24.10.2023 – Der Essener Energiekonzern unterstützt das Anwendungsprojekt QMPC der Quantencomputing‑Initiative des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Quantencomputer sollen für E.ON optimierte Vehicle-to-Grid-Systeme berechnen. (Bild: DLR Quantencomputing Initiative)
Das QMPC-Projekt beschäftigt sich beispielweise mit der optimalen Personal- und Materialnutzung bei Raumfahrt-Missionen. Übergeordnet soll die Planung der Missionen mithilfe von Quantencomputern verbessert und vereinfacht werden. Dennoch sind bei diesem Verfahren diverse Rahmenbedingungen, die sogenannten Stundenplanprobleme, zu berücksichtigen. Herkömmliche Computer stoßen allerdings bei der Komplexität der Probleme an ihre Grenzen, weshalb der Einsatz von Quantencomputern nötig ist.
E.ON bringt zur weiteren Entwicklung jetzt einen eigenen, wichtigen Anwendungsfall in das Projekt ein, der ebenfalls ein „Stundenplanproblem“ darstellt: die effiziente Einbindung von Elektrofahrzeugen in die Energienetze. Von E.ON entwickelt wird im Rahmen von QMPC eine bessere Planung von Vehicle-to-Grid-Systemen für die Elektromobilität. Eine konkrete Aufgabenstellung, die die Komplexität der Berechnungen zeigt, ist beispielsweise: Wann ist der beste Zeitpunkt, einen Auto-Akku zu laden, wenn gleichzeitig der Mindestladezustand am Ende des Planungszeitraums, die Gesamtmenge an verkauftem Strom in einem bestimmten Zeitfenster und die physikalischen Voraussetzungen an Auto-Akkus berücksichtigt werden müssen? Angesichts des hohen Skalierungsgrades im Vehicle-to-Grid-Konzept stoßen klassische Computer auch hier schnell an ihre Grenzen. Für beide Anwendungsfälle gilt: Modelle, die ein komplexes Geflecht aus Zuständen, Bedingungen und logischen Verknüpfungen beinhalten müssen, sind letzten Endes schlicht zu komplex für klassische Methoden.
Quantencomputer eignen sich besser für die Untersuchung solcher großen Modelle. Allerdings reicht auch deren aktuelle Kapazität für beide Anwendungsfälle bei weitem nicht aus. Das Projekt QMPC versucht deshalb, Quantenalgorithmen zu implementieren, die größere Probleme lösen können. Dies geschieht zum Beispiel durch hybride Ansätze, verbessertes Problem-Encoding, Schaltkreisoptimierung und problemspezifische Anpassungen generischer Algorithmen.
Durch den zusätzlichen Anwendungsfall von E.ON verdoppelt sich die Basis für die Forschungsarbeit des QMPC. Dadurch lassen sich schneller und effizienter Weiterentwicklungen in der Nutzung von Quantencomputern erreichen. QMPC und E.ON leisten auf diese Weise nicht nur einen Beitrag für eine effizientere Missionsplanung mithilfe von Quantencomputern, sondern auch für die Entwicklung widerstands- und leistungsfähiger Stromnetze.
„Die gemeinsame Entwicklungsarbeit mit dem DLR zeigt, wie für Themenfelder, die auf den ersten Blick keine Verbindung zueinander haben, gemeinsame erfolgreiche Forschung vorangetrieben werden kann”, unterstreicht Victoria Ossadnik, Vorstand Digital und Innovation bei E.ON.
Bild: DLR Quantencomputing Initiative