Handelsblatt App
Jetzt 4 Wochen für 1 € Alle Inhalte in einer App
Anzeigen Öffnen
MenüZurück
Wird geladen.

25.11.2020

04:00

Digitale Revolution

Big Data in der Energiewirtschaft: Warum Eon Quantencomputer einsetzt

Von: Jürgen Flauger

Die Energiewende macht die Stromversorgung nicht nur grün, sondern auch digital. Der Bedarf an Rechenoperationen steigt exponentiell – und stellt die Branche vor große Probleme.

Die fortschreitende Digitalisierung stellt auch Energieversorger vor neue Probleme. Diese müssen sich zunehmend mit neuen Technologien auseinandersetzen. Quelle: Eon, Getty Images (M)

Ladesäule

Die fortschreitende Digitalisierung stellt auch Energieversorger vor neue Probleme. Diese müssen sich zunehmend mit neuen Technologien auseinandersetzen.

Quelle: Eon, Getty Images (M)

Essen Dass ein Energieversorger ein Patent beantragt, ist eigentlich nicht ungewöhnlich. Allein im Bereich der erneuerbaren Energien wurden im vergangenen Jahr in Deutschland mehr als 1000 Patente angemeldet.

Doch das Patent, das Eon sich sichern will, sticht eindeutig hervor: Es geht nicht um Wind- oder Solarenergie - sondern um Quantentechnologie. Eon will sich die Rechte an einem Algorithmus patentieren lassen, der große Flotten Elektroautos optimal steuern und ins Stromnetz einbinden soll.

„Die Quantentechnologie ist für die Energiebranche sehr interessant“, sagt Karsten Wildberger, im Eon-Vorstand für den Vertrieb, aber auch die digitale Transformation zuständig: „Das Energiesystem wird immer komplexer. Es gibt immer mehr Parameter, die wechselseitig agieren – und die Steuerung könnten Quantencomputer mit ihrer enormen Rechenleistung besser abdecken.“

Tatsächlich stehen die Energieversorger, vor allem die Netzbetreiber, vor immer größeren Herausforderungen. Die Energiewende macht die Stromversorgung nicht nur grün, sondern auch dezentral und digital.

Top-Jobs des Tages

Jetzt die besten Jobs finden und
per E-Mail benachrichtigt werden.

Standort erkennen

    Früher war die Energiewelt vergleichsweise simpel. Damals wurde Strom überwiegend in großen Kraftwerken mit Atom, Kohle oder Gas erzeugt. Die Netzbetreiber transportierten den Strom von den Kraftwerken zu den Verbrauchern und konnten Angebot und Nachfrage vergleichsweise leicht in Einklang bringen – und das ist wichtig, um das Netz stabil zu halten und Stromausfälle zu verhindern.

    Die Energiewende macht die Stromversorgung nicht nur grün, sondern auch dezentral. Der Betrieb der Netze wird immer komplexer. dpa

    Strommasten und Windräder

    Die Energiewende macht die Stromversorgung nicht nur grün, sondern auch dezentral. Der Betrieb der Netze wird immer komplexer.

    Mit der Energiewende wird das Management der Netze aber immer komplexer. Wind- und Solaranlagen liefern nicht nur abhängig vom Wetter extrem schwankende Mengen an Strom. Gleichzeitig wird die Stromproduktion auch dezentral: Hunderttausende Privathaushalte sind dank Solaranlagen zu eigenen Erzeugern geworden und speisen die Energie von ihren Dächern ins Netz ein. Um Angebot und Nachfrage trotzdem ständig im Einklang und die Kosten für neue Leitungen im Griff zu behalten, ist eine intelligente Netzsteuerung nötig, die Stromfluss und Datenmanagement optimal verzahnt.

    Auch BASF, Volkswagen und BMW setzen auf Quantencomputer

    „Die Berechnung komplexer Systeme stößt bei klassischen Methoden oft an ihre Grenzen und braucht sehr lange“, sagt Eon-Manager Wildberger: „Mit der Quantentechnologie könnte man sehr komplexe Systeme in kürzester Zeit mit Millionen Parametern berechnen.“

    Ein Quantencomputer kann Unmengen an Faktoren mit einbeziehen und liefert extrem schnell Ergebnisse. Während normale Computer mit Bits rechnen, also nur mit Einsen und Nullen, arbeiten Quantencomputer mit Qubits als Basiseinheiten, die eine Vielzahl an Werten gleichzeitig einnehmen. Ein Quantencomputer mit nur 30 Qubits kann so zehn Milliarden Gleitkommaoperationen, also Berechnungen, pro Sekunde ausführen – 5,8 Millionen mehr als die leistungsstärkste Videospielkonsole. Derzeit sind schon Quantencomputer mit mehr als 1000 Qubits in Arbeit.

    Quantencomputer könnten so komplexe Aufgaben, für die normale Rechner viele Monate brauchen, in wenigen Minuten lösen. Für viele Teile der Wirtschaft wäre ein Einsatz ein großer Fortschritt, eben in Bereichen, in denen mit vielen Parametern gerechnet wird. Beispielsweise in der Medikamentenforschung, Chemie, Logistik oder der Steuerung des Straßenverkehrs. BASF etwa hat im vergangenen Jahr in ein Quantencomputer-Start-up investiert. Aber auch Autohersteller wie Volkswagen und BMW loten die Möglichkeiten aus. Und auch andere Energiekonzerne wie Enel aus Italien oder EDF aus Frankreich engagieren sich in der Technologie.

    Zwar sind die Systeme noch nicht ausgereift und kommerziell kaum nutzbar. So brauchen Quantencomputer eine Umgebungstemperatur die nahe dem absoluten Nullpunkt von -273 Grad Celsius liegt, eine Isolierung gegen das Magnetfeld der Erde und erlauben fast keinen atmosphärischen Druck, um Messfehler zu verhindern. Allerdings macht die Forschung rasante Fortschritte. IBM präsentierte jüngst ein Projekt, um kommerziell nutzbare Systeme zu entwickeln - unter anderem einen „Superkühlschrank“, der zwei Meter breit und mehr als drei Meter hoch ist.

    IBM präsentiert auf der Messe CES in Las Vegas im Januar 2020 seine Quantentechnologie Q System One. Reuters

    IBM Q System One

    IBM präsentiert auf der Messe CES in Las Vegas im Januar 2020 seine Quantentechnologie Q System One.

    Eon hat keinen eigenen Quantencomputer. Bisher gibt es die nur in wenigen Forschungseinrichtungen und Firmen. Diese gewähren aber auch anderen Firmen als Dienstleistung Zugang, um Erfahrungen zu sammeln. Das „Data.on"-Team, das die Möglichkeiten der Technologie für Eon und die Energiewirtschaft auslotet, kauft die Rechenleistung bei DWAve Systems ein. Den Code schreiben die Eon-Mitarbeiter aber mit.

    Elektromobilität und erneuerbare Energien machen Netzsteuerung komplex

    Beispielsweise beim Vehicle-to-Grid-Projekt, aus dem das geplante Patent stammt. Es geht um die intelligente Einbindung von Elektroautos in das Energiesystem. Der Hochlauf der Elektromobilität, der allein in Deutschland mit Hochdruck vorangetrieben wird, bringt weitere Parameter in das ohnehin komplexe System. Elektroautos werden in Zukunft millionenfach zum Laden ans Netz gehängt. Gleichzeitig bieten ihre Batterien einen Puffer, der für eine effiziente Steuerung des Netzes genutzt werden kann.

    Bei einem intelligenten Lastmanagement werden Elektroautos dann bevorzugt geladen, wenn es besonders viel Strom im Netz gibt. Das Vehicle-to-Grid-Projekt will mit Künstlicher Intelligenz die Flexibilität, die Elektroautobatterien in beiden Richtungen haben, optimieren und kommerziell nutzbar machen.

    Mit der Elektromobilität kommen weitere Parameter hinzu, die das Management der Netze erschweren. dpa

    Ladestation für Elektrofahrzeuge

    Mit der Elektromobilität kommen weitere Parameter hinzu, die das Management der Netze erschweren.

    Im Kleinen funktioniert das schon gut. Eon hat an der Konzernzentrale am Brüsseler Platz in Essen so ein intelligentes Lastmanagementsystem für Elektroautos installiert. Trotz bald 60 Ladepunkten soll die maximale Menge an Strom, die am Standort verbraucht wird, begrenzt werden. Sinkt beispielsweise der Verbrauch in der Zentrale, werden mehr Elektroautos gleichzeitig oder mit höherer Ladeleistung geladen.

    „Dynamisches Lastmanagement legt den Grundstein für die Zukunft der Elektromobilität“, ist David Balensiefen, Geschäftsführer und Gründer von GridX überzeugt. Sein Start-up hat zusammen mit Eon das Pilotprojekt am Brüsseler Platz aufgebaut. Mit so einer Lösung für Lastmanagement könne die Ladeinfrastruktur flächendeckend erweitert werden, ohne dass ein teurer Netzausbau nötig sei, sagt Balensiefen.

    Konventionelle Rechner könnten so etwas aber nur für einige Hundert Fahrzeuge leisten. Mit Hunderttausenden oder gar Millionen Fahrzeugen wird es zu komplex. Schließlich gibt es viele Parameter zu berücksichtigen: Wie viele Fahrzeuge hängen derzeit am Netz? Wann werden die Autos voraussichtlich benötigt? Wie viel Strom wird aktuell von Wind- und Solaranlagen eingespeist? Wie wird sich das Wetter entwickeln? Wie hoch ist wann der beste Strompreis? Ein Quantencomputer könnte die Daten aber in kürzester Zeit verarbeiten. Der Kern des Algorithmus wurde bereits erarbeitet und auf einem DWave-2000-Quantencomputer erfolgreich getestet.

    Digitalisierung und Künstliche Intelligenz als Wettbewerbsvorteil

    Energieversorger, die Quantentechnologie nutzen, könnten sich Wettbewerbsvorteile verschaffen. Digitalisierung und Künstliche Intelligenz (KI) sind in der Energiewirtschaft schon heute entscheidend, um Kosten zu senken und neue Erlöse zu generieren. Stromproduzenten und Netzbetreiber steuern mit KI ihre Assets. Eon hat beispielsweise für das Netz eine KI-Lösung entwickelt, die hilft, Netzausbau, Betrieb und Instandhaltung zu organisieren. Algorithmen entscheiden effizienter, wann Komponenten ausgetauscht werden sollen als die Erfahrungswerte von Menschen. Stromleitungen werden zudem mit Drohnen kontrolliert. Algorithmen überprüfen die Bilder und erst, wenn sie Alarm schlagen, gehen die Techniker raus. Und der Vertrieb kann Strompreise abhängig von Angebot und Nachfrage in Echtzeit kalkulieren und den Kunden passgenaue Angebote machen.

    „Die Themen Daten, Datenarchitektur oder Cloud sind für einen Versorger inzwischen im Wettbewerb entscheidend“, sagt Eon-Vorstand Wildberger: „Wir müssen Lösungen finden, die das bestehende Geschäft verbessern, oder auch ganz neue Geschäfte schaffen.“

    Karsten Wildberger ist im Eon-Vorstand neben dem Vertrieb auch für Digitalisierung zuständig.

    Karsten Wildberger

    Karsten Wildberger ist im Eon-Vorstand neben dem Vertrieb auch für Digitalisierung zuständig.

    Die Quantentechnologie eröffnet da ganz neue Möglichkeiten. Die Erfahrungen aus dem Vehicle-to-Grid-Projekt könnten sich auch auf andere Anwendungen übertragen lassen. Beispielsweise die Wärmeversorgung eines Areals. Da geht es schnell um 10.000 Wohneinheiten, die mit möglichst wenig Energie beheizt werden müssen. Dazu müssen Parameter wie die Anwesenheit der Bewohner, Wetterprognosen oder die thermische Trägheit der Gebäude, also etwa wie schnell ein Haus innen abkühlt, eingebunden werden.

    Quantentechnologie als Dienstleistung

    „In diesem Fall gibt es bestimmt noch eine Optimierungsmöglichkeit von zehn bis 15 Prozent“, skizziert Wildberger das wirtschaftliche Potenzial. Wie in diesem konkreten Fall könnte die neue Technologie zunächst helfen, effizienter zu werden.

    „Ich kann mir aber auch vorstellen, dass wir unser Know-how irgendwann bei der Quantentechnologie auch als Dienstleistung anbieten können“, sagt der Eon-Vorstand. Natürlich sei das alles noch in den Anfängen. Es seien noch viele Fragen offen und niemand wisse, wie sich die Technologie wirklich entwickle. Eon wolle aber frühzeitig dabei sein und Chancen und Probleme austesten. „Die Energieversorgung hat zweifellos viele Fragestellungen, für die sich die Quantentechnologie anbietet“, ist er jedenfalls überzeugt.

    Allerdings muss die Energiebranche wie kaum eine andere Branche auch mit größter Vorsicht und Sorgfalt vorgehen. Die Energieversorgung gehört mit ihren Kraftwerken und den Netzen zur kritischen Infrastruktur. Die Versorgung mit Energie muss jederzeit gewährleistet sein, damit Krankenhäuser funktionieren, der Verkehr geregelt läuft und Fabriken produzieren können.

    „Wir können nicht jede Technologie auf so ein elementar wichtiges System loslassen. Dafür tragen wir eine viel zu große Verantwortung“, sagt Wildberger: „Deshalb ist es ja wichtig, dass wir früh dabei sind.“

    Direkt vom Startbildschirm zu Handelsblatt.com

    Auf tippen, dann auf „Zum Home-Bildschirm“ hinzufügen.

    Auf tippen, dann „Zum Startbildschirm“ hinzufügen.

    ×