar a nossa solução. Acreditamos que com a crescente preocupação das populações com os efeitos das alterações climáticas, mais legislação venha a ser publicada que beneficia este tipo de projetos.

A nossa solução consiste num sistema constituído pela rede privada de um edifício ou instalação (já existente), por smart meters que medem a produção e consumo de energia elétrica e realizam a troca, por uma plataforma onde os consumidores escolhem comprar ou não a energia solar e uma blockchain (privada) na qual são trocados tokens de acordo com a eletricidade que se pretende comprar.

Já existem no mundo algumas soluções semelhantes à que propomos (e.g. Brooklyn Microgrid, Centrica plc), por isso podemos garantir que a tecnologia já existe (ver também este relatório). Em Portugal, seremos o first mover a aplicar a tecnologia da blockchain a sistemas de troca direta de energia solar. Nos últimos meses, após a publicação do Decreto-Lei n.º 15/2022, observámos já uma evolução deste mercado em Portugal com a notícia de que a GreenVolt terá a maior comunidade energética da Europa na Comporta. É a nossa visão que iniciativas destas sejam cada vez mais frequentes e que, por isso, a infraestrutura necessária para a implementação da nossa ideia seja cada vez mais fácil de encontrar.

Business Model Canvas

Descrição do problema

As alterações climáticas, resultantes do aumento de emissões de Gases com Efeito de Estufa (GEE) desde a revolução industrial, são preocupantes e põem em risco a vida de milhares de pessoas, bem como atrasam o progresso no combate à pobreza. Segundo a Agência de Proteção Ambiental Americana, cerca de 25% das emissões globais são devidas à produção e consumo de eletricidade. Uma vez que o estilo de vida moderno é extremamente dependente da eletricidade, é necessário transitar para outras formas de energia, que não impliquem a emissão de GEE.

Dentro do leque de energias renováveis, uma das mais eficientes (ou seja, cuja área necessária é menor por unidade de energia gerada) é a energia solar. Hoje em dia, a utilização de painéis solares em edifícios de habitação é cada vez mais comum, mas infelizmente, e mesmo com soluções de cofinanciamento, não está acessível a todos. Pretende-se com este desafio encontrar formas de diminuir os custos de produção e entrega de soluções que permitam a massificação do recurso a energia solar no dia a dia dos consumidores.

Descrição da solução

A nossa plataforma permite partilhar, vender ou doar energia elétrica excedente produzida por um sistema de produção de energia renovável (como os painéis solares), viabilizando investimentos em sistemas deste tipo nas comunidades portuguesas, que de outro modo não aconteceriam. Contadores IoT inteligentes registam a produção e consumo numa Blockchain através da rede 5G, permitindo a troca de energia entre particulares/individuais.

Motivação da Equipa

A escolha deste projeto foi inspirada pela nossa preocupação enquanto equipa na temática cada vez mais presente das alterações climáticas.

O nosso principal objetivo é estabelecer um método para a democratização da energia solar, através do desenvolvimento de um sistema de distribuição energética eficiente e sustentável. Para atingir esse objetivo, tornou-se claro para a equipa que a solução passava por conectar um produtor local a potenciais consumidores próximos. 

É isso que propomos desenvolver. Uma rede de sistemas que permite benefícios a quem já produz — ou pretende vir a produzir — energia e a quem a consome. 

Temos como objetivo incentivar à conversão generalizada para fontes de energia sustentáveis, ao mesmo tempo apostando num sentido de comunidade e partilha locais que serão com certeza benéficos a longo prazo.

Componente científica

A nossa solução consiste no desenvolvimento dos seguintes sistemas:

• Uma plataforma que permite aos utilizadores monitorizar o seu consumo e produção de energia elétrica, aceder às suas carteiras digitais e realizar transações na blockchain privada da Helios para compra e venda de eletricidade. Esta plataforma seria acessível através de uma aplicação móvel, bem como através de um website.

• Dispositivos IoT conectados aos contadores de eletricidade dos utilizadores para direcionar a eletricidade produzida em excesso para os compradores. Este tipo de dispositivos já existem e são conhecidos como smart meters. Na implementação da nossa solução seria necessário que estes dispositivos comunicassem com a blockchain, através de um smart contract, assegurando que o pagamento da eletricidade é efetuado.

Assim, utilizando a tecnologia Blockchain e dispositivos IoT é possível democratizar a energia solar, baixando os custos através de uma troca de eletricidade peer-to-peer.

Descrição do protótipo

O nosso protótipo tem três componentes principais. Foi desenvolvido um dispositivo IoT que mede a Potência Instantânea numa rede elétrica. O circuito é composto por: (meter esquema como ficheiro extra) uma placa ESP32, um sensor de voltagem e um sensor corrente elétrica. O protótipo é capaz de medir diferenças de potencial até 260V e correntes até 100A, valores satisfatórios para as aplicações pretendidas. O dispositivo está ligado através de WiFi a uma dashboard onde é possível visualizar instantaneamente os valores medidos. Na fotografia abaixo apresenta-se o circuito. Na produção do dispositivo, o circuito integrado estará contido numa caixa semelhante à caixa que se encontra no canto superior esquerdo da imagem.

Numa primeira iteração da blockchain Helios foi usado um algoritmo proof-of-work e numa segunda atualização foi usado proof-of-stake. O protótipo permite ter uma carteira, fazer transações entre carteiras e ver o histórico de transações. Foi montado um node num dos equipamentos disponíveis, encontrando-se a correr com um consumo enérgico desprezável e esta plataforma é facilmente escalável.

A dashboard online permite ter um resumo do último dia e último mês, e no mercado é possível realizar trocas diretas com outros utilizadores da plataforma.