Computación cuántica: potenciando la eficiencia y resiliencia de las redes eléctricas

La transformación digital del sector energético está generando una avalancha de datos sin precedentes. Cada día, las redes eléctricas producen cientos de terabytes de información, un volumen que crece exponencialmente con la integración de fuentes de energía renovable, vehículos eléctricos y otros recursos energéticos distribuidos. Este tsunami de datos plantea un desafío: ¿cómo podemos gestionar y analizar eficazmente toda esta información para optimizar el funcionamiento de un sistema cada vez más complejo?

Los sistemas informáticos tradicionales tienen capacidad para procesar grandes cantidades de datos, pero estamos en un momento crucial de transición energética que requiere soluciones más avanzadas. La computación cuántica, con su mayor potencia de cálculo, promete transformar la forma en que gestionamos nuestras redes eléctricas al abordar problemas que serían imposibles de resolver para los ordenadores convencionales.

La velocidad que ofrece esta tecnología para analizar a gran escala el flujo energético de las redes se perfila como una solución indispensable para optimizar el sector energético. Pero, ¿cuál es el verdadero potencial de la computación cuántica para revolucionar la forma en que gestionamos, distribuimos y consumimos la energía? Sigue leyendo y te lo contamos.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es una tecnología que aprovecha los principios de la mecánica cuántica para realizar cálculos . A diferencia de lo que hacen los ordenadores tradicionales, que utilizan bits para almacenar y procesar información, las computadoras cuánticas emplean qubits. ¿Y cuál es la diferencia entre estos términos informáticos que, a priori , pueden parecer tan complejos? 

Mientras que los bits son la unidad básica de información en la computación clásica y pueden estar en estado 0 o 1, los qubits son capaces de existir en múltiples estados al mismo tiempo, lo que quiere decir que los 0 y 1 del código binario pueden superponerse o actuar de modo simultáneo. Esto permite a las computadoras cuánticas resolver problemas complejos de manera mucho más eficiente que las computadoras clásicas.

¿Y qué quiere decir esto? Es mucho más sencillo de lo que parece. Imagínate que tienes que encontrar un párrafo exacto dentro de un libro específico en una biblioteca. Si utilizáramos un ordenador clásico, este revisaría cada libro uno por uno, mientras que un ordenador con capacidad cuántica sería capaz de revisar todos los libros simultáneamente, encontrando el ejemplar correcto en mucho menos tiempo.

Esta capacidad de explorar múltiples soluciones al mismo tiempo es lo que la hace tan prometedora para la gestión de datos masivos y, en el caso concreto del sector energético, para la optimización de redes eléctricas. 

Al poder analizar millones de configuraciones posibles en una red eléctrica y hacer simulaciones con más rapidez, la computación cuántica es capaz de ofrecer la mejor solución en tiempo récord. Sin embargo, la velocidad no es el único aspecto a destacar. A ella, se le suman otras ventajas como, por ejemplo, su capacidad para incrementar la seguridad de las redes eléctricas con cifrado cuántico.

Cómo se usa la computación cuántica en las redes eléctricas

La aplicación de la informática cuántica augura no solo una mejora de la eficiencia y seguridad de nuestras redes eléctricas, sino también promete acelerar la transición hacia un sistema energético más sostenible y resiliente. 

Las posibilidades que tiene su uso a la hora de ofrecer soluciones innovadoras a desafíos que hasta ahora parecían insalvables prevén revolucionar el sector energético. 

Veamos cómo esta tecnología puede transformar las redes eléctricas en cuatro áreas clave:

Optimización del flujo de energía

La computación cuántica en el sector energético optimiza el flujo de energía en las redes eléctricas. Sus algoritmos pueden afinar la ruta que toma la electricidad a través de la red, reduciendo las pérdidas de energía y mejorando la eficiencia general del sistema. Esto supone, además, un ahorro de costes y una menor emisión de gases de efecto invernadero.

Un ejemplo de estos beneficios es el protagonizado en Dubai por la empresa pública DEWA (Dubai Electricity & Water Authority) que, desde 2018, está utilizando soluciones cuánticas de Microsoft para optimizar los recursos de todas sus fuentes de energía y adaptarse a la demanda de consumo en tiempo real. 

Mejora de la eficiencia logística

Al mismo tiempo, la computación cuántica también puede utilizarse para optimizar el funcionamiento de las redes de distribución eléctrica, reduciendo la congestión y favoreciendo la estabilidad del sistema, previniendo apagones y, en definitiva, mejorando la calidad del servicio para los consumidores.

Mediante el análisis masivo de datos, esta tecnología tiene la capacidad de facilitar la planificación de rutas con la que transportar e integrar las energías renovables en el mix energético o gestionar la carga de vehículos eléctricos, reduciendo costes y emisiones de CO2. En este campo, por ejemplo, ya hay compañías que están utilizando la computación cuántica para seleccionar el número, características y emplazamientos óptimos donde ubicar baterías en la red eléctrica con las que hacer frente al aumento de generación renovable, vehículos eléctricos y otros recursos energéticos distribuidos que se está produciendo en los últimos años.

Simulación de escenarios climáticos

¿Y si pudiéramos predecir los fenómenos meteorológicos que van a tener lugar y cómo van a afectar a nuestras redes eléctricas con más precisión que la actual? La computación cuántica, otra vez, lo hace posible. Con su capacidad para realizar simulaciones más detalladas de los fenómenos climáticos y de sus consecuencias, nos proporciona información muy valiosa para anticiparnos y prepararnos ante tormentas, huracanes, sequías y otros eventos extremos.

Ante estos episodios, los operadores de la red pueden mejorar la predicción de la demanda energética, planificar la generación de energía y la gestión de la red en estos periodos y asegurar que habrá electricidad suficiente disponible para satisfacer la demanda incluso en condiciones climáticas adversas. En definitiva, lograr flexibilidad energética y un sistema eléctrico resiliente.

Refuerzo de la ciberseguridad

Los ciberataques son una amenaza creciente para la infraestructura eléctrica. Aquí, una vez más, la computación cuántica ofrece nuevas capacidades a la hora de desarrollar tecnologías de cifrado prácticamente inviolables, proporcionando una capa adicional de protección contra ataques informáticos que son cada vez más sofisticados.

No hay duda de que la dependencia cada vez mayor que tenemos de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) a la hora de gestionar las redes eléctricas ha creado oportunidades, pero también nuevos riesgos de ciberseguridad que pueden tener consecuencias devastadoras en forma de interrupción del suministro energético o la pérdida de datos confidenciales.

Protegernos, por tanto, es esencial. Con la distribución cuántica de claves (QKD - “Quantum key distribution”), es posible incrementar la seguridad de la infraestructura energética mediante criptografía cuántica, garantizando tanto la integridad de las comunicaciones como la protección de instalaciones críticas frente a amenazas cibernéticas.

Como en tantos otros sectores, la aplicación de la computación cuántica en el energético es aún incipiente y está en sus inicios. Sin embargo, las investigaciones que se están llevando a cabo en los últimos años corroboran las enormes posibilidades que tiene esta tecnología a la hora de mejorar la resiliencia del sistema energético y acelerar la transición energética.

En Alemania, por ejemplo, el proyecto “Q-GRID” ha confirmado que la computación cuántica es capaz de abordar problemas relacionados con la optimización de manera más eficiente que los sistemas clásicos, sobre todo en las áreas de la programación de cargas y la creación de microrredes.

Por su lado, la investigación Quantum-Computing-Inspired Optimal Power Allocation Mechanism in Edge Computing Environment, liderada por el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), ha creado un modelo de red neuronal inspirado en la computación cuántica (AQNN) que ha obtenido muy buenos resultados. De hecho, es capaz de predecir la asignación de energía para las subestaciones de la red eléctrica con una precisión del 95,15%, una fiabilidad del 92,65% y una sensibilidad del 89,75%. 

En busca de la red eléctrica más eficiente, sostenible y segura, conocida

Más allá de la optimización de redes, la computación cuántica también augura una revolución en la propia esencia de las tecnologías verdes que hoy conocemos. Paneles solares con una eficiencia sin precedentes, baterías capaces de almacenar energía durante semanas o electrolizadores que producen hidrógeno verde a un coste mínimo podrían ser posibles gracias a la capacidad de los ordenadores cuánticos para simular y modelar materiales a nivel atómico.

No obstante, la computación cuántica no actúa sola. En sinergia con otras tecnologías emergentes, como la inteligencia artificial o el blockchain, está sentando las bases para una transformación radical del sistema energético. El resultado: desarrollar la red eléctrica más eficiente, sostenible y segura que jamás hayamos conocido.

Según un informe de McKinsey, la aplicación de la computación cuántica en nuestro sector podría contribuir a eliminar más de 7 gigatoneladas de CO2 al año para 2035. Con datos como este, las empresas del sector deberíamos tener claro el mensaje: o nos adaptamos o nos quedamos atrás.

En el futuro que estamos creando, la energía eléctrica procedente de las renovables será la dominante y fluirá de manera más eficiente, alcanzando su máximo potencial gracias a la computación cuántica. La pregunta ya no es si ocurrirá, sino cómo de rápidos seremos capaces de aprovechar su inmenso potencial.

Y aquí, en el umbral de esta nueva era energética, en Cuerva queremos ser parte de esta transformación y liderar el camino hacia un futuro energético más sostenible, eficiente y resiliente . Un futuro donde la energía renovable sea la norma en un modelo energético más justo y más accesible para todos. ¿Te unes a nosotros?