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Chapter 4: Conceptual Approach 

4.1 Research Design 

 
This  thesis  implementation  does  not  integrate  financial  data or operational  data  from  systems  like 
SCADA or data from smart meters, but instead focuses on building a demo system that illustrates the 
potential  functionalities  and  benefits  of  such  an  approach.  The  research  design  details  the 
technologies used, the rationale behind their selection, and the expected outcomes  from testing the 
system within the Optimistic Ethereum environment. 
 
Research  Scope  and  Objectives:  The  core  objective  of  this  research  is  to  develop  a  conceptual 
prototype  that  automates  the  creation,  management,  and  trading  of  VPPAs  using  blockchain 
technology.  This  system  aims  to  showcase  the  benefits  of  decentralization,  transparency,  and 
automation in energy trading without delving into complex integrations with financial or operational 
data. By developing a demonstrative model, the project provides insights into how blockchain can be 
used  to  streamline  renewable  energy  agreements  and  explores  the  scalability  and  security  aspects 
within a Layer-2 environment. 
 
Technology and Design Choices: The smart contracts for this project were developed using Solidity 
version  0.5.16,  which  was the prevalent version at the time of  initial development. Solidity 0.5.16 
was  chosen  because  it  was  widely  adopted  and  stable,  offering  essential  security  features  such  as 
improved  function  visibility,  stricter  type  checks,  and  better  error  handling.  These  features  were 
critical in ensuring the robustness of the contracts, particularly given the financial nature of VPPAs. 
Additionally, using Solidity >0.5.x (general versions of > 0.5.x) allowed compatibility with various 
Ethereum development tools, facilitating a smoother development and testing process [44]. 
The project utilizes Optimistic Ethereum as the Layer-2 solution for its scalability benefits. Optimistic 
Ethereum enhances transaction throughput and reduces costs by processing transactions off-chain and 
settling them on the Ethereum mainnet after a dispute period. This choice was made to demonstrate 
how Layer-2 solutions can effectively scale energy trading platforms, making them more accessible 
and efficient. The smart contracts are modular, designed to handle producer and buyer registrations, 
VPPA  creation  and  management,  and  energy  trading  functions,  all  while  ensuring  a  secure  and 
transparent environment [45]. 
 
Conceptual  Demonstration  and  Expected  Outcomes:  This  prototype  is  intended  to  show  how 
blockchain-based  systems  can  simplify  the  VPPA  process  by  automating  contract  execution, 
providing  decentralized verification, and offering  transparent energy accounting. By  deploying  the 
smart  contracts  on  the  Optimistic  Ethereum  testnet,  the  project  aims  to  validate  the  technical 
feasibility of this approach without needing to simulate real-world financial transactions or integrate 
external  data  sources.  This  conceptual  model  serves  as  a  foundational  demonstration  of  how 
blockchain can optimize the VPPA process, highlighting potential pathways for future enhancements.