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KIT-Simulationsmodell: Die Widerstandskraft smarter Grids stärken

Ein neues Simulations- und Planungstool von Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) soll die Resilienz von Smart Grids gegenüber Hackern, aber auch Brown- und Blackouts sowie Naturkatastrophen stärken.

Smart Grid Bildquelle: © Elektrizitätswerk der Stadt Zürich, ewz

»Mit der zunehmenden Steuerung unserer Stromversorgung durch Informations- und Kommunikationstechnologien vergrößert sich die Angriffsfläche«, erklärt Sadeeb Simon Ottenburger, Wissenschaftler am Institut für Kern- und Energietechnik (IKET) des KIT. Der Austausch von Daten über eine parallel laufende IKT-Infrastruktur ist Voraussetzung für eine künftige Stromversorgungsinfrastruktur in Smart Grids, jedoch auch Einfallstor für Hacker. »Theoretisch kann man alles hacken«, sagt der Experte. In der Ukraine legte eine solche Attacke im Dezember 2015 die Stromversorgung lahm.

Davor schützen soll ein Simulationsmodell, das durch Konfigurations-Variabilität in der Netz-Topologie (Stichwort Micro Grids) und weiterer Parameter für Modellstädte Ausfall-Szenarien unter Annahme verschiedenster Rahmenbedingungen und Infrastrukturen erlaubt. Das Simulationsmodell soll in Kooperation mit dem Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) auf der Basis lokaler Daten aus Karlsruhe entstehen. Am CEDIM, einer interdisziplinären Forschungseinrichtung des KIT, kooperieren 16 Institute im Bereich des Katastrophenmanagements.

Mit Blick auf mögliche Cyber-Angriffe, aber auch auf andere Krisenszenarien wie Erdbeben oder Starkregen zielt Ottenburger auf eine präventive Strategie, die bereits in der Planungsphase Risiken berücksichtigt und im Energiemanagementsystem implementiert werden soll. Sie soll in Echtzeit greifen, wofür der Mathematiker an zwei Stellschrauben ansetzt.

Freiheitsgrade bietet zum einen die Gestaltung der Netztopologie. Sie soll auf „Micro Grids“ aufbauen, also vielen kleinen Inseln, die voneinander unabhängig Strom zur Verfügung stellen können. Dies bietet unter anderem die Möglichkeit, kritische Infrastrukturen auf verschiedene Mikronetze zu verteilen. Ein solches Subnetz konnte zum Beispiel nach dem Erdbeben in Fukushima die Stromversorgung eines Universitätsklinikums sicherstellen.

Ansatzpunkt ist ferner die Konfiguration der für die Stromverteilung wichtigen Komponenten innerhalb eines „Micro Grids“, also der Erzeuger und Speicher sowie der Komponenten des IKT-Netzes selbst. Mit dem Simulationstool sollen dann sowohl eine resiliente Netzstruktur in der Planungsphase, als auch die richtigen Schritte im Falle eines Hacks oder einer Naturkatastrophe identifizierbar und einleitbar werden.