Stadsinfrastrukturens robusthet i krissituationer är främst beroende av stabil strömförsörjning. Detta är en särskild utmaning när man planerar framtida smarta elnät som ändå måste klara av flyktiga förhållanden. Smarta nät kännetecknas inte bara av samverkan mellan många komponenter, de styrs alltmer automatiskt och, Således, ännu mer sårbara för cyberattacker eller naturkatastrofer. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) arbetar med att specifikt och hållbart förbättra nätresiliensen.

"Ökad kontroll av vår strömförsörjning med informations- och kommunikationsteknik resulterar i en större sårbarhet, " förklarar Sadeeb Simon Ottenburger, forskare vid KIT:s Institute for Nuclear and Energy Technologies (IKET). Utbyte av data via parallella informations- och kommunikationssystem är ett krav för decentraliserad, efterfrågebaserad, och ekonomiskt effektiv kraftförsörjning från framtida smarta nät. Genom att manipulera dessa data, hackare kan redan idag ändra efterfrågesiffror och andra värderingar och, Således, orsaka en påstådd överbelastning av nätet eller stänga av komponenter som är tänkta att mata in ström. "I teorin, allt kan hackas, " säger experten. En attack i Ukraina i december 2015 visar vad detta betyder. Det orsakade en total blackout.

Med tanke på potentiella cyberattacker, men även andra krissituationer, som jordbävningar eller kraftiga regn, Ottenburger arbetar med en förebyggande strategi som tar hänsyn till risker redan i planeringsfasen och som planeras implementeras i energiledningssystemet. Den här strategin är tänkt att fungera i realtid och inte bara vid strömavbrott, men också under förhållanden med strömbrist, så kallade brownouts. Matematikerns arbete fokuserar på två spakar. För det första, rutnätstopologin kan väljas så att frihetsgrader blir resultatet. Det ska baseras på mikronät, dvs många små öar som kan leverera ström oberoende av varandra. Som ett resultat, det är möjligt att distribuera kritisk infrastruktur till olika mikronät. Ett sådant undernät, till exempel, säkrade strömförsörjningen till ett universitetssjukhus efter jordbävningen i Fukushima.

Andra frihetsgrader är resultatet av konfigurationen av kraftdistributionskomponenterna inom ett mikronät, det vill säga av producenterna, lagringssystem, och informations- och kommunikationssystemen. Topologin för ett smart nät baserat på mikronät och konfigurationen av dessa individuella nät ska sedan användas som en variabel i en simuleringsmodell. Modellen kommer att användas för att simulera blackout-scenarier för städer under förändrade ramvillkor och med hänsyn till situationen i annan kritisk infrastruktur. "Vi öppnar upp ett nytt fält av energiforskning på KIT och vill förbättra motståndskraften i stadsrum med vår modell, säger Ottenburger.

Simuleringsmodellen kommer att utvecklas i samarbete med Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) på basis av lokala data från Karlsruhe. På CEDIM, en tvärvetenskaplig forskningsinstitution av KIT, 16 institut samarbetar inom området katastrofhantering. De utvecklar verktyg och teknologier som hjälper till att analysera, tidigare identifiera, och bättre hantera naturliga och konstgjorda faror.