The price of guaranteed execution: automated market making versus bilateral peer-to-peer matching in a network-constrained local electricity market
Este artículo demuestra, mediante la cosimulación en un alimentador de baja tensión del mundo real, que los creadores de mercado automatizados (AMM) superan significativamente al emparejamiento bilateral entre pares (P2P) en los mercados locales de electricidad al ofrecer hasta un 27% más de bienestar para el prosumidor y reducir drásticamente la complejidad de la liquidación, particularmente cuando las restricciones de red limitan la disponibilidad de contrapartes.
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En los rincones silenciosos de nuestras redes eléctricas, un nuevo tipo de economía de vecindario está intentando echar raíces. En lugar de que cada hogar simplemente compre energía a una compañía de servicios públicos distante y le venda el excedente, los vecinos están comenzando a intercambiar electricidad directamente entre sí. Este concepto, conocido como comercio entre pares (peer-to-peer), promete un sistema energético más eficiente y local. Sin embargo, se enfrenta a un problema práctico y persistente: el tiempo. En una tarde soleada, un vecindario lleno de paneles solares podría estar produciendo energía extra exactamente al mismo tiempo. Si todos venden a la vez, no queda nadie para comprar. El mercado se estanca porque los socios necesarios simplemente no existen. Para resolver esto, algunos investigadores han propuesto tomar prestada una herramienta del mundo de las finanzas digitales llamada creador de mercado automatizado (automated market maker). Piense en esto no como una persona, sino como una máquina expendedora inteligente y siempre abierta que está lista para comprar o vender energía siempre que un vecino la necesite, asegurando que un intercambio pueda ocurrir incluso cuando no haya otro vecino disponible. La gran pregunta siempre ha sido si esta máquina es realmente mejor que esperar a una coincidencia humana, o si simplemente añade un costo innecesario.
Un equipo de investigadores de Colombia se propuso responder a esto construyendo un gemelo digital detallado de un vecindario real. No se limitaron a suponer cómo se comportarían estos sistemas; simularon un año completo de vida en un alimentador eléctrico de baja tensión, un tipo específico de línea de potencia local que sirve a 118 hogares equipados con paneles solares y baterías. Crearon cuatro escenarios diferentes para probar. En el primero, los vecinos no comerciaban nada y simplemente compraban o vendían a la red principal. En el segundo, los vecinos intentaban comerciar directamente entre sí, pero si no encontraban un socio, el intercambio fallaba y sus baterías quedaban inactivas. En el tercero, intentaban el mismo comercio directo, pero esta vez permitieron que las baterías del vecindario participaran activamente en la búsqueda de un socio. Finalmente, probaron el creador de mercado automatizado, un sistema respaldado por esas mismas baterías, que estaba listo para comerciar instantáneamente sin necesidad de encontrar un socio específico.
Los resultados revelaron un ganador claro, pero también un costo sorprendente. El creador de mercado automatizado entregó significativamente más valor al vecindario que los métodos de comercio directo. Específicamente, generó un veinte por ciento más de beneficio anual para los propietarios de viviendas que la mejor versión del comercio directo, donde las baterías intentaban activamente encontrar socios. Al compararlo con una versión donde las baterías no hacían nada, la ventaja aumentó al veintisiete por ciento. Este beneficio no fue un golpe de suerte pasajero; creció constantemente a medida que el vecindario se volvía más concurrido con paneles solares y la probabilidad de encontrar un socio de comercio disminuía. En los peores escenarios, donde no había vecinos disponibles para comerciar en absoluto, el sistema automatizado proporcionó casi el doble de beneficio que el enfoque de comercio directo. Funcionó porque no esperó una coincidencia; simplemente ejecutó el intercambio.
Sin embargo, esta ejecución garantizada tuvo un precio, y los investigadores midieron exactamente cuál era ese precio. El sistema automatizado no siempre atendió cada solicitud. Debido a que la batería que respalda el sistema tiene una capacidad limitada, solo pudo satisfacer plenamente las necesidades del vecindario en aproximadamente el cuarenta y tres por ciento de los intervalos de comercio activo. En los otros momentos, tuvo que racionar la energía, sirviendo solo una parte de lo solicitado. Este racionamiento ocurrió con mayor frecuencia precisamente cuando más se necesitaba: durante los momentos en que no había otros vecinos disponibles para comerciar. Además, el sistema automatizado causó un pequeño cambio en el precio de la electricidad, un impacto promedio del 2.6 por ciento, aunque nunca llevó los precios fuera de los límites seguros establecidos por las tarifas de la empresa de servicios públicos local.
Quizás el descubrimiento más inesperado no fue sobre el precio o la energía, sino sobre el papeleo. Los investigadores encontraron que los dos sistemas diferían enormemente en cuántas transacciones individuales requerían para liquidar el mercado. El método de comercio directo, donde los vecinos se emparejan uno por uno, requería aproximadamente setenta y siete liquidaciones separadas para cada intervalo de comercio activo. El creador de mercado automatizado, por el contrario, manejó el mismo volumen con solo dos liquidaciones. Esto creó una diferencia masiva en la eficiencia: el sistema automatizado podía absorber costos de liquidación cuarenta y nueve veces más altos que el método de comercio directo antes de que esos costos consumieran todo el beneficio. En un mundo donde cada transacción puede conllevar una tarifa, esta diferencia sugiere que el comercio directo podría ser demasiado costoso para escalar, mientras que el enfoque automatizado sigue siendo viable.
El estudio también corrigió un malentendido común sobre cómo funcionan estos mercados. Los investigadores sospechaban inicialmente que el éxito del sistema automatizado se debía simplemente a que tenía acceso a baterías mientras que el sistema de comercio directo no las tenía. Para probar esto, añadieron las baterías al sistema de comercio directo y las dejaron pujar por intercambios tal como lo hacían los vecinos. Incluso con los mismos recursos físicos, el sistema automatizado seguía ganando por un veinte por ciento. Esto demostró que la ventaja provenía del método de emparejamiento en sí, no solo de la presencia de equipo adicional. Además, los investigadores descubrieron que hacer el vecindario más grande no ayudaba al método de comercio directo. Incluso a medida que más personas se unían y las posibilidades de encontrar un socio teóricamente mejoraban, la ventaja del sistema automatizado solo se ensanchaba.
En última instancia, la investigación muestra que para que los mercados eléctricos locales funcionen de manera confiable, especialmente cuando todos sus paneles solares están produciendo al mismo tiempo, un sistema que garantiza un intercambio es superior a uno que depende de encontrar un socio. El creador de mercado automatizado logra esto asumiendo el riesgo de mantener el inventario, un rol que requiere una pequeña tarifa para mantener el sistema funcionando de manera justa. Si bien el sistema no resuelve todos los problemas y debe racionar la energía en ocasiones, proporciona una forma robusta, eficiente y escalable para que los vecinos intercambien energía sin quedarse atrapados en un punto muerto. El estudio concluye que el costo de la ejecución garantizada es real, pero es un precio que vale la pena pagar para mantener la red local en movimiento cuando el sol brilla y los vecinos están vendiendo todos a la vez.
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