La blockchain et l’énergie

La technologie blockchain et ses applications au domaine de l’énergie 12/05/2018
Auteurs : Olivier Devaux
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2018-2:22873

Résumé

La blockchain et l’énergie

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	    <date dateType="Updated">Sun 15 Jul 2018</date>
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56 ZREE N°2/2018 La blockchain, de l’ombre à la lumière Le « virus » de la blockchain1 a tout d’abord agité le monde de l’économie il y a environ trois ans, mais il s’est progressivement pro- pagé 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 direc- tement à une transaction financière. Rares sont donc les media, du jour- nal financier au magazine people, qui n’ont pas consacré au moins un article à cette technologie « disruptive », amenée, selon certains, à « trans- former la société », à « révolutionner la banque et l’assurance », ou tout du moins à « créer de nouveaux modèles d’affaires ». Pourtant les origines de la blockchain ont été beaucoup plus discrètes et sont encore entou- rées d’un certain mystère, ce qui accroît proba- blement encore un peu plus son attrait… On sait que cette technologie, bien que nou- velle, 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 cryptomonnaie Bitcoin, ce qui entraîne d’ailleurs souvent la confusion dans les esprits entre ces deux technologies. On ne sait toujours pas, par contre, à qui revient le mérite de ces deux inventions : la re- cherche de la véritable identité de Satoshi Naka- moto, pseudonyme que s’est donné l’inventeur en 2009, s’apparente à un véritable roman d’es- pionnage. Malgré des enquêtes poussées pour retrouver le créateur de bitcoin.org, et bien que 1 Nous utilisons le féminin dans ce dossier, du fait de la tra- duction française de « blockchain » en « chaîne de blocs ». Cette traduction reste aujourd’hui peu usitée. 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 infor- maticien finlandais, un irlandais spé- cialiste des codes, un cypherpunk, un mathématicien japonais, un éco- nomiste finlandais, un consortium de grands groupes, un californien, un australien… et l’on peut parier sur d’autres rebondissements à venir. Cela n’a pas pourtant pas empêché la block- chain 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 dis- paraissait – mais c’était avant que sa valeur n’at- teigne des sommets –, la technologie blockchain demeurerait. Car ses applications sont si nom- breuses qu’elles dépassent largement le cadre pour laquelle elle a été conçue : tous les pro- cessus 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 trans- fert 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, chaîne logistique, pièces détachées, détection de la fraude…) et ce quel que soit le secteur. Le but du présent dossier n’est pas de pré- senter un nième dossier général sur la technolo- gie blockchain, qui n’aurait d’autre mérite que de venir grossir encore l’abondante bibliogra- phie sur le sujet, mais de tenter d’apporter un éclairage nouveau sur ses applications actuelles et potentielles dans le domaine spécifique de l’énergie. Olivier Devaux Responsable Programme réseaux à la R&D d’EDF LES GRANDS DOSSIERS Introduction La technologie blockchain et ses applications au domaine de l’énergie REE N°2/2018 Z 57 Introduction LES GRANDS DOSSIERS Quelques rappels sur la blockchain Iln’estpasaiséd’expliquerenquelquesphrases compréhensibles par tous les fondements de la blockchain. Pour ceux qui regrettent cette excel- lente 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 », il est 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. 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 décen- tralisée. D’un point de vue technique, la blockchain est composée d’éléments plus anciens et connus : sune structure de données partagée et répli- quée sur les nœuds d’un réseau informatique peer-to-peer distribué, public ou privé. Les nœuds de ce réseau sont ses utilisateurs. Cer- tains ont le statut de mineurs, sans qu’il faille y voir une analogie avec la mine de charbon. Les mineurs mettent à disposition de la blockchain la puissance de calcul dont ils disposent pour exécuter les mécanismes dits de consensus (voir ci-après). Ils sont rémunérés pour cela ; sun contenu (les transactions) validé par un mécanisme de consensus. Il existe plusieurs mécanismes de consensus, tels que la preuve de travail, ou la preuve de possession ; s une sécurisation par des outils cryptogra- phiques ; s des contrats intelligents, ou smart contracts ou encore chaincodes : fonctionnalité par- ticulièrement 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. Dans ce dossier, l’article d’Eric Théa permet d’approfondir la connaissance de la blockchain et donne les clés nécessaires à la compréhen- sion des possibilités et des limites liées à cette technologie. Les applications dans le domaine de l’énergie Le secteur de l’énergie ne fait pas exception, puisqu’il comporte de multiples processus ou transactions nécessitant des garanties ou de la certification. L’article de Gilles Deleuze et Sara Tucci propose un panorama des applications ciblées sur ce secteur. 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. Le secteur de l’énergie est ici considéré au sens large : le système électrique mais aussi le gaz ou les réseaux de chaleur, leurs infras- tructures de transport/distribution, leurs ac- teurs (opérateurs, fournisseurs, producteurs, consommateurs, agrégateurs, autorités de régu- lation, 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, opé- rateurs d’effacement, agrégateurs), mais aussi celle de concepts tels que le “Transactive Ener- gy” selon lequel chaque « consomm’acteur » (consommateur et/ou producteur) doit pouvoir vendre ou acheter son électricité directement à son voisin également consomm’acteur. Le terrain était donc particulièrement favorable à l’expérimentation de technologies décentra- lisées telles que la blockchain, permettant à des acteurs locaux de contourner les marchés énergétiques nationaux, en offrant aussi à de 58 ZREE N°2/2018 LES GRANDS DOSSIERS Introduction nouveaux entrants de pénétrer un univers aussi capitalistique que celui de l’énergie. Parmi les premières expérimentations d’utili- sation de la blockchain dans l’énergie, on notera : s 3OLAR#OIN UNECRYPTOMONNAIECRÏÏEEN par la fondation du même nom, afin d’inci- TERÌLAPRODUCTIONPHOTOVOLTAÕQUE3OLAR#OIN certifie l’origine photovoltaïque de l’énergie produite par les installations (équipées de cap- teurs connectés à la blockchain ElectricChain) de ses participants, qui se voient rémunérés à LAFOISENEUROSETEN3OLAR#OINS  s "ROOKLYN0RESIDENTSTREET-ICROGRID OáLAJOINT
venture TransActiveGrid opère depuis 2016 un ensemble (qualifié de microgrid, bien qu’il ne soit pas îlotable) constitué de quelques bâti- ments équipés de panneaux photovoltaïques. Via la blockchain Ethereum, les résidents peuvent vendre l’excédent d’électricité à leurs voisins ; sEN !USTRALIE Ì &REMANTLE LE GOUVERNEMENT australien a lancé fin 2017 un projet subven- tionné sur le thème de la blockchain pour l’énergie et l’eau. Parmi les partenaires du pro- jet, Power Ledger, fondée en 2016 et spéciali- sée dans la gestion locale, via la blockchain, de l’achat et de la vente d’électricité. En Europe : s3#!.%2'9 PROJET EUROPÏEN &0 
 A DÏVELOPPÏ UNE CRYPTOMONNAIE .2- GCoin pour le commerce de l’énergie entre consomm’acteurs dans les villes intelligentes. Le projet a reçu le prix de l’excellence scienti- fique d’IBM en juin 2016 ; s 27% A LANCÏ EN  LE PROJET "LOCKCHARGE ENPARTENARIATAVECLASTART
UP3LOCKIT"ASÏE sur la blockchain Ethereum, la solution facilite la recharge des véhicules électriques avec des bornes autonomes utili- sant des smart contracts. 3URLETERRITOIRENATIONAL des expérimentations sont en cours, favorisées par le décret du 28 avril 2017 sur l’autoconsommation collec- tive. On peut citer : s LE QUARTIER DE ,YON #ON
fluence, qui accueille une expérimentation de réseau blockchain à l’ini- tiative d’un consortium mené par Bouygues Immobilier. Il s’agit de tracer la répartition de l’énergie produite par les panneaux photovol- taïques sur le toit des immeubles du quartier et consommée localement par ses habitants. sDANS LES 0YRÏNÏES /RIENTALES LE PROJET $)')- 3/, LAURÏATDUNAPPELÌPROJETSDEL!$%-% a démarré en 2017. Il expérimentera l’optimi- sation de la consommation collective d’éner- gie photovoltaïque en utilisant la blockchain Hyperledger. Le lecteur pourra sur ces sujets se référer à l’article de Karl Axel Strang et Caroline Plaza. Dans son article sur les retours d’expé- rience des applications de la blockchain au secteur de l’énergie, Thierry Chambon sou- ligne la nécessité de bien choisir le type de blockchain – publique, privée ou de consor- tium – en fonction des exigences du pro- blème à traiter, telles que l’opposabilité et l’horodatage, et propose de nouveaux champs d’application, dans le domaine des économies d’énergie notamment. 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 consomma- tion d’énergie par les moyens informatiques qui l’animent. Alors que la blockchain est considé- rée par certains comme un outil de choix pour l’efficacité énergétique et l’utilisation des EnR, elle aurait selon certaines études une empreinte ÏNERGÏTIQUEÏLEVÏE ÏVALUÏEÌENVIRON47H en 2017 pour les seuls Bitcoin et Ethereum. Toute médaille a son revers. La cybersécurité Alors que pas un mois ne se 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 Olivier Devaux est responsable pro x - gramme 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. Dans ce cadre, il préside le groupe de tra- vail « Gestion Intelligente de l’énergie » au sein du pôle de compétitivité SYSTEMATIC Paris-Région. REE N°2/2018 Z 59 Introduction LES GRANDS DOSSIERS Introduction : La technologie blockchain et ses applications au domaine de l’énergie Olivier Devaux ...................................................................................................................................................................p. 56 Les fondamentaux de la blockchain Eric Thea ............................................................................................................................................................................ p. 60 Panorama des applications des blockchains à l’énergie Gilles Deleuze, Sara Tucci .......................................................................................................................................... p. 66 La blockchain appliquée à l’autoconsommation collective Karl-Axel Strang, Caroline Plaza ........................................................................................................................... p. 74 Quelques retours d’expérience sur l’utilisation de la blockchain dans le domaine de l’énergie Thierry Chambon ........................................................................................................................................................... p. 80 Blockchain et sécurité La blockchain et ses vulnérabilités, comment aller au-delà ? Wafa Ben Jaballah, Nicolas Chalvin, Sebastien Keller, Mourad Faher, Fabio Pianese, Sara Tucci ............................................................................................................................................. p. 87 ,%3!24)#,%3 acteurs potentiellement malintentionnés, ne va pas de soi. Comme toute monnaie fiduciaire, les cryptomonnaies et les blockchains qui les sous-tendent reposent sur la confiance. Elles implémentent donc des mécanismes de sécu- rité et de gouvernance qui sont détaillés dans l’article de Wafa Ben Jaballah, et al. Il me reste encore quelques lignes pour remercier les auteurs qui ont contribué aux ar- ticles, 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 SEINDUPÙLE3934%-!4)#0ARIS
2ÏGION POURLA constitution de ce dossier. Q