Wir haben per Ausschreibung nach Unterstützung für unser Energiesystem-Projekt Attraqt’em gesucht. Fraunhofer IIS hat nun den Zuschlag bekommen und wird dem Forschungsteam des DLR-Instituts für Vernetzte Energiesysteme die Eignung hybrider Optimierungsverfahren für die Energieplanung untersuchen.
Quantencomputer sind eine große Chance für die Energiewende. Mit Quantenalgorithmen – so die Hoffnung – können Energienetze schneller und genauer modelliert werden. Die Folge: bessere Betriebs- und Investitionsentscheidungenfür leistungsstarke, resiliente und effiziente Energienetze. Zwar wird der Nutzen von Quantencomputer für Optimierungsprobleme bereits intensiv untersucht (auch in der DLR QCI). Allerdings sind gerade im Bereich Energiesystemmodellierung die Modelle zu stark vereinfachend und damit praktisch wenig nützlich. Neue Ansätze können bestimmte Teilprobleme zur Optimierung der Modellparameter auf Quanten-Hardware auslagern und diese dort effizienter oder genauer berechnen – zusätzlich bliebe mehr Rechenkraft auf klassischer Seite übrig. Solche zukünftigen Quanten-beschleunigten Energiesystemodelle könnten in Zukunft klassische Beschränkungen überwinden und zum Beispiel eine vollaufgelöste, netzweite Optimierung des deutschen Hochspannungsnetzes samt Sektorkopplung ermöglichen.
Damit solche großen Ideen keine Hoffnungen bleiben, arbeitet das Attraqt’em-Team vom DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme daran, die Energiesystemmodellierung Quanten-fit zu machen. Dazu untersucht es die grundsätzliche Eignung von gleich drei Typen von Optimierungsproblemen: Das Investment-Planning-Problem, bei dem die optimale Anzahl von Stromerzeugern oder Speichern für unterschiedliche Szenarien bestimmt wird; die Resilience Analysis zur Bewertung der Resilienz von Energieversorgungssystemen durch das Testen auf Komponentenausfälle und das Unit-Commitment-Problem (UCP), bei dem der optimale Betrieb von Kraftwerken zur Deckung des Energiebedarfs unter Berücksichtigung technischer Restriktionen bestimmt wird.
Das Projektteam von Fraunhofer IIS nimmt sich des Unit-Commitment-Problems an, und untersucht, inwiefern hybride Verfahren aus klassischer Optimierung und Quantenalgorithmen zu besseren Ergebnissen führen können. Dafür konzipiert es für uns Methoden, entwickelt Prototypen und evaluiert sie anhand realistischer Bedingungen des realen Netzbetriebs wie Bedarfsprognosen, Mindestanfahrzeiten von Kraftwerken, Integration erneuerbarer Energien oder Speichertechnologien.
Wir versprechen uns viel von dieser Zusammenarbeit: Profitieren können Netzbetreiber, die stabile und kostenoptimierte Einsatzpläne benötigen, Energieerzeuger, die erneuerbare Energien effizient integrieren wollen, staatliche Einrichtungen, die für die Energieinfrastruktur zuständig sind und natürlich Forschungseinrichtungen im Bereich Energiesysteme und Quantencomputing.
Fraunhofer IIS
Das Fraunhofer-Iinstitut für Integrierte Schaltungen (IIS) ermöglicht Produkte und Services für die digitale Welt von morgen. Das Institut entwickelt industriefokussierte Systemlösungen für spezifische Anforderungen und beschleunigt damit den Fortschritt und eröffnet neue Marktchancen.
