Oltre la digitalizzazione: per la transizione energetica serve il quantum computing

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Oltre la digitalizzazione: per la transizione energetica serve il quantum computing

Un mix energetico con sempre più rinnovabili e la diffusione di auto elettriche con batterie che potrebbero bilanciarne l’inevitabile imprevedibilità. Il fiorire di Smart city con modelli di consumo in continua evoluzione. La rete energetica ha bisogno di adattarsi al nuovo contesto e deve farlo in modo intelligente e veloce. La pandemia e i conflitti geopolitici hanno infatti trasformato l’urgenza in un “allarme rosso”. Anche prima del quantum advantage, il calcolo quantistico può rivelarsi la chiave di svolta, offrendo soluzioni per gestire la complessità, garantire velocità, favorire la sostenibilità.

05 Mag 2022

di Marta Abba'

Negli ultimi tre anni la transizione energetica ha risalito la scala delle priorità, negli ultimi tre mesi è diventata in molti casi “la” priorità. La guerra ha infatti ricordato a tutti la dipendenza dell’Europa che importa circa il 40% del suo fabbisogno di gas dalla Russia di cui, secondo i dati ISPI, il 26% passerebbe attraverso l’Ucraina.

Dietro a questa emergenza c’è anche un più lento ma inesorabile cambio di scenario. Da centralizzato e prevedibile, il sistema sta infatti diventando distribuito e complesso da gestire: si sono moltiplicati gli attori in gioco, le fonti, i meccanismi di immissione e consumo e le tipologie di energia disponibili. Basta pensare che dal 2009 al 2019, l’UE ha più che raddoppiato la quota di rinnovabili nel mix energetico passando dal 6,4% al 15,8%. A completare il quadro c’è anche l’entrata in scena della electric mobility con consumi ben più elevati del previsto.

“La rete deve cambiare connettendo fonti ed elementi introdotti negli ultimi anni. Serve un adattamento della supply chain, ma non basta. Senza digitalizzazione è impossibile gestire l’attuale complessità” ha spiegato Viktoria Ossadnik, Chief Operating Officer di E.ON SE e ospite di IBM a una recente tavola rotonda dedicata a quantum computing e mondo energy.

Reti energetiche sempre più complesse, una sfida da quantum computing

E.ON, in realtà, è andata oltre la digitalizzazione, diventando la prima società di servizi pubblici in Europa a lavorare con l’IBM Quantum Network a nuove soluzioni per il proprio flusso di lavoro critico. L’obiettivo è di utilizzarle per guidare una trasformazione energetica intelligente ed efficace, ottimizzando l’infrastruttura fino a livelli finora irraggiungibili.

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“Il quantum computing è un viaggio molto lungo, ma ha un potenziale di business enorme per le compagnie energetiche” sotiene Stefano Perini, Senior Research Analyst, European Industry Solutions di IDC confermando la lungimiranza della scommessa di E.ON e IBM. Non si tratta di una migrazione verso una “nuova” informatica, ma del suo utilizzo solo quando porta valore aggiunto, come nella gestione in parallelo di grandi quantità di dati e vincoli. Nel processo di ottimizzazione ciò significa riuscire a considerare in modo automatico tutte le leggi dell’energia ma anche le logiche commerciali e di distribuzione, senza trascurare le tante regolamentazioni del settore.

Il primo impatto positivo concreto è la semplificazione dei sistemi di gestione delle reti. I computer tradizionali non sono in grado di assicurarla, soprattutto nelle grandi città sempre più smart, con nuove fonti energetiche da integrare e uno schema di consumi totalmente stravolto dalle nuove abitudini degli abitanti. “Non si possono mettere più cavi sotto le strade per mancanza di spazio. Questo problema può essere risolto solo dal quantum computing individuando il modello di distribuzione più adatto e minimizzando gli sprechi” spiega Ossadnik.

Un altro ambito in cui la collaborazione con IBM può dare buoni frutti è il peer to peer trading. Da quando famiglie e piccole aziende immettono energia nella rete, il trasporto non è più unilaterale. Servono strumenti per controllare i nuovi processi in modo più efficiente ed efficace, permettendo alle persone di monitorare le proprie attività.

Anche l’imprevedibilità delle fonti rinnovabili può diventare oggetto di progetti quantistici: la performance advanced simulation aiuterebbe a comprenderne la naturale ma “scomoda” irregolarità. Un altro nuovo elemento della rete da “governare” sono le auto elettriche e i loro processi di ricarica sempre più complessi, una sfida adatta all’informatica quantistica proprio come quella sulle batterie. Se collegate alla rete di distribuzione in modo funzionale, infatti, diventano un mezzo di stoccaggio flessibile per bilanciare le fluttuazioni delle rinnovabili, riducendo ulteriormente il livello di complessità dell’intero sistema.

Meno sprechi e batterie più efficienti: i risultati sostenibili del calcolo quantistico

Nell’idea di E.ON di rete smart gioca un ruolo fondamentale la sostenibilità. “Portare l’energia che serve dove serve, questo è l’obiettivo: così le utility possono supportare aziende e cittadini nel raggiungimento degli obiettivi net-zero grazie al quantum computing. Più conosciamo le fonti di energia e gli elementi della grid, più riusciamo a gestirli per ottimizzarla e soddisfare la domanda massimizzando la presenza delle rinnovabili” ha precisato Ossadnik.

Come ha però illustrato Heike Riel, Head Science & Technology, Lead IBM Research Quantum Europe,” il processo di efficientamento deve riguardare anche altri aspetti: la fase di comunicazione dei dati, ad esempio, e la realizzazione di sensori self powered. Restando in ambito energetico, un’altra sfida ambientale riguarda la costruzione delle batterie: studiando il loro caricamento e scaricamento, attraverso il quantum computing si arriverà a minimizzare energia e tempo di ricarica”.

Allargando il campo, si possono scoprire altre numerose aree in cui la potenza del calcolo quantistico mette una marcia in più alla corsa per salvare il pianeta dal riscaldamento globale. Ad esempio, nello studio delle proprietà di assorbimento di CO2 di diversi materiali, oppure nella produzione di fertilizzanti. Riel ha infatti spiegato: “Oggi si spreca molto per produrli, dobbiamo trovare un modo più smart ed efficiente. Data le quantità utilizzate, anche un miglioramento di qualche punto percentuale avrebbe un impatto enorme”.

Per “contestualizzare” il quantum computing servono competenze interne

Pur rivelandosi un alleato importante per il raggiungimento degli SDG, il calcolo quantistico non sostituirà quello tradizionale. Nei prossimi decenni si vedrà “un tandem informatico” con qubit sfoderati solo quando necessari. Secondo Riel, infatti, “non servono per elaborare grandi quantità di dati, ma per sviluppare algoritmi e risolvere alcuni problemi più rapidamente. Ci sono molte applicazioni al vaglio in diversi settori anche se siamo ancora lontani da quantum advantage”.

In tanti hanno già deciso di scommetterci. Secondo le stime di IDC nel mondo il mercato del quantum computing passerà dai 700 milioni di dollari del 2021 agli 8,6 miliardi del 2027, in Europa da 130 a 600 milioni di dollari già entro il 2025. Fra i settori trainanti c’è l’energy assieme a finanza e manufacturing: tutti e tre hanno bisogno di innovare i propri modelli e contano sulle potenzialità delle nuove tecnologie di calcolo. Ciascuno ha le proprie sfide – dall’analisi del rischio finanziario all’efficientamento dei magazzini, alla valorizzazione dell’energia pulita – ma condividono la più urgente: la mancanza di competenze.

Secondo Perini dell’IDC “per utilizzare realmente il quantum computing nella propria strategia non basta un partner tecnologico. Serve una forza lavoro in grado di integrarlo nel contesto specifico e creare applicazioni concrete, comprendendo come fare il setup di un problema e risolvendolo grazie all’ottimizzazione. Qualsiasi azienda che desideri ottenere dal quantum computing reali benefici deve trovare subito il legame con operations e business. Senza questo primo passo resta una bella ma inutile tecnologia”

Marta Abba'

Giornalista

Laureata in Fisica e giornalista, per scrivere di tecnologia, ambiente e innovazione, applica il metodo scientifico. Dopo una gavetta realizzata spaziando tra cronaca politica e nera, si è appassionata alle startup realizzando uno speciale mensile per una agenzia di stampa. Da questa esperienza è passata a occuparsi di tematiche legate a innovazione, sostenibilità, nuove tecnologie e fintech con la stessa appassionata e genuina curiosità con cui, nei laboratori universitari, ha affrontato gli esperimenti scientifici.

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