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Enerige & Management > Stromnetz - Mehr Resilienz für kritische Infrastrukturen
Quelle: Shutterstock
STROMNETZ:
Mehr Resilienz für kritische Infrastrukturen
Digitalisierte Stromnetze lassen sich flexibel und effizient steuern, sind aber auch anfälliger für Störungen und Cyberattacken. Mit dem Problem befasst sich das Karlsruher KIT.
 
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) geht mit seiner Arbeitsgruppe "Resiliente und Smarte Infrastruktursysteme" (RESIS) der Frage nach, wie sich Energieversorgungssysteme nachhaltig und zugleich widerstandsfähig gestalten lassen und welche Entscheidungen in kritischen Situationen zu treffen sind. Die Forschenden erarbeiten dazu auf Künstlicher Intelligenz und Mathematik basierende Konzepte und entwickeln Methoden für robuste Entscheidungen, heißt es in einer Mitteilung des Instituts.

Das KIT weist darauf hin, dass die Gefahr von Cyberattacken, bei denen nicht nur Daten missbraucht, sondern ganze Systeme lahmgelegt werden, seit Jahren steigt. In einem dezentralen Energiesystem, das vor allem regenerative Quellen nutzt, könne zudem der Ausfall einzelner Komponenten sowie die zeit- und wetterbedingt schwankende Einspeisung die Versorgungssicherheit gefährden.

Wie sich Energiesysteme und andere kritische Infrastrukturen (Kritis) im Hinblick auf solche Gefahren widerstandsfähig gestalten lassen, erforscht Resis unter der Leitung von Sadeeb Simon Ottenburger und Wolfgang Raskob am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit des KIT. Auf technische Systeme bezogen, bezeichnet Resilienz die Eigenschaft, auch unter hohen Belastungen oder trotz Störungen nicht vollständig zu versagen, sondern wesentliche Funktionen aufrechtzuerhalten und bald wieder voll einsatzfähig zu sein.

„Die bereits stattfindende Planung zukünftiger kritischer Infrastrukturen muss neue systemische Risiken und große Unsicherheiten systematisch berücksichtigen und insbesondere negative Auswirkungen einzelner oder mehrerer Ereignisse auf die Gesellschaft verstehen“, erklärte Ottenburger.

Microgrids können Teil der Lösung sein

Bezogen auf die Energieversorgung, bedeute das zum Beispiel, dass mit der Energie- und Mobilitätswende das Stromnetz immer wichtiger wird. Dieses wiederum sei von Informations- und Kommunikationsnetzen abhängig. Wie hier robuste Lösungen – auch im Hinblick auf große Unsicherheiten, wie sie etwa Erderwärmung oder unklare Energienachfrage mit sich bringen – aussehen können, damit beschäftigen sich die Forschenden um Ottenburger und Raskob mithilfe von Simulationsmodellen, Künstlicher Intelligenz, Mathematik und Erkenntnissen aus den Sozial- und Wirtschaftswissenschaften.

Eine zentrale Rolle spielt dabei eine Plattform, die Belastungsszenarien unter verschiedenen Randbedingungen simuliert und dadurch erlaubt, Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Teilsystemen und damit systemischen Risiken zu analysieren.

Um die Resilienz der Energieversorgung zu erhöhen, lassen sich beispielsweise Microgrids integrieren, also viele kleine intelligente Energiezellen, die nicht nur eine netzstabilisierende Funktion erfüllen, sondern auch vorübergehend autonom funktionieren.

Neben den technischen Faktoren binden die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen soziale Aspekte ein. Wenn Ressourcen knapp werden, ist von Verbraucherinnen und Verbrauchern Flexibilität gefordert, beispielsweise während einer lang anhaltenden europäischen Dunkelflaute, wenn weniger Strom aus regenerativen Quellen kommt, sich Energiespeicher leeren oder Ressourcen aufgrund von Cyberattacken nicht mehr verfügbar sind.
 

Günter Drewnitzky
Redakteur
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Mittwoch, 25.05.2022, 17:09 Uhr

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