Smart Grids Sichere Netze und Komponenten für Stromversorger

Für ihre Kommunikation nutzen Stromversorger meist in sich abgeschlossene, kaum manipulierbare Infrastrukturen wie PDH/SDH-Netze. Mit der Verbreitung der IP-Technik ändert sich das. Wollen die Stromversorger Zugänge zum Internet oder Intranet schaffen, um beispielsweise Fernwartung zu ermöglichen, werden die Netze angreifbarer.

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In Deutschland sind die Weichen für eine vermehrte Nutzung regenerativer Energien gestellt. Durch die verstärkte dezentrale Energieerzeugung gestalten sich Transport und Verteilung, Lastmanagement und Netzstabilität deutlich komplexer.

Zur Überwachung und Steuerung der technischen Prozesse nutzen die Betreiber in der Regel die klassischen Dienste, die auf PDH/SDH-Technik basieren. Diese enden jedoch häufig in den größeren Umspannstationen – in der Regel sind Ortsnetzstationen und Verbraucher oder Einspeisungsanlagen nicht mit PDH/SDH-Technik erschlossen.

Insbesondere durch die dezentrale Strom-Einspeisung von Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen besteht die Notwendigkeit, die Netze künftig weiter auszudehnen, wobei verstärkt die paketbasierten Übertragungstechnologien Ethernet und IP zum Einsatz kommen. Damit ist es sinnvoll, die Kommunikationsnetze ebenfalls auf IP-Technologie umzustellen.

Um auch in Zukunft eine hohe Netzstabilität zu erreichen, müssen Statusinformationen und Lastflussdaten aus den einzelnen Netzelementen wie den Erzeugungsanlagen, den Transformatorenstationen, den Industrieanlagen und den Privathaushalten abgerufen und verarbeitet werden. Weiterhin muss es die Möglichkeit geben, bei Abweichungen vom erwarteten Verhalten steuernd eingreifen zu können.

Zur Fernwirküberwachung und -steuerung werden daher Geräte benötigt, die speziell für die Aufgaben der Prozessdaten-Kommunikation konzipiert sind. Im Mittelspannungsnetz etwa benötigen die Betreiber von „Mission-Critical“-Netzen umfangreiche Funktionen zur Steuerung der Einspeisung und der Speicherung erneuerbarer Energien sowie zur Remote-Überwachung in Smart Grids – sei es in einer zentralen oder einer dezentralen Architektur. Hier gibt es in den bundesweit rund 500.000 Mittelspannungsstationen einen erheblichen Bedarf.

Somit ergeben sich zwei zentrale Herausforderungen, die sich heute und in Zukunft immer stärker auf die Sicherheit der Energienetze auswirken: Erstens die Verwendung des nicht auf Sicherheit ausgelegten IP-Standardprotokolls und zweitens die Menge an zusätzlichen Netzelementen.

Sicherheitslösungen für die Zukunft

Um diese Herausforderungen im Hinblick auf die Gewährleistung höchster Sicherheit meistern zu können, sollten Netzbetreiber umfassende Sicherheitslösungen implementieren. Dazu müssen bereits die in den Mission-Critical-Netzen eingesetzten Systeme einige grundlegende Anforderungen erfüllen.

Das fängt mit der Ausfallsicherheit und der Verfügbarkeit an. Netzbetreiber erwarten in ihren TDM-basierten Infrastrukturen und den Komponenten eine sehr hohe Verfügbarkeit – egal, ob SDH- oder eine paketbasierte Transporttechnologie zum Einsatz kommt.

Um eine hohe Verfügbarkeit zu erzielen, müssen alle zentralen Komponenten redundant ausgelegt sein. Hinzu kommt, dass die Zugangs- und Übertragungssysteme nach außen hin optimal abgeschottet und damit für Unbefugte nicht zugänglich sind.

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