Smart Grids
Wie sich die Widerstandkraft intelligenter Netze stärken lässt
Damit urbane Infrastrukturen in Krisen ausreichend robust sind, ist eine stabile Stromversorgung nötig. Das stellt eine Herausforderung für die Planung intelligenter Netze dar. Denn die Komponenten in Smart Grids werden zunehmend automatisiert gesteuert und damit verletzlicher für Störungen.
Der Austausch von Daten über eine parallel laufende IKT-Infrastruktur ist die Voraus-setzung für eine dezentrale, am Bedarf orientierte und ökonomische Stromversorgung, wie Smart Grids sie künftig ermöglichen sollen. Über die Manipulation dieser Daten können Hacker bereits heute Bedarfszahlen und Werte verändern und so eine vermeintliche Überlastung des Netzes herbeiführen oder auch einzelne Komponenten ausschalten, die Strom einspeisen sollen.
Mit Blick auf mögliche Cyber-Angriffe, aber auch auf andere Krisenszenarien wie Erdbeben oder Starkregen will Sadeeb Simon Ottenburger, Wissenschaftler am Institut für Kern- und Energietechnik (IKET) des KIT Ottenburger eine präventive Strategie entwickeln, die bereits in der Planungsphase Risiken berücksichtigt und im Energiemanagementsystem implementiert werden soll. Sie soll in Echtzeit greifen, und dies nicht erst bei einem Blackout, sondern bereits bei Strommangel-Szenarien, so genannten Brownouts.
Hierfür setzt der Mathematiker an zwei Stellschrauben an: Ein Freiheitsgrad ist die Gestaltung der Netztopologie. Sie soll auf Micro Grids aufbauen, also vielen kleinen Inseln, die voneinander unabhängig Strom zur Verfügung stellen können. Das bietet unter anderem die Möglichkeit, kritische Infrastrukturen auf ver-schiedene Mikronetze zu verteilen. Ein solches Subnetz konnte zum Beispiel nach dem Erdbeben in Fukushima die Stromversorgung eines Universitätsklinikums sicherstellen.
Die andere Stellschraube ist die Konfiguration der für die Stromverteilung wichtigen Komponenten innerhalb eines Micro Grids, also der Erzeuger und Speicher sowie der Komponenten des IKT-Netzes selbst.
Ausfall-Szenarien durchspielen
Die Topologie eines Smart Grids, die durch die Zerlegung in Micro Grids und die Konfiguration der Einzelnetze im Wesentlichen bestimmt wird, soll als variabler Parameter in ein Simulationsmodell einfließen. Dieses kann für einzelne Modellstädte verschiedene Ausfall-Szenarien durchspielen und dabei sich ändernde Rahmenbedingungen und die Situation in anderen kritischen Infrastrukturen mit einbeziehen.
»Wir öffnen in der Energieforschung am KIT ein neues Feld und wollen mit unserem Modell einen weiteren Beitrag leisten, um die Widerstandskraft urbaner Räume insgesamt zu stärken«
Das Simulationsmodell soll in Kooperation mit dem Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) auf der Basis lokaler Daten aus Karlsruhe entstehen.
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