Zur Beantwortung, Beurteilung und Bewertung der oben genannten Herausforderungen werden während der Projektlaufzeit mögliche Szenarien von Störungen der IKT in der Zukunft definiert.
Darauf aufbauend wird ein Katalog erstellt, der Fehlerdetektionsmaßnahmen und -diagnoseverfahren für die Ende-zu-Ende Kommunikation zwischen VNB und steuerbaren Endgeräten als auch innerhalb des HEMS listet. Dieser dient als Grundlage für die weiteren Arbeiten im Bereich der Verlässlichkeit der Kommunikation.
Zur Minderung der Störanfälligkeit der IKT-Kommunikation werden im Projekt Maßnahmen auf der Ebene des Netzwerkmanagementsystems sowie des Kommunikationsmoduls des Smart Meter Gateways entwickelt und prototypisch umgesetzt. Ziel ist es, Betriebs- und Qualitätsparameter der WAN-Kommunikation systematisch zu erfassen, auszuwerten und für die frühzeitige Erkennung von Kommunikationsstörungen nutzbar zu machen. Die entwickelten Ansätze tragen dazu bei, die Verlässlichkeit von Steuermaßnahmen zu erhöhen, Kommunikationsausfälle robuster zu beherrschen und deren Auswirkungen auf nachgelagerte Betriebs- und Steuerungsprozesse im Verteilnetz zu reduzieren. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zur Erhöhung der Resilienz der IKTInfrastruktur im intelligenten Messsystem geleistet.
Ein weiteres Ziel die die Analyse der Auswirkung der Störszenarien auf den Betrieb der Verteilnetze, sofern der Fehler unerkannt bleibt. Dies beinhaltet auch mögliche Wechselwirkungen verschiedener Störungen oder Kaskadeneffekte.
Auf Grundlage der Auswirkungen der Störfälle der Kommunikation auf die Niederspannungsnetze der kritischen Strominfrastruktur werden Kompensationsmaßnahmen entwickelt und bewertet. Diese können präventiver und kurativer Natur sein, wobei verschiedene Kategorien untersucht und gegenübergestellt werden: Maßnahmen in Einzelanlagen oder Netzkomponenten, Betriebsstrategien von Heim-Energiemanagementsystemen (HEMS), Protokolle/Prozesse im SMGW und Konzepte der Netzsteuerung.
Die entwickelten Kompensationsmaßnahmen und ihr Beitrag zur Minderung der Fehlerauswirkung auf Anlagen-, Haushalt-, Netz- und Systemebene werden simulativ, im Labor und in einem Feldtest untersucht. Das Ziel ist ein sinnvoller Trade-off aus resilientem Netzbetrieb und minimal-invasiver Einschränkung des Netznutzenden des Niederspannungsnetzes.
Die Validierung der Vorteile der Nutzung eines digitalen Zwillings erfolgt in einem Feldtest. Durch den Einsatz des digitalen Zwillings wird angestrebt, die Messdaten abzubilden, Steuerdaten über die SMGW u. A. zu versenden und deren Umsetzung durch Analyse der Messwerte zu belegen.
Aus den Ergebnissen der Simulationen, der Labor- und des Feldtests werden Bewertungen abgeleitet, die beurteilen, welchen Mehrwert die Kommunikation über SMGW im Verteilnetz bietet. Dies beinhaltet die Beurteilung beider Richtungen der Kommunikation: der mögliche Mehrwert für das Verteilnetzmonitoring durch Signale vom SMGW an den digitalen Zwilling bzw. den Netzbetreiber sowie der Mehrwert zur Engpassvermeidung durch Senden von Steuerbefehlen vom Netzbetreiber an HEMS oder Einzelanlagen. Des Weiteren wird bewertet, wie die Fehlerdiagnose für die Stromnetzfehlererkennung Vorteile liefern kann.
Des Weiteren werden für die im Projekt identifizierten IKT-Störfälle Abschätzung der Auswirkungen auf den Betrieb des deutschen bzw. europäischen Verbundsystems gemacht werden, z. B. ob kritische Situationen durch Kommunikationsstörungen in Niederspannungsnetzen entstehen können. Gleichzeitig sollen die Effekte der entwickelten Kompensationsmaßnahmen und damit eine mögliche Lösung der Herausforderung analysiert werden.
Das durch die Untersuchungen erworbene Wissen soll in den Diskurs zum Thema IKT-Resilienz eingebracht werden. Dabei spielt eine Rolle, dass die Bedeutung von IKT in der Niederspannungsebene im kommenden Jahrzehnt und auch schon in den nächsten Jahren signifikant zunehmen wird. Im Projekt soll die Forschung in diesem Bereich erweitert werden, sodass großflächige Störungen durch die Resilienz dieser Komponente (SMGW) bestmöglich minimiert werden können. Dadurch kann diese Herausforderung einerseits mehr Aufmerksamkeit bekommen und die Erkenntnisse durch den Transfer des erworbenen Wissens in die Fachgremien und interessierte Kreise zu einer erhöhten Energiesystem-Resilienz beitragen.
