Georges-Olivier Reymond

هل كنت تعلم أن يومًا غائمًا واحدًا يمكن أن يؤثر في إمدادات الطاقة لملايين الأشخاص الذين يعتمدون على الطاقة الشمسية؟ لقد جلب الانتقال إلى الطاقة المتجددة فوائد كبيرة وأدخل تعقيدات جديدة. تعتبر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، التي أصبحت الآن مركزية في استراتيجيات الطاقة العالمية، متغيرة بطبيعتها. على عكس توليد الطاقة المعتمد على الوقود الأحفوري، تعتمد هذه المصادر المتجددة على الظروف الجوية، مما يجعل من الصعب التنبؤ بها بدقة. تخلق هذه المتغيرات تحديات لمشغلي الشبكات الذين يتحملون مسؤولية موازنة العرض والطلب.

في الوقت ذاته، تسهم أنماط الاستهلاك المتغيرة في تعقيد إدارة الطاقة بصورة أكبر. فقد أدت الزيادة في استخدام الكهرباء في القطاعات الصناعية والمنازل، نتيجة اعتماد تقنيات مثل مضخات الحرارة والأجهزة الذكية والمركبات الكهربائية (EVs)، إلى ظهور ديناميكيات جديدة في طلب الكهرباء. على سبيل المثال، على الرغم من أن المركبات الكهربائية تشكل نسبة متزايدة من استهلاك الطاقة، فإن أنماط شحنها تكون غير متوقعة، حيث تختلف وفقًا لسلوك المستخدم والموقع والوقت من اليوم.

تتطلب هذه التغييرات أدوات متطورة للتنبؤ والتحسين، وقادرة على مراعاة مجموعة واسعة من المتغيرات والترابطات. أنظمة الحوسبة التقليدية، التي خدمت صناعة الطاقة لعقود، تواجه صعوبات في تلبية هذه الاحتياجات. بينما تقدم الحوسبة الكمومية نهجًا مبتكرًا لمعالجة هذه التحديات على نطاق واسع.

تجاوز حدود الحوسبة التقليدية

تعمل الحوسبة التقليدية على منطق ثنائي، معتمدة على المعالجة التسلسلية لحل المشكلات. وعلى الرغم من فعاليتها في العديد من التطبيقات، فإن هذه الأنظمة تواجه قيودًا جوهرية في التعامل مع التعقيد الأسي للأنظمة الحديثة للطاقة.

يتطلب دمج الطاقة المتجددة، على سبيل المثال، خوارزميات قادرة على تحليل توقعات الطقس، وديناميكيات الشبكة، وأنماط الاستهلاك التاريخية بشكل متزامن للتنبؤ بالعروض والطلب. وبالمثل، يتضمن تحسين عمليات الشبكة أو تخطيط نشر تخزين الطاقة حل مشكلات متعددة المتغيرات ومتداخلة في الوقت الحقيقي، وهي مهمة تتجاوز القدرات التقليدية.

تمثل الحوسبة الكمومية تحولًا جذريًا في النموذج. من خلال استخدام بتات الكم أو الكيوبتات، التي يمكن أن تكون في حالات متعددة في آنٍ واحد، تتميز الحواسيب الكمومية بقدرتها على معالجة حسابات معقدة وكبيرة النطاق. وهذا يمكنها من التعامل مع مجموعات بيانات ضخمة، واستكشاف مجموعة واسعة من الحلول الممكنة في الوقت نفسه، مما يؤدي إلى الوصول إلى نتائج مثالية بسرعة أكبر مقارنة بالأنظمة التقليدية.

فتح إمكانات جديدة مع الحوسبة الكمومية

تمتلك الحوسبة الكمومية القدرة على تحويل التنبؤ بالطاقة والتحسين من خلال توفير قوة حسابية ومرونة غير مسبوقة. ويمكن تطبيق قدراتها عبر ثلاثة مجالات رئيسية توضح إمكانات الحوسبة الكمومية في معالجة التحديات النظامية للطاقة، مما يمكّن من إنشاء أنظمة طاقة أكثر ذكاءً ومرونة واستدامة:

1- تنبؤ الطاقة المتجددة

يمكن أن تعزز الخوارزميات الكمومية دقة التنبؤات المتعلقة بالطاقة المتجددة من خلال دمج البيانات من مصادر متنوعة، مثل: نماذج الطقس، وأجهزة الاستشعار البيئية، والاتجاهات التاريخية، على نطاق لا يمكن تحقيقه مع الأنظمة التقليدية. وتتيح هذه الدقة المحسّنة للمشغلين توقّع التقلبات في إنتاج الطاقة المتجددة بشكل أفضل وتكييف عمليات الشبكة وفقًا لذلك.

2- إدارة الشبكة المحسّنة

تتضمن إدارة الشبكة الفعالة تحقيق التوازن بين العرض والطلب مع تقليل الفاقد وتجنب الازدحام. ويمكن للحوسبة الكمومية تحسين هذه العمليات من خلال تحليل ظروف الشبكة بسرعة، وتحديد الاختناقات المحتملة، والتوصية بتعديلات فورية على توزيع الطاقة.

3- تخزين الطاقة واستجابة الطلب

مع تزايد دور أنظمة تخزين الطاقة في استقرار الشبكة، يمكن للحوسبة الكمومية تحسين نشرها واستخدامها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تعزز استراتيجيات استجابة الطلب، مما يضمن توافق استهلاك الطاقة مع توافرها لضمان تكامل سلس للطاقة المتجددة.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات

المصدر: World Economic Forum