Εφαρμογή των αλυσίδων συστοιχιών στην ενίσχυση της αποδοτικότητας και της διαφάνειας στον τομέα της διαχείρισης ενέργειας

Abstract

In the present doctoral dissertation, the transformative potential of blockchain technology and smart contracts in the energy sector is examined, with an emphasis on the management and trading of Renewable Energy Certificates (RECs). Through a combination of theoretical and empirical approaches, an integrated framework for theincorporation of distributed ledger technologies into energy markets is developed, aiming to enhance transparency, traceability, and operational efficiency. In the theoretical part, a systematic review of the evolution of blockchain architectures, consensus algorithms, and smart contract mechanisms is conducted, highlighting their main advantages as well as their existing limitations. At the same time, a structured categorization of the literature is performed in the fields of Energy Market and Regulations (EMnR), Energy Management and Operations (EMnO), and Business Models and Applications (BMnA), illustrating the wide range of smart contract applications in energy production, distribution, and certification. Furthermore, through a SWOT analysis, the strengths, weaknesses, opportunities, and threats accompanying the adoption of blockchain in the energy sector are identified, providing a strategic perspective for its future development.In the experimental part of the dissertation, a comparative evaluation of two leading blockchain platforms, Solana and Ethereum, was conducted through the design and implementation of two decentralized applications (DApps) for the issuance, transfer, and verification of RECs. The experimental analysis focused on key performance indi-cators such as transaction duration, cost efficiency, and computational performance, revealing that Solana offers significantly lower latency and transaction costs, whereas Ethereum demonstrates superior security, regulatory maturity, and ecosystem stability. The findings substantiate that both platforms present distinct advantages — Solana being more suitable for high-frequency and low-cost applications, while Ethereumis preferable for regulatory-compliant and operationally complex ecosystems. Overall, the findings indicate that blockchain technology can constitute a robust foundation for a sustainable and decentralized model of energy governance, enhancing trust, operational efficiency, and transparency across the energy value chain. By integrating theoretical insight with practical implementation, the research makes a substantial contribution to the ongoing discourse on the digital transformation of the energy sector, positioning blockchain as a key enabler of the green transition and the emerging digital energy economy.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνώνται οι µετασχηµατιστικές δυνατότητες της τεχνολογίας blockchain και των έξυπνων συµβολαίων στον τοµέα της ενέργειας, µε έµφαση στη διαχείριση και εµπορία Πιστοποιητικών Ανανεώσιµης Ενέργειας (Renewable EnergyCertificates - RECs). Μέσα από έναν συνδυασµό ϑεωρητικής και εµπειρικής προσέγγισης,αναπτύσσεται ένα ολοκληρωµένο πλαίσιο ενσωµάτωσης των κατανεµηµένων τεχνολογιών καθολικού στις αγορές ενέργειας, µε στόχο την ενίσχυση της διαφάνειας, της ανιχνευσιµότητας και της λειτουργικής αποδοτικότητας. Στο ϑεωρητικό µέρος της διατριβής πραγµατοποιείται συστηµατική ανασκόπηση της εξέλιξης των αρχιτεκτονικών blockchain, των αλγορίθµων συναίνεσης και των µηχανισµών έξυπνων συµβολαίων, µε ανάδειξη τόσο των ϐασικών πλεονεκτηµάτων όσο και των υφιστάµενων αδυναµιών τους. Παράλληλα, υλοποιείται δοµηµένη κατηγοριοποίηση της ϐιϐλιογραφίας στους τοµείς Energy Market and Regulations (EMnR), Energy Management and Operations (EMnO) και Business Models and Applications (BMnA), αναδεικνύοντας το εύρος εφαρµογών των έξυπνων συµβολαίων στην παραγωγή, τη διανοµή και την πιστο-ποίηση ενέργειας. Επιπλέον, µέσω ανάλυσης SWOT, αποτυπώνονται τα πλεονεκτήµατα, οι αδυναµίες, οι ευκαιρίες και οι απειλές που συνοδεύουν την υιοθέτηση της τεχνολογίας blockchain στον ενεργειακό τοµέα, παρέχοντας µια στρατηγική οπτική για τη µελλοντική του ανάπτυξη. Στο πειραµατικό µέρος της διατριβής πραγµατοποιείται συγκριτική αξιολόγηση δύο κορυφαίων πλατφορµών blockchain, των Solana και Ethereum, µέσω της ανάπτυξης δύο αποκεντρωµένων εφαρµογών (DApps) για την έκδοση, µεταβίβαση και επαλήθευση RECs. Η πειραµατική ανάλυση επικεντρώνεται σε κρίσιµους δείκτες απόδοσης, όπως η χρονική καθυστέρηση συναλλαγών, το κόστος εκτέλεσης και η υπολογιστική επίδοση. Τα αποτελέσµατα καταδεικνύουν ότι το Solana προσφέρει σηµαντικά χαµηλότερη καθυστέρηση καιµειωµένο κόστος συναλλαγών, ενώ το Ethereum υπερέχει ως προς την ασφάλεια, τη ϑεσµική ωριµότητα και τη σταθερότητα του οικοσυστήµατος. Τα ευρήµατα τεκµηριώνουν ότι οι δύο πλατφόρµες παρουσιάζουν διακριτά πλεονεκτήµατα : το Solana είναι καταλληλότερογια εφαρµογές υψηλής συχνότητας και χαµηλού κόστους, ενώ το Ethereum εξυπηρετεί αποτελεσµατικότερα ϱυθµιστικά ώριµες και επιχειρησιακά σύνθετες εφαρµογές. Συνοψίζοντας, η παρούσα µελέτη καταδεικνύει ότι η τεχνολογία blockchain δύναται να αποτελέσει τη ϐάση για ένα ϐιώσιµο και αποκεντρωµένο µοντέλο ενεργειακής διακυβέρνησης, ενισχύοντας την εµπιστοσύνη, τη διαφάνεια και τη λειτουργική αποδοτικότητα σεολόκληρη την ενεργειακή αλυσίδα. Μέσω της σύνθεσης ϑεωρητικής γνώσης και πρακτικής εφαρµογής, η έρευνα συµβάλλει ουσιαστικά στον επιστηµονικό διάλογο για τον ψηφιακό µετασχηµατισµό του ενεργειακού τοµέα, αναδεικνύοντας την τεχνολογία blockchain ως καθοριστικό εργαλείο της πράσινης µετάβασης και της αναδυόµενης ψηφιακής ενεργειακής οικονοµίας.