22. SEPTEMBER 2017

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Wieviel Vernetzung und Intelligenz im Stromnetz ist sinnvoll?


Immer mehr dezentrale Anlagen speisen ins Netz. Das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch aufrecht zu erhalten wird zur Herausforderung. Mehr Vernetzung und Intelligenz ist eine Lösung, diese muss allerdings abgesichert sein. Ein Gastbeitrag von Jeanette Kristin Weichler und Bernhard Wille-Haussmann vom Fraunhofer ISE über IT-Sicherheit und adaptive Stromnetz-Parametrierung.
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Im Zuge der Energiewende verändert sich die Stromversorgung grundlegend und wird Schritt für Schritt von einigen wenigen zentralen Großkraftwerken auf viele kleine, überwiegend dezentrale Anlagen übertragen. Dabei entstehen zwei Herausforderungen: Wie kann die Energie so gemanagt werden, dass sich Verbrauch und Erzeugung im Netz zu jedem Zeitpunkt perfekt decken? Und wie können die vielen dezentralen Erzeugungsanlagen lokal in das Stromnetz integriert werden, sodass die Stabilität zukünftig auch gewährleistet werden kann?


Eine Lösung für ein effizientes Energiemanagement sind virtuelle Kraftwerke, die eine Vielzahl an kleinen, dezentralen Anlagen in größeren Pools auf einer Aggregationsebene zusammenführen, um den Strom beispielsweise an der Strombörse vermarkten zu können.


Cyberattacken wie WannaCry verdeutlichen allerdings, dass eine solche Vernetzung Kritischer Infrastrukturen so abgesichert sein muss, dass diese möglichst nicht gehackt und lahmgelegt werden können.

Rundsteuertechnik - Physischer Zugriff nötig

Eine ebenso einfache wie sichere technische Lösung hierfür setzt auf die sogenannten Rundsteuersignale, die bis vor einigen Jahren zur Umschaltung zwischen Tag- und Nachttarif genutzt wurden. Mittlerweile wurde die Rundsteuertechnik dahingehend weiterentwickelt, dass sie bis zu 96 Tarifwerte pro Tag übermitteln kann (siehe Grafik 1: Kommunikationsstruktur).


Die Übertragung eines Tarifsignals bietet den Betreibern dezentraler Anlagen den Anreiz, sich entsprechend dieses Tarifs zu verhalten. Hierbei liegt zwar die Intelligenz, dieser Tarifcharakteristik zu entsprechen, in jeder einzelnen kleinen dezentralen Anlage. Allerdings ist die Kommunikation zwischen Anlagen- und Netzbetreibern einfach und sicher.


Konkret installiert in diesem Fall jeder Erzeuger einen Rundsteuerempfänger, der das Tarifsignal aus dem auf das Stromnetz modulierten Signal filtert. Der Anlagenbetreiber übernimmt selbst die Aufgabe, bei welchem Tarif er beispielsweise sein Blockheizkraftwerk einschaltet.


Der große Vorteil dieser Lösung: Cyberkriminelle, die die Rundsteuertechnik hacken wollen, benötigen physischen Zugriff auf das Stromnetz und müssen mit einem aufwändigen Störsender ein Signal aufprägen. Dieser Vorgang ist zum einen kompliziert, räumlich begrenzt und lässt sich zum anderen relativ schnell lokalisieren und unschädlich machen.

Verteilnetz mit Potenzial

Dabei stellt sich die grundlegende Frage: Wieviel Vernetzung und Intelligenz ist sinnvoll – und vor allem sicher auf dem Weg hin zu einer effizienten Deckung des Energiebedarfs aus Erneuerbaren Energien?


Derzeit beschränkt sich die fortgeschrittene Intelligenz im Stromnetz ohnehin auf die Übertragungsnetzebene. ›Untere‹ Ebenen im Verteilnetz entziehen sich aktuell allerdings der intelligenten Erfassung von Betriebszuständen – ein Missstand, der auf dem Weg hin zur flächendeckenden Stromversorgung aus Erneuerbaren Energiequellen erhebliches Potenzial brachliegen lässt.

Intelligent adaptiv

Abhilfe schaffen hier intelligente Messsysteme – sogenannte Smart Meter –, die allerdings nur für Erzeugungsanlagen und größere Verbraucher in Betrieb genommen werden, um einen besseren Einblick in die Verteilnetze zu bieten.


Entscheidend ist dabei jedoch die zeitliche Auflösung der Messdatenerfassung. Bislang werden viele Smart Meter nur zu Abrechnungszwecken eingesetzt, was beispielsweise keine Datenübermittlung in Echtzeit erfordert. Für Prozesse wie Netzregelung hingegen müssen automatisiert Daten im Sekunden- oder sogar Subsekundenbereich erhoben und übermittelt werden.


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Datum:
01.09.2017
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Bild: Fraunhofer ISE
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