Operateri elektroenergetskih mreža, kao što je National Grid u Velikoj Britaniji, suočavaju se sa sve većim izazovima zbog prelaska na neto nultu emisiju ugljenika. Tradicionalni modeli računanja i planiranja dostižu svoje granice, dok kvantno računarstvo nudi nove mogućnosti za rešavanje složenih problema u ovoj tranziciji.
Na Univerzitetu u Oksfordu, istraživačka grupa predvođena Ksiangiue Vang i autorom ovog teksta, nedavno je objavila rad u časopisu Joule koji istražuje kako kvantno računarstvo može doprineti optimizaciji elektroenergetskih mreža. Nacionalni Grid planira značajne investicije u infrastrukturu kako bi postigao dekarbonizaciju, uključujući obnovljive izvore energije, električna vozila (EV) i toplotne pumpe. Ove promene postavljaju izazove u planiranju i upravljanju mrežom, naročito zbog varijabilnosti obnovljivih izvora i povećane potražnje zbog elektrifikacije transporta i grejanja.
Kvantni računari, koji koriste kubite umesto klasičnih bitova, nude potencijal za rešavanje problema koji su trenutno neizvodivi za klasične računare. Kubiti, koristeći principe kvantne fizike, mogu predstaviti mnogo više informacija i izvoditi proračune koji su praktično nemogući za klasične sisteme. Iako veliki kvantni računari opšte namene još nisu dostupni, NISK (nizkošumni kvantni računari) već obećavaju značajna poboljšanja u kombinatornoj optimizaciji, što je ključno za planiranje elektroenergetskih mreža.
Gugl je 2019. godine demonstrirao kvantnu nadmoć rešavajući problem simulacije fizike u 200 sekundi, dok bi klasični računarima bilo potrebno 10.000 godina. Ova dostignuća pokreću tekuću trku u istraživanju i razvoju kvantnog računarstva. Kvantno računanje može poboljšati simulaciju i optimizaciju tokova električne energije, kao i ubrzati mašinsko učenje za bolje predviđanje i planiranje.
Za Nacionalni Grid i slične organizacije, kvantno računarstvo može omogućiti naprednije modele za planiranje mreže i upravljanje potražnjom, naročito u kontekstu integracije novih tehnologija i povećanja broja uređaja na mreži. Istraživači već razvijaju kvantne algoritme za ove svrhe, dok industrijske inicijative nastavljaju sa radom na implementaciji ovih tehnologija.
Iako je kvantno računarstvo u ranoj fazi, njegove mogućnosti za smanjenje energetske potrošnje su značajne. Guglova demonstracija kvantne nadmoći pokazuje da kvantni računari mogu značajno smanjiti potrošnju energije, što je važno s obzirom na potencijalnu zabrinutost oko energetske efikasnosti kvantnih sistema.
U budućnosti, integracija kvantnog računarstva u planiranje elektroenergetskih mreža može biti ključna za postizanje ciljeva neto nulte emisije i optimizaciju energetske infrastrukture. Kvantno računanje pruža novi put za napredak u rešavanju složenih problema koji su ključni za modernizaciju i dekarbonizaciju elektroenergetskih mreža.
