Integrating granular certificates into an established renewable energy certificate registry system: Software requirements, challenges and potential solutions

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Science | Master's thesis

Authors

Date

2025-12-09

Department

Major/Subject

Software and Service Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Computer, Communication and Information Sciences
Master's Programme in Computer, Communication and Information Sciences
Master's Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

88

Series

Abstract

The global transition toward renewable energy necessitates transparent tracking mechanisms, traditionally provided by energy attribute certificates (EACs). Conventional EAC systems often operate with coarse temporal resolutions, such as monthly production periods, which can create mismatches between renewable energy production and consumption. Granular certificates (GCs) address this by certifying energy production at finer intervals, for example, hourly, enabling more accurate matching of consumption and production. Integrating GCs into existing EAC-based registry systems, however, presents technical and architectural challenges due to substantially increased data volumes. This thesis examines how GCs can be integrated into an established renewable energy certificate registry system by identifying key challenges, software requirements and viable design solutions. The research applies a design science research approach, combining a literature review with an empirical study based on thematic semi-structured interviews with nine industry experts. The process includes problem identification, requirements definition, iterative design and development, demonstration and evaluation, and communication of results. The study identifies several architecturally significant requirements (ASRs) introduced by these changes: Performance and Scalability to manage high-frequency data flows; Usability to present granular data clearly without causing information overload; and Storage and Compliance to ensure structured archiving and regulatory adherence. The findings indicate that incremental adoption, allowing GCs to coexist with traditional certificates such as Guarantees of Origin, is the most feasible integration strategy. Designed artifacts include software models and user interface sketches that emphasize automation of meter data processing, certificate issuance, and consumption-based selection and cancellation of GCs, complemented by aggregated dashboards. This thesis provides practical insights for implementing high-granularity energy certificates in mature registry platforms, highlighting critical ASRs and demonstrating that automation and effective UI design are essential for viable operation.

Uusiutuvan energian globaali murros edellyttää läpinäkyviä seurantamekanismeja, joista keskeisimpiä ovat alkuperätakuujärjestelmät. Nykypäivänä tavanomaiset alkuperätakuujärjestelmät toimivat usein karkealla ajallisella tarkkuudella, kuten kuukausitasolla, mikä voi johtaa uusiutuvan energian tuotannon ja kulutuksen epäsuhtiin. Rakeiset sertifikaatit tai alkuperätakuut pyrkivät ratkaisemaan tämän ongelman todentamalla energiantuotantoa tarkemmilla, esimerkiksi tuntikohtaisilla jaksoilla, mahdollistaen täsmällisemmän kulutuksen ja tuotannon yhteensovittamisen. Rakeisten sertifikaattien integrointi olemassa oleviin alkuperätakuu rekisterijärjestelmiin tuo kuitenkin mukanaan merkittäviä teknisiä ja arkkitehtuurillisia haasteita kasvavan datamäärän vuoksi. Tämä tutkielma tarkastelee, miten rakeiset sertifikaatit voidaan integroida vakiintuneeseen uusiutuvan energian sertifikaattirekisteriin, ja tutkii tähän liittyviä keskeisiä haasteita, ohjelmistovaatimuksia sekä mahdollisia suunnitteluratkaisuja. Tutkimus hyödyntää suunnittelutieteellisen tutkimuksen lähestymistapaa, joka yhdistää kirjallisuuskatsauksen ja empiirisen tutkimuksen. Aineisto kerättiin yhdeksän alan asiantuntijan teemahaastatteluilla ja analysoitiin vaatimusten ja suunnittelunäkökulmien tunnistamiseksi. Tutkimusprosessi sisälsi ongelman määrittelyn, vaatimusten analyysin, iteratiivisen suunnittelun ja kehityksen, demonstraation ja arvioinnin sekä tulosten raportoinnin. Tutkimus tunnistaa useita arkkitehtuurillisesti merkittäviä vaatimuksia, joita muutokset rekisterijärjestelmään tuovat: järjestelmän suorituskyky ja skaalautuvuus suurten datavirtojen hallintaan; järjestelmän käytettävyys, jotta tarkka data voidaan esittää selkeästi ilman informaatiotulvaa; sekä datan varastointi ja arkistointi, jotta käytänteet noudattaisivat regulaatioita. Tulokset osoittavat, että vaiheittainen käyttöönotto, jossa rakeiset sertifikaatit voisivat toimia rinnakkain perinteisten alkuperätakuiden kanssa, on toteuttamiskelpoisin strategia. Suunnitellut artefaktit sisältävät ohjelmistomalleja ja käyttöliittymäluonnoksia, jotka korostavat mittaridatan käsittelyn, alkuperätakuiden myöntämisen sekä kulutukseen perustuvan rakeisten sertifikaattien valintalogiikan ja peruutusten automatisointia, täydennettynä rakeisten sertifikaattien koontinäkymillä. Tutkielma tarjoaa käytännöllisiä näkökulmia rakeisten sertifikaattien toteuttamiseen vakiintuneissa rekisterialustoissa, korostaen kriittisiä arkkitehtuurisia vaatimuksia ja osoittaen, että automaatio ja hyvä käyttöliittymäsuunnittelu ovat keskeisiä toimivan kokonaisuuden saavuttamisessa.

Description

Supervisor

Vanhanen, Jari-Pekka

Thesis advisor

Kauppi, Joel

Keywords

granular certificates, energy attribute certificates, certificate registry systems, architecturally significant requirements, design science research, scalability

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202601221871

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI