Smart grids:Forbedrer modstandskraften

Robustheden af ​​byinfrastruktur i krisesituationer afhænger hovedsageligt af stabil strømforsyning. Dette er en særlig udfordring, når man planlægger fremtidige smart grids, der alligevel skal klare flygtige forhold. Smart grids er ikke kun kendetegnet ved samspillet mellem mange komponenter, de styres i stigende grad automatisk og, dermed, endnu mere sårbare over for cyberangreb eller naturkatastrofer. Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) arbejder på specifikt og bæredygtigt at forbedre nettets modstandsdygtighed.

"Øget kontrol over vores strømforsyning med informations- og kommunikationsteknologier resulterer i en større sårbarhed, " forklarer Sadeeb Simon Ottenburger, videnskabsmand ved KIT's Institute for Nuclear and Energy Technologies (IKET). Udveksling af data via parallelle informations- og kommunikationssystemer er et krav for decentraliseret, efterspørgselsbaseret, og økonomisk effektiv strømforsyning fra fremtidens smarte net. Ved at manipulere disse data, hackere kan allerede i dag ændre efterspørgselstal og andre værdier og, dermed, forårsage en påstået overbelastning af nettet eller slukke for komponenter, der formodes at levere strøm. "I teorien, alt kan hackes, " siger eksperten. Et angreb i Ukraine i december 2015 viser, hvad dette betyder. Det forårsagede et totalt blackout.

I lyset af potentielle cyberangreb, men også andre krisesituationer, jordskælv eller kraftig nedbør, Ottenburger arbejder på en forebyggende strategi, der allerede i planlægningsfasen tager højde for risici og planlægges implementeret i energiledelsessystemet. Denne strategi formodes at fungere i realtid og ikke kun i tilfælde af blackout, men også under forhold med strømmangel, såkaldte brownouts. Matematikerens arbejde fokuserer på to håndtag. For det første, gittertopologien kan vælges således, at der opnås frihedsgrader. Det skal være baseret på mikrogrids, altså mange små øer, der kan levere strøm uafhængigt af hinanden. Som resultat, det er muligt at distribuere kritiske infrastrukturer til forskellige mikronet. Sådan et undernet, for eksempel, sikret strømforsyning til et universitetshospital efter jordskælvet i Fukushima.

Andre frihedsgrader skyldes konfigurationen af ​​strømfordelingskomponenterne i et mikronet, dvs. af producenterne, lagersystemer, og informations- og kommunikationssystemerne. Topologien af ​​et smart grid baseret på mikrogrids og konfigurationen af ​​disse individuelle grids skal derefter bruges som en variabel i en simuleringsmodel. Modellen vil blive anvendt til at simulere blackout-scenarier for byer under skiftende rammebetingelser og under hensyntagen til situationen i andre kritiske infrastrukturer. "Vi åbner op for et nyt felt for energiforskning på KIT og ønsker at øge byrummenes modstandsdygtighed med vores model, " siger Ottenburger.

Simuleringsmodellen vil blive udviklet i samarbejde med Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) på basis af lokale data fra Karlsruhe. Hos CEDIM, en tværfaglig forskningsinstitution af KIT, 16 institutter samarbejder inden for katastrofehåndtering. De udvikler værktøjer og teknologier, der hjælper med at analysere, tidligere identificere, og bedre klare naturlige og menneskeskabte farer.