THWS bringt Expertise zu intelligenten Stromnetzen in Forschungsverbundprojekt KRISNet ein
Aufbau eines europäischen Satellitennetzes für die Steuerung von kritischer Infrastruktur
Mit satellitengestützter Kommunikation die Energieversorgung auch in herausfordernden Szenarien sichern: Dafür arbeitet das Institut für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) mit Unternehmenspartnern, der Universität Passau sowie dem Zentrum für Telematik (ZfT) aus Würzburg im Forschungsverbundprojekt KRISNet zusammen. Das Projekt markiert einen Meilenstein eines europäischen Satellitennetzes für den resilienten Betrieb kritischer Infrastrukturen.
Eine verlässliche Energieversorgung ist für den Alltag unabdingbar. Jedoch werden die Systeme durch den Zuwachs an erneuerbarer Energie, durch zunehmend dezentralisierte Erzeugungsanlagen und die stärkere Einbindung verschiedener Sektoren immer komplexer. Gleichzeitig nehmen die Gefahreneinflüsse zu: Extremwetter, gezielte (Cyber-)Angriffe oder technische Störungen können die Versorgung beeinträchtigen. Besonders kritisch wird die Situation, wenn auch die Kommunikationssysteme ausfallen, denn ohne sie lassen sich Energienetze weder stabil steuern noch nach Störungen schnell und sicher wieder hochfahren.
Genau an diesem Punkt setzt das Forschungsverbundprojekt KRISNet an. Ziel ist es, eine besonders widerstandsfähige Versorgungsinfrastruktur zu entwickeln, die für digitalisierte Stromnetze und weitere kritische Infrastrukturen jederzeit eine verlässliche Kommunikation ermöglicht. Dafür verfolgt KRISNet den Aufbau eines eigenen, souveränen Satellitennetzwerks in erdnaher Umlaufbahn, das im ersten Schritt durch einen Demonstrationssatelliten erprobt wird. Das geplante spätere Satellitennetz in einer niedrigen Umlaufbahn (LEO = low Earth orbit) soll unter deutscher, beziehungsweise europäischer, Kontrolle betrieben werden und die Kommunikationsinfrastruktur gezielt stärken, um sie auch in Krisen- und Ausnahmesituationen funktionsfähig zu halten.
KRISNet erforscht, wie sich terrestrische Kommunikationsnetze mit Glasfaser und Mobilfunk mit LEO-Satelliten verbinden lassen, um auch in herausfordernden Krisensituationen einen durchgängigen Informationsaustausch sicherzustellen. In Notfällen soll automatisch und in Echtzeit zwischen den verfügbaren Netzwerken umgeschaltet werden, damit die Kommunikation jederzeit erhalten bleibt. Im Zentrum der Lösung steht eine sichere Kommunikationseinheit für schnelle Netzumschaltungen und zuverlässige Datenübertragung. Darüber hinaus untersucht das Projekt Kommunikations- und Datenfusionstechnologien im Weltraum, bei denen Daten bereits direkt auf Satelliten verarbeitet werden. So können wichtige Informationen schneller bereitgestellt und neue Anwendungen für Krisenmanagement und den sicheren Betrieb von Energieanlagen mit geringstmöglicher Verzögerung ermöglicht werden. Um die Praxistauglichkeit sicherzustellen, wird gemeinsam mit Stromnetzbetreibern der Verteil- und Übertragungsnetzebenen dieses System unter realistischen Belastungs- und Störungsszenarien erprobt – sowohl in Simulationen als auch in Tests mit realen Demonstrationsanlagen.
KRISNet nutzt ein Gesamtprojektvolumen von acht Mio. Euro und wird durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen des Sicherheitsforschungsprogramms der Bundesregierung (SIFO) mit 5,9 Mio. Euro gefördert. Das interdisziplinäre Projektkonsortium umfasst zehn Partner, um alle Aufgaben abzudecken: Siemens AG (Energieübertragungs- und Verteilnetze) als Konsortialführer, Universität Passau (Energieinformatik), esc Aerospace GmbH (sichere Kommunikation), Infineon Technologies AG (Hardware-Sicherheitsanker), Giesecke+Devrient Mobile Security Germany GmbH (Sicherheitstechnik), Zentrum für Telematik Würzburg (Kleinsatelliten), Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (Smart Grids) sowie assoziierte Industriepartner wie Amprion GmbH (Betreiber Energieübertragungsnetze), ÜZ Mainfranken eG (Regionaler Energieversorger) und Nokia Solutions and Networks (Kommunikationsnetze).
Expertise: Intelligente elektrische Netze
Das Institut für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) der THWS bringt im Rahmen des Projekts KRISNet seine umfassende Expertise im Bereich intelligenter elektrischer Netze ein, insbesondere für die funktionalen und leistungstechnischen Anforderungen einer resilienten Kommunikation in zukünftigen Energiesystemen. Dabei entwickelt das IEHT-Team einen dreiteiligen Demonstrator: Im Labor wird ein Echtzeitsimulator eingesetzt, um verschiedene Resilienz-Szenarien für Energiesysteme zu modellieren und zu simulieren. Ergänzt wird dies durch eine Messinfrastruktur zur Validierung der Kommunikation und der Interdependenzen mit dem elektrischen System. Darüber hinaus gibt es praxisnahe Tests im Feld, sowohl beim regionalen Energieversorger ÜZ Mainfranken als auch bei einem Übertragungsnetzbetreiber. THWS-Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Anatoli Wellhöfer betont: „Dadurch trägt das Institut maßgeblich dazu bei, die Grundlage für eine krisenfeste und bedarfsgerechte Kommunikationstechnologie für Energiesysteme der Zukunft zu schaffen. Wer Interesse an KRISNet hat – auch für studentische Arbeiten – kann sich gerne an mich wenden.“
Über das IEHT
Das Institut für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) arbeitet als interdisziplinäre technologische Schnittstelle zwischen Laboren der Hochschule und externen Partnern aus Wissenschaft und Industrie. Damit trägt das IEHT wesentlich zum Profil der THWS im Forschungsschwerpunkt „Energietechnik und Energieeffizienz“ bei. Ein wichtiges Organisationsprinzip des IEHT ist es, Forschung und Lehre auf allen Stufen akademischer Ausbildung zu verzahnen und Studierende frühzeitig in die Projekte einzubeziehen, um Problemlösungskompetenz zu entwickeln und aktuelles Wissen direkt an künftige Fach- und Führungskräfte weiterzugeben.
Über die THWS
Die Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) zählt zu den größten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Bayern und steht seit ihrer Gründung im Jahr 1971 für hervorragende Lehre und angewandte Forschung. Mit rund 9.100 Studierenden, einem breit gefächerten Angebot von mehr als 60 Studiengängen sowie zwei Promotionszentren deckt die THWS ein weites Spektrum ab, das von Technik über Wirtschafts- und Sozialwissenschaften sowie Sprache bis hin zu Gestaltung reicht. Die THWS ist nicht nur regional in Franken und Bayern verwurzelt, sondern auch stark international ausgerichtet, was sich in zahlreichen Kooperationen und Austauschprogrammen weltweit und nicht zuletzt in einem vielseitigen englischsprachigen Studienangebot widerspiegelt.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Anatoli Wellhöfer
anatoli.wellhoefer@thws.de
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