Kwantowa rewolucja w chińskiej energetyce nie jest jedynie laboratoryjnym eksperymentem. Po osiemnastomiesięcznym okresie testowym, w listopadzie 2024 roku oficjalnie oddano do użytku stację transformatorową w Hefei, w prowincji Anhui, która wykorzystuje dziesiątki kwantowych rozwiązań. Cel jest jasny: pokonać ograniczenia konwencjonalnych systemów, takie jak opóźnienia w monitorowaniu, niedokładności pomiarów, ryzyko dla bezpieczeństwa danych oraz ogromne obciążenia obliczeniowe, związane z analizą złożonych systemów energetycznych.
Kwantowe czujniki na straży
Jednym z kluczowych elementów wdrożonych w Hefei są zaawansowane czujniki kwantowe. Potrafią one monitorować nawet najmniejsze zmiany temperatury i wilgotności w pomieszczeniach rozdzielnic, a co najważniejsze – wykrywać słabe, częściowe wyładowania elektryczne. Te pozornie niegroźne zjawiska mogą z czasem uszkodzić sprzęt i doprowadzić do poważnych awarii, a nawet przerw w dostawach prądu.
Czytaj także: Naukowcy przełączają stany kwantowe, jakby to były programy w TV. Zdradzili, jak tego dokonali
Inny typ czujników kwantowych mierzy przepływ prądu w liniach energetycznych, co umożliwia znacznie szybsze lokalizowanie usterek. Naukowcy z Chin opracowali również systemy zdolne do wykrywania pęknięć w materiałach ferromagnetycznych, takich jak żelazo i kobalt, a także identyfikowania potencjalnych zagrożeń pożarowych. To krok milowy w prewencyjnym utrzymaniu sieci.
Precyzja pomiarów i bezpieczna komunikacja
Technologia kwantowa podnosi również poprzeczkę w zakresie dokładności pomiarów energii. W Hefei zastosowano oparty na diamencie kwantowy system precyzyjnego pomiaru, który jest w stanie wykrywać niezwykle małe zmiany prądu elektrycznego. Według raportów, technologia ta może zredukować błędy pomiarowe na stacji transformatorowej o ponad 500 000 kilowatogodzin rocznie. Oznacza to nie tylko lepszą dokładność monitorowania zużycia, ale także ułatwia operatorom sieci identyfikowanie rozbieżności między ilością przesyłanej lub zużywanej energii a tym, co rejestrują tradycyjne liczniki.
Kolejnym filarem kwantowej rewolucji jest bezpieczeństwo komunikacji. W obiekcie w Hefei zintegrowano kwantowe urządzenia szyfrujące z łączami światłowodowymi i systemami komunikacji 5G, wykorzystywanymi przez sieć energetyczną. Jak stwierdził Tian Teng, badacz z Anhui Electric Power Company: „Działanie to dowiodło, że technologia kwantowa nie jest ‘eksponatem’, lecz ‘twardym wsparciem’ dla zagwarantowania dostaw energii i promowania rozwoju”.
Stacja w Hefei wykorzystuje także potęgę obliczeń kwantowych do symulacji możliwych warunków operacyjnych w całej sieci energetycznej. Do tego celu służy Origin Wukong, chiński kwantowy komputer nadprzewodnikowy trzeciej generacji. Jego zdolności obliczeniowe pozwalają operatorom sieci na znacznie szybszą analizę złożonych stanów operacyjnych i poprawę ich zdolności do reagowania na zmieniające się warunki, minimalizując ryzyko przerw w dostawach.
Dlaczego Chiny stawiają na kwanty?
Za tym ambitnym projektem stoi nagląca potrzeba. Chiński system elektroenergetyczny, będący największym na świecie, zmaga się z wyzwaniem zarządzania ogromną i wciąż rosnącą siecią. W ostatnich latach kraj doświadczał niedoborów energii i przerw w dostawach, spowodowanych przez czynniki takie jak wysoki popyt, ograniczenia w dostawach węgla i ekstremalne upały. Kwantowa technologia jawi się jako niezawodne narzędzie do zapewnienia stabilności i odporności systemu.
Czytaj także: Amerykanie napisali historię. Po raz pierwszy zaobserwowali kwantowe fale ciepła w temperaturze pokojowej
Projekt w Hefei staje się modelem dla kolejnych wdrożeń w stacjach transformatorowych wyższego rzędu. Wiele produktów kwantowych opracowanych w Anhui jest już wdrażanych w całym kraju. Naukowcy nie ustają w pracach nad nowymi zastosowaniami – jednym z systemów w fazie rozwoju jest ten zaprojektowany do wcześniejszego wykrywania wycieków gazu, spowodowanych wadami sprzętu, przewyższając możliwości konwencjonalnych technologii.
Jeśli technologia kwantowa okaże się skuteczna na większą skalę, kwantowe czujniki i obliczenia mogą stać się kolejną, niezbędną warstwą infrastruktury, służącą do monitorowania chińskiej sieci energetycznej, wykrywania problemów zanim przerodzą się w awarie i znaczącego poprawiania bezpieczeństwa jej komunikacji. To prawdziwy skok w przyszłość energetyki.
