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[DOSSIER] La technologie blockchain et ses applications au domaine de l'énergie

Publié le 9 mai 2018

Dans son éditorial du dossier blockchain publié dans la revue REE, le président du Groupe Thématique Gestion Intelligente de l’Energie, Olivier Devaux, propose un nouvel éclairage sur les applications actuelles et potentielles de la blockchain dans le domaine très particulier de l’énergie.

La Blockchain, de l’ombre à la lumière

Si le « virus » de la Blockchain (nous avons décidé de la traiter au féminin dans ce dossier, du fait de sa traduction française « chaine de blocs » même si celle-ci est finalement peu usitée), a tout d’abord remué le monde de l’économie il y a environ trois ans, il s’est progressivement propagé à tous les autres domaines de la société, tant il est vrai que la majorité de nos actes aujourd’hui sont associés plus ou moins directement à une transaction financière. Rares sont donc les media, du journal financier au magazine people, qui n’ont pas consacré au moins un article à cette technologie « disruptive », amenée selon certains à « transformer la société », à « révolutionner la banque et l’assurance », ou tout du moins à « créer de nouveaux business ».

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Pourtant les origines de la Blockchain ont été beaucoup plus discrètes, et sont encore entourées d’un certain mystère, ce qui accroit probablement encore un peu plus son attrait…

Ce que l’on sait, c’est que cette technologie, bien que nouvelle, a été constituée à partir d’éléments plus anciens, comme c’est souvent le cas en matière d’innovation. Elle a par ailleurs été développée comme support d’une autre innovation célèbre et du même auteur, la crypto-devise Bitcoin, ce qui entraine d’ailleurs souvent la confusion dans les esprits entre ces deux technologies.

Ce que l’on ne sait toujours pas, c’est à qui revient le mérite de ces deux inventions : la recherche de la véritable identité de « Satoshi Nakamoto », pseudonyme que s’est donné l’inventeur en 2009, s’apparente à un véritable roman d’espionnage. Malgré des enquêtes poussées pour retrouver le créateur de bitcoin.org, et bien que de multiples annonces victorieuses aient été faites, aucune piste ne s’est avérée exacte. L’énumération des candidats désignés s’apparente à ce jour à une liste à la Prévert : un informaticien finlandais, un irlandais spécialiste des codes, un cypherpunk, un mathématicien japonais, un économiste finlandais, un consortium de grands groupes, un californien, un australien … et l’on peut parier sur d’autres rebondissements à venir.

« Tous les processus pour lesquels il est nécessaire d’assurer la traçabilité sont susceptibles d’en bénéficier »

Cela n’a pas pourtant pas empêché la Blockchain de susciter l’engouement et même de se libérer de la tutelle de son grand frère, le Bitcoin. Au point que l’on a pu lire que si le Bitcoin disparaissait (c’était avant que sa valeur n’atteigne des sommets), la technologie Blockchain demeurerait. Car ses applications sont si nombreuses qu’elles dépassent largement le cadre pour laquelle elle fut conçue : tous les processus pour lesquels il est nécessaire d’assurer la traçabilité sont susceptibles d’en bénéficier. Cela concerne des domaines aussi divers que la banque (garantie des transactions), l’assurance (automatisation du traitement des sinistres), mais aussi le notariat (garantie et suivi de transfert de propriété), l’administration et la gestion (certification de documents), le transport, le commerce (lutte contre le vol et la contrefaçon) ou l’industrie de façon générale (certification, chaine logistique, pièces détachées, détection de la fraude, …) et ce quel que soit le secteur. Pour un panorama des applications de la Blockchain, je vous incite à lire l’article de Gilles Deleuze et Sara Tucci.

Levons à présent tout malentendu : il ne s’agit pas ici de vous présenter un nième dossier général sur cette technologie, qui n’aurait d’autre mérite que de venir grossir encore l’abondante bibliographie sur le sujet, mais bien de tenter d’apporter un nouvel éclairage sur ses applications actuelles et potentielles dans le domaine très particulier de l’énergie.

La Blockchain, mais c’est très simple !

Tout le monde en parle, mais vous aurez remarqué comme moi que lorsqu’il s’agit de l’expliquer concrètement en quelques phrases, les choses se compliquent. Pour ceux qui regrettent cette excellente série des éditions Radio (« La télévision couleur, mais c’est très simple ! »), mais aussi pour ceux qui sont familiers de la plus contemporaine édition « Pour les Nuls », difficile de trouver une définition simple et claire, et surtout courte, de ce qu’est la Blockchain, noyés que nous sommes par l’abondance d’informations souvent approximatives. Tentons à notre tour le délicat exercice.

En quelques mots, la Blockchain permet d’archiver définitivement des informations, de les échanger entre des acteurs qui ne se connaissent pas forcément, et ce de façon transparente, infalsifiable, sécurisée et décentralisée.

D’un point de vue technique, la Blockchain est composée d’éléments plus anciens et connus :

  • Une structure de données partagée et répliquée sur les nœuds d’un réseau informatique peer-to-peer distribué, public ou privé. Les nœuds de ce réseau sont ses utilisateurs. Certains ont le statut de Mineurs: ne cherchez pas une analogie avec la mine de charbon. Les Mineurs mettent à disposition la puissance de calcul de leurs calculateurs pour exécuter les mécanismes dits de consensus (voir ci-après). Ils sont rémunérés pour cela.
  • Un contenu (les transactions) validé par un mécanisme de consensus. Il existe plusieurs mécanismes de de consensus, tels que la preuve de travail, ou la preuve de possession.
  • Une sécurisation par des outils cryptographiques.
  • Des contrats intelligents, ou smart contractsou encore chaincodes : fonctionnalité particulièrement intéressante et absente de la première génération de Blockchain, il s’agit de programmes contenus dans une transaction et exécutés par les Mineurs. Le déclenchement du programme se fait automatiquement, sur condition. A titre d’exemple, un smart contract pourrait mettre en vente automatiquement l’excédent d’électricité solaire produite par un particulier lorsque le prix du marché atteint un certain seuil.

Les implémentations les plus connues de la Blockchain sont celles utilisées par Bitcoin et Ethereum, mais il y en a bien d’autres, telles ElectricChain, Hyperledger, etc.

Pour approfondir et vous donner les clés nécessaires à la compréhension des possibilités et des limites liées à cette technologie, je vous conseille la lecture de l’article d’Eric Théa.

Les applications dans le domaine de l’énergie

Le secteur de l’énergie ne fait donc pas exception, puisqu’il comporte de multiples processus ou transactions nécessitant des garanties ou de la certification : on peut citer entre autres la traçabilité des flux d’énergie consommée ou produite, des écarts entre les réalisations et les engagements des acteurs, des flux financiers, etc.

Notez que nous considérons ici le secteur de l’énergie au sens large : le système électrique mais aussi le gaz ou les réseaux de chaleur, leurs infrastructures de transport / distribution, leurs acteurs (opérateurs, fournisseurs, producteurs, consommateurs, agrégateurs, autorités de régulation, etc).

On notera que l’utilisation de la Blockchain dans le domaine de l’énergie coïncide avec le développement considérable du Smart Grid, puis plus récemment et plus modestement du Microgrid, marqués justement par l’arrivée de nombreux acteurs décentralisés (opérateurs de moyens de production renouvelables, opérateurs d’effacement, agrégateurs), mais aussi celui de concepts tels que le « Transactive Energy » selon lequel chaque « consommacteur » (consommateur et / ou producteur) doit pouvoir vendre ou acheter son électricité directement à son voisin également consommacteur. Le terrain était donc particulièrement favorable à l’expérimentation de technologies décentralisées telles que la Blockchain, permettant à des acteurs locaux de contourner les marchés énergétiques nationaux, mais offrant aussi l’occasion unique à de nouveaux entrants de pénétrer un univers aussi capitalistique que celui de l’énergie.

Parmi les premières expérimentations d’utilisation de la Blockchain dans l’énergie, on notera :

  • SolarCoin, une crypto-devise créée en 2014 par la fondation du même nom, afin d’inciter à la production photovoltaïque. SolarCoin certifie l’origine photovoltaïque de l’énergie produite par les installations (équipées de capteurs connectés à la Blockchain ElectricChain ) de ses participants, qui se voient rémunérés à la fois en Euros et en SolarCoins.
  • Brooklyn President street Microgrid, ou la joint-venture TransActiveGrid opère depuis 2016 un ensemble (qualifié de microgrid, bien qu’il ne soit pas îlotable) constitué de quelques bâtiments équipés de panneaux photovoltaïques. Via la Blockchain Ethereum, les résidents peuvent vendre l’excédent d’électricité à leurs voisins.
  • En Australie, à Fremantle, le gouvernement australien a lancé fin 2017 un projet subventionné sur le thème de la Blockchain pour l’énergie et l’eau. Parmi les partenaires du projet, Power Ledger, fondée en 2016 et spécialisée dans la gestion locale via Blockchain de l’achat et de la vente d’électricité.

En Europe :

  • SCANERGY, projet européen FP7 (2013-2017), a développé une crypto-devise NRGCoin pour le commerce de l’énergie entre consommacteurs dans les villes intelligentes. Le projet a reçu le prix de l’excellence scientifique d’IBM en juin 2016.
  • RWE a lancé en 2016 le projet Blockcharge, en partenariat avec la start-up Slock.it. Basée sur la Blockchain Ethereum, la solution facilite la recharge des véhicules électriques avec des bornes autonomes utilisant des smart contracts.

Sur le territoire national, des expérimentations sont en cours, favorisées par le décret du 28 avril 2017 sur l’autoconsommation collective.  On peut citer :

  • le quartier de Lyon Confluence, qui accueille une expérimentation de réseau Blockchain à l’initiative d’un consortium mené par Bouygues Immobilier. Il s’agit de tracer la répartition de l’énergie produite par les panneaux photovoltaïques sur le toit des immeubles du quartier et consommée localement par ses habitants.
  • Dans les Pyrénées Orientales, le projet DIGISOL, lauréat d’un appel à projets de l’ADEME, a démarré en 2017. Il expérimentera l’optimisation de la consommation collective d’énergie photovoltaïque en utilisant la Blockchain Hyperledger. Pour en savoir plus, je vous recommande la lecture de l’article de Karl Axel Strang et de Caroline Plaza.
  • Projet d’Energisme : à compléter.

Enfin, puisque nous évoquons les liens entre le monde de l’énergie et la Blockchain, il en est un tout à fait inattendu, celui de la consommation d’énergie par les moyens informatiques qui l’animent. Alors même que la Blockchain est considérée par certains comme un outil de choix pour l’efficacité énergétique et l’utilisation des EnR, elle aurait selon certaines études une empreinte énergétique élevée, évaluée à environ 19 TWh en 2017 pour les seuls Bitcoin et Ethereum. Toute médaille a son revers.

Et la sécurité dans tout ça ?

Alors que pas un mois ne passe sans que l’on parle de cyberattaques massives, l’idée de confier des processus vitaux à un système distribué dont l’intégrité ne repose pas sur un tiers de confiance et dont les transactions peuvent cheminer par des nœuds appartenant à des acteurs potentiellement malintentionnés ne va pas de soi. Comme toute monnaie fiduciaire, les crypto-devises et les Blockchain qui les sous-tendent reposent sur la confiance. Elles implémentent donc des mécanismes de sécurité et de gouvernance que vous retrouverez détaillés dans l’article de Wafa Ben Jaballah, Emmanuel Bout et al.

Il me reste encore quelques lignes pour remercier les auteurs qui ont contribué aux articles, ainsi que la revue REE, qui a fait confiance au groupe de travail « Gestion Intelligente de l’Energie » que j’ai l’honneur de présider au sein du pôle SYSTEMATIC Paris-Region, pour la constitution de ce dossier.

Découvrez le Groupe Thématique Gestion Intelligente de l’Énergie du Pôle Systematic Paris-Region

L’auteur :

Olivier Devaux est Responsable Programme Réseaux à la R&D d’EDF, où il pilote des thèmes de recherche sur les réseaux de distribution, les systèmes électriques intelligents (smart grids), et les réseaux de transport. Il est également en charge de partenariats académiques. A ce titre, il codirige l’institut RISEGrid, commun à EDF et CentraleSupélec, créé en 2012, sur l’étude, la modélisation et la simulation des smart grids. Il a rejoint EDF R&D en 1993, où il a piloté différents projets de recherche liés aux réseaux de distribution, puis a dirigé une équipe de recherche dans le domaine de l’automatisation et de la protection des réseaux, avant d’occuper son poste actuel. Il est président du GT Gestion Intelligente de l’Energie du Pôle de compétitivité SYSTEMATIC Paris-Region.

Retrouvez 3 articles du dossier blockchain en ligne ci-dessous :

Retrouvez l’intégralité du dossier : Blockchain et ses applications au domaine de l’énergie dans la revue REE du mois de mai 2018.