Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης
Η Κίνα σχεδιάζει να επεκτείνει την εφαρμογή κβαντικών τεχνολογιών – συμπεριλαμβανομένων αισθητήρων ακριβείας και προσομοιώσεων υπολογιστών – σε όλο το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας για να βοηθήσει στην πρόληψη των διακοπών ρεύματος.
Η προσπάθεια έρχεται μετά από μια επιτυχημένη δοκιμή σε έναν υποσταθμό στο Hefei, στην επαρχία Anhui.
Κατά τη διάρκεια της 18μηνης δοκιμής, χρησιμοποιήθηκε κβαντική τεχνολογία για την ταχεία ανίχνευση και διάγνωση ελαττωμάτων και σφαλμάτων εξοπλισμού στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, σύμφωνα με έκθεση που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη από την κρατική εφημερίδα People’s Daily.
Η κβαντική τεχνολογία αξιοποιεί τη φυσική που διέπει τα μεμονωμένα άτομα, στην οποία τα άτομα υπάρχουν σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα μέχρι να μετρηθούν, ένα φαινόμενο γνωστό ως «υπέρθεση».
Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση, τον υπολογισμό και την επικοινωνία δεδομένων με ποικίλους τρόπους. Ενώ οι εφαρμογη του μόλις αρχίζει να μεταβαίνει από τα ερευνητικά εργαστήρια στον πραγματικό κόσμο, μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα, ιδίως όσον αφορά την ακρίβεια, την ταχύτητα και την ασφάλεια. «Η λειτουργία απέδειξε ότι η κβαντική τεχνολογία δεν αποτελεί “έκθεμα”, αλλά “ακλόνητη υποστήριξη” για την εγγύηση της παροχής ενέργειας και την προώθηση της ανάπτυξης», δήλωσε ο Tian Teng, ερευνητής της Anhui Electric Power Company, σύμφωνα με το δημοσίευμα.
Η πρώτη στο είδος της εγκατάσταση, η οποία τέθηκε επίσημα σε λειτουργία τον Νοέμβριο του 2024, έχει αναπτύξει και εφαρμόσει δεκάδες κβαντικές λύσεις που καλύπτουν τρεις τομείς: μέτρηση, επικοινωνία και πληροφορική. Η δημοσίευση περιγραφει το έργο ως «ορόσημο στην ενσωμάτωση του νέου τύπου δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με την πρωτοποριακή κβαντική τεχνολογία», που αντιπροσωπεύει την πρώτη συστηματική εφαρμογή της κβαντικής τεχνολογίας στη μηχανική δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας.
Πολλά άλλα κβαντικά προϊόντα έχουν ήδη αναπτυχθεί σε όλη την περιφέρεια Anhui και σταδιακά εφαρμόζονται σε εθνικό επίπεδο, σύμφωνα με την έκθεση, η οποία αποκάλυψε ότι οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από το έργο Hefei θα χρησιμοποιηθούν για την ενημέρωση παρόμοιων έργων επίδειξης σε υποσταθμούς υψηλότερου επιπέδου.
Στο δωμάτιο διανομής του υποσταθμού, όπου ηλεκτρικό ρεύμα υψηλής τάσης διανέμεται μέσω του συστήματος, ένας εξειδικευμένος κβαντικός αισθητήρας παρακολουθεί τις ελάχιστες αλλαγές στη θερμοκρασία και την υγρασία σε πραγματικό χρόνο. Το πιο σημαντικό είναι ότι μπορεί επίσης να ανιχνεύσει ασθενείς μερικές ηλεκτρικές εκκενώσεις, ένα συνηθισμένο σφάλμα που μπορεί να προκαλέσει ζημιά στον εξοπλισμό και διακοπές στο δίκτυο.
Επιπλέον, χρησιμοποιείται ένα διαφορετικό είδος κβαντικού αισθητήρα για την παρακολούθηση της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που διοχετεύεται μέσω των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, εντοπίζοντας γρήγορα τις θέσεις των βλαβών. Η κβαντική τεχνολογία εφαρμόζεται επίσης για τον εντοπισμό ρωγμών σε σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος και το κοβάλτιο, καθώς και για τον εντοπισμό κινδύνων πυρκαγιάς.
Πέρα από τις φυσικές επιθεωρήσεις, η εγκατάσταση έχει ενσωματώσει συσκευές κβαντικής κρυπτογράφησης στις οπτικές ίνες και στις επικοινωνίες 5G του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας για να τις κάνει πιο ασφαλείς. Η εγκατάσταση χρησιμοποιεί κβαντική υπολογιστική για να μοντελοποιήσει τις πιθανές λειτουργικές καταστάσεις του δικτύου, βασιζόμενη στον Origin Wukong – τον υπεραγώγιμο κβαντικό υπολογιστή τρίτης γενιάς της Κίνας – για προσομοίωση και επαλήθευση.
Αυτή η σημαντική ανακάλυψη «αναμένεται να ενισχύσει περαιτέρω την ικανότητα του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας για ανάλυση και υπολογισμούς σε πραγματικό χρόνο», ανέφερε ο Tian.
Ο Tian σημείωσε ότι τα συμβατικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας περιορίζονται από προβλήματα, όπως η ανακριβής και καθυστερημένη παρακολούθηση εξοπλισμού, η αδύναμη ασφάλεια των δεδομένων και τα υπολογιστικά σημεία συμφόρησης.
Για παράδειγμα, οι παραδοσιακοί υποσταθμοί συχνά υποφέρουν από αποκλίσεις μεταξύ της ηλεκτρικής ενέργειας που πραγματικά μεταδίδεται ή καταναλώνεται και των αριθμών που καταγράφονται από τις συσκευές μέτρησης.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια τεχνολογία μέτρησης κβαντικής ακρίβειας με βάση το διαμάντι, ικανή να ανιχνεύει μικροσκοπικές διακυμάνσεις στο ρεύμα. Σύμφωνα με την έκθεση, εκτιμάται ότι αυτή η τεχνολογία επιτρέπει στον υποσταθμό να μειώσει τα σφάλματα μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας κατά περισσότερες από 500.000 κιλοβατώρες ετησίως, βελτιώνοντας σημαντικά τόσο την αξιοπιστία όσο και την αποδοτικότητα.
Οι ερευνητές συνεχίζουν να επαναλαμβάνουν και να αναπτύσσουν νέες κβαντικές εφαρμογές, όπως ένα εργαλείο για την ανίχνευση διαρροών αερίου που προκαλούνται από ελαττώματα εξοπλισμού πολύ νωρίτερα από την συμβατική τεχνολογία.
Τμήματα της Κίνας, του μεγαλύτερου παραγωγού ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο, επλήγησαν από ελλείψεις και διακοπές ρεύματος το 2020, το 2021 και το 2022. Αυτά τα προβλήματα προκλήθηκαν από διάφορους παράγοντες, όπως η υψηλή ζήτηση, οι περιορισμοί στην προσφορά άνθρακα και οι υψηλές θερμοκρασίες.
Πηγή: South China Morning Post