Exploring market designs for local energy markets : core functionalities and value proposition in the context of blockchain, IoT and prosumers

This dissertation aimed to assess the impact of innovative smart market solutions and Blockchain technology on achieving efficient localized energy markets. Trends suggest the future of renewable energy generation will involve a move away from centralized power plants, and towards a large number of smaller generation units, such as PV cells. There are clear synergies between the market dynamics of photovoltaic systems and Blockchain-enabled smart markets, which can be harnessed towards integrating new consumption patterns and energy sources, as well as connecting consumers. Successful business strategy to integrate these technologies can lead to market leadership in this new industry. Captivating consumers is a key determinant of success, and offering lower electricity prices a necessary condition. For such offering to be feasible, markets need to be more efficient, as smart microgrids are proving to be. Consequently, there came the interest to see how new local electricity markets could be set up, while taking advantage of decentralization. A peer-to-peer, auction-based, local energy market was idealized and various simulations of were ran with differing levels of participants and structure, to understand the impact on the price of electricity achieved by the market. Market size and structure were both shown to affect price at different magnitudes, suggesting an ideal setup of 25-40 participants with generation capabilities over 60% of demand. Further analysis was undertaken to understand the impact of smart meters and Blockchain integration in such a market. Afterwards, conclusions were compiled and recommendations provided for how to approach new practical implementations.Esta dissertação teve como objetivo avaliar o impacto de inovadoras soluções de mercados inteligentes e tecnologia Blockchain em mercados locais de energia. Tendencias apontam para que o futuro das energias renovaveis passe por uma maior prevalencia de paineis fotovoltaicos domesticos. As sinergias entre as atuais dinamicas em mercados eletricos e o uso da Blockchain em mercados inteligentes parecem claras, podendo ser aproveitaveis para integrar novos perfis de consumo e conectar consumidores. Sendo um novo segmento, estratégias de mercado bem conseguidas serão essencias para ganhar posição, e a capacidade de angariar consumidores será um indicador crucial de sucesso. Para tal, os mercados têm que ser mais eficientes, algo que se tem revelado factual em casos de micro sistemas. Assim, criou-se o interesse de perceber como desenhar e implementar mercados localizados de energia que beneficiem desta tendencia de desintermediação. Para tal, um mercado interativo à base de leilões de eletricidade entre consumidores foi idealizado. Posteriormente, este foi simulado repetidamente, com diferentes dimensões e estruturas, a fim de perceber o seu impacto nos preços médios alcançados. Foi mostrado que tamanho e composição afetam os preços em magnitudes diferentes, sugerindo uma dimensão ideal de 25-40 participantes, com capacidades de autogeração superiores a 60%. Análises posteriors foram desenvolvidas de modo substantive, para avaliar o impacto de contadores eletricos inteligentes e integração da Blockchain neste tipo de mercado. Finalmente, conclusões foram reunidas e transformadas em recomendações para futuras implementações práticas