Energie, effizientere und umweltfreundlichere Häuser dank Quantencomputern

Dank Quantencomputern wird es möglich sein , das Energiemanagement unserer Häuser zu optimieren , Geld zu sparen und ihre Umweltauswirkungen zu verbessern. Dies geht aus einer neuen Studie hervor, die von der Cornell University geleitet und in „Engineering“ veröffentlicht wurde. Insbesondere entwickelten die Autoren eine modellprädiktive Regelungsstrategie (Mpc) auf Basis einer quantenanalytischen Optimierung. Diese Strategie ist für Gebäude konzipiert, die mit Batterie-Energiespeichersystemen und erneuerbarer Energieerzeugung, wie beispielsweise Photovoltaikmodulen , ausgestattet sind. Der Kern der Strategie ist ein lernbasiertes Parameterübertragungsschema für den Algorithmus der Quanten-Approximationsoptimierung (Qaoa). Durch die Behandlung des Mpc-Problems als uneingeschränktes quadratisches binäres Optimierungsproblem (Qubo) ist der Ansatz in der Lage, optimale Steuerungen zu berechnen, um den Nettoenergieverbrauch eines Gebäudes zu minimieren . Die Forscher führten Computerexperimente mit Daten aus zwei Gebäuden auf dem Campus der Cornell University durch und verglichen die Leistung ihrer auf Quantencomputern basierenden MPC-Strategie mit der auf deterministischem MPC basierenden. Mit der Quanten-MPC-Strategie wurde im Vergleich zur deterministischen MPC eine Verbesserung der Energieeffizienz um 6,8 Prozent erreicht und dank der effektiven Verwaltung der Batterieenergiespeicherung und der erneuerbaren Energiequellen konnte zudem die CO2-Emission jährlich um 41,2 Prozent gesenkt werden. Darüber hinaus zeigte die vorgeschlagene Strategie eine gute Anpassungsfähigkeit. Es war in der Lage, die Heiz- und Kühllasten an Änderungen der Umgebungstemperatur anzupassen, wodurch der Komfort im Inneren aufrechterhalten und gleichzeitig der Energieverbrauch optimiert wurde.