Quanten, KI und Blockchain – neue Dynamik für die Digitalisierung

03.08.2026

Quelle: E & M powernews

Effizientere Steuerung von Energiesystemen versus steigender Strombedarf: Fraunhofer-Forscher beschreiben, was neue digitale Technologien für die Energiewirtschaft bedeuten.

Drei Technologien, zwei zentrale Fragen: „Wie werden Quantentechnologien die digitale Entwicklung der kommenden Jahre verändern? Und welche neuen Möglichkeiten entstehen, wenn sie mit Künstlicher Intelligenz (KI) und Blockchain-Technologien zusammenwirken?“ Damit hat sich das Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie (FKIE) befasst. In einem Whitepaper beschreiben die Wissenschaftler Wechselwirkungen von Quantentechnologien, KI und Blockchain sowie deren Potenziale für die Wirtschaft. Ihr Fazit: Im Zusammenspiel kann das Trio die Erfassung, Modellierung, Optimierung und Absicherung komplexer Energiesysteme deutlich verbessern.

Das Quantencomputing eröffne neue Möglichkeiten für die Berechnung hochkomplexer Optimierungs- und Simulationsaufgaben, heißt es im Abschnitt „Nachhaltigkeit, Energie und Klimasysteme“. Die Anwendungen, so das FKIE, reichen von der Netzplanung über Lastprognosen und den Speichereinsatz bis hin zur Optimierung von Energiespeichern und der Integration erneuerbarer Energien. Durch die höhere Rechenleistung könnten künftig physikalisch realistischere Modelle und schnellere Entscheidungsprozesse für Stromnetze und Energiemärkte realisiert werden.

Die Quantensensorik liefere hochpräzise Messdaten für Umwelt-, Infrastruktur- und Energiesysteme. Als potenzielle Einsatzfelder sehen die Forschenden die Überwachung von Treibhausgasemissionen, Leitungs- und Netzzuständen sowie die Erfassung lokaler Klimaparameter. 

Sektorübergreifende Optimierung

In der Material- und Energieforschung unterstützten Quantensimulationen die Entwicklung neuer Speichertechnologien, effizienterer Katalysatoren, CO2-Reduktionsverfahren sowie Werkstoffe für Wasserstoff- und Power-to-X-Anwendungen. Gleichzeitig ermöglichten Quantensensoren eine präzisere Zustandsüberwachung von Batterien, Netzen und Speichersystemen, wodurch sich Lebensdauerprognosen und Ressourceneffizienz verbessern.

Auch die Kreislaufwirtschaft kann nach Ansicht der Wissenschaftler von der Technologiekonvergenz profitieren. Digitale Zwillinge, quantengestützte Optimierungsverfahren sowie KI erlaubten eine effizientere Steuerung von Material-, Energie- und Emissionsströmen. Blockchain-Technologien ergänzten diese Ansätze durch eine manipulationssichere Rückverfolgbarkeit entlang von Liefer-, Nutzungs- und Recyclingketten, heißt es weiter.  
Für den Betrieb zukünftiger Energiesysteme ergeben sich laut Fraunhofer-Institut insbesondere Vorteile bei der sektorübergreifenden Optimierung von Strom-, Wärme-, Verkehrs- und Industriesystemen. Quanten- und KI-gestützte Verfahren könnten Unsicherheiten bei der Einspeisung erneuerbarer Energien reduzieren, Lastflüsse optimieren, Speicher flexibel steuern sowie Resilienzanalysen für kritische Energieinfrastrukturen unterstützen, so ein Ergebnis. In der Klimamodellierung ermöglichen Quantenalgorithmen darüber hinaus eine feinere Abbildung atmosphärischer und ozeanischer Prozesse sowie komplexer Wechselwirkungen zwischen Energie-, Verkehrs- und Industriesektoren.

Abwägung über den gesamten Lebenszyklus

Das Whitepaper beleuchtet auch den wachsenden Energiebedarf, den die neuen Technologien verursachen. Während moderne Quantenalgorithmen für „bestimmte Problemklassen“ perspektivisch energieeffizienter arbeiten könnten als klassische Verfahren, entstehen in erster Linie durch Kryotechnik, Steuerungs- und Kontrollelektronik sowie spezialisierte Hardware erhebliche Energieaufwendungen, erklären die Experten.

Sie sprechen von einem „Spannungsfeld zwischen hohem primären Energie- und Ressourcenbedarf und möglichen langfristigen Effizienzgewinnen, dessen Nettoeffekt wesentlich von technologischer Skalierbarkeit, Energiequellen und regulatorischen Rahmenbedingungen bestimmt wird“. Das FKIE mahnt an, den ökologischen Nutzen der Technologien über den gesamten Lebenszyklus hinweg gegen ihren eigenen Ressourcenverbrauch abzuwägen.

„Technologische Entwicklungen wie Quantencomputing oder KI sind keine fernen Zukunftsvisionen mehr, sondern greifen schon heute zunehmend ineinander und bilden so fundamentale Bausteine der strategischen Wertschöpfung von morgen“, so Fraunhofer-Forscher Professor Rene Bantes. „Wer diese technologische Konvergenz isoliert betrachtet oder ignoriert, riskiert, elementare Potenziale für Wettbewerbsfähigkeit, Nachhaltigkeit und technologische Souveränität zu verpassen.“

Die Publikation mit dem Titel „Quantum Nexus: Synergien zwischen Quantentechnologien und Schlüsseltechnologien der nächsten Dekade“ steht zum Download bereit.

Autor: Manfred Fischer