Mit Resilienz gegen Hacker

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ESYS Logo - großDas Energiesystem wird immer stärker vernetzt, mehr und mehr digital und dezentral. Das macht es zwar flexibel, aber auch angreifbar. Neben Hackerangriffen könnten aber auch Hitzewellen, Überschwemmungen und Rohstoffengpässe die Energieversorgung gefährden. Wie das Energiesystem der Zukunft möglichst krisenfest gestaltet werden kann, hat eine Arbeitsgruppe des Akademienprojekts ESYS (Energiesysteme der Zukunft) untersucht. Eine Analyse und eine Stellungnahme mit Vorschlägen sind die Ergebnisse.

Die Stellungnahme „Das Energiesystem resilient gestalten – Maßnahmen für eine sichere Versorgung” skizziert in Szenarien mögliche Belastungen für die Energieversorgung und die Energiewende. Daran anknüpfend werden Handlungsspielräume ausgelotet, um das Energiesystem frühzeitig gegen Risiken zu wappnen. Die Analyse “Das Energiesystem resilient gestalten: Szenarien – Handlungsspielräume – Zielkonflikte”  versucht, Antworten auf die Frage zu geben, wie das künftige Energiesystem so gestaltet werden kann, damit auch unter Belastungen die Versorgung gewährleistet bleibt und arbeitet verschiedene Maßnahmentypen heraus.

Risiken Hacker, Extremwetter und Rohstoffmangel

Jüngst nutzten Hacker eine Sicherheitslücke in veralteten Betriebssystemen, um mindestens 200.000 Computersysteme in 150 Ländern mit einer Schadsoftware zu infizieren und Lösegeld zu fordern. Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt forderte daraufhin, die IT-Sicherheit für kritische Infrastrukturen wie die Energieversorgung zu verbessern. acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften teilen zwar diese Auffassung – in ihrer gemeinsamen Stellungnahme benennen sie jedoch weitere Anforderungen an eine gesicherte Energieversorgung der Zukunft: Das System sollte auf allen Ebenen so gestaltet werden, dass es seine Funktionsfähigkeit bei Störfällen erhalten beziehungsweise schnell wiederherstellen und aus Krisen lernen kann.

Dass Hacker intelligente Stromzähler und Netze manipulieren, ist dabei nur ein denkbares Szenario. Genauso können Schneestürme oder Überschwemmungen in Folge des Klimawandels Strommasten beschädigen und Hitzewellen Stromausfälle verursachen. Werden die Elektromobilität oder Power-to-Gas im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor miteinander verknüpft, drohen Störungen in einem Sektor auf andere überzugreifen. Mit der Vernetzung entstehen immer mehr mögliche Angriffspunkte auf die Energiesysteme, Risiken werden schwerer abschätzbar. Resilienz ist deshalb das Sicherheitskonzept der Zukunft.

Regierungen, Behörden und Unternehmen seien gleichermaßen gefordert, langfristige Resilienzstrategien für eine gesicherte Energieversorgung zu entwickeln, so Ortwin Renn, wissenschaftlicher Direktor am Institut für transformative Nachhaltigkeitsforschung (IASS). „Zwar kosten diese Investitionen Geld. Auf lange Sicht zahlen sie sich aber aus, weil sie immense Schäden von Wirtschaft und Gesellschaft abwenden können“, sagt Renn, der die ESYS-Arbeitsgruppe geleitet hat.

Blackouts in einer Region können zum Beispiel besser kompensiert werden, wenn mehrere unterschiedliche Technologien zur Stromerzeugung und Systemsteuerung eingesetzt werden. So sind Windräder nicht von Hitzewellen betroffen. Gaskraftwerke können Strom auch in wind- und sonnenarmen Zeiten erzeugen. Werden intelligente Netze mit unterschiedlicher Software gesteuert, können sich einzelne Manipulationen nicht auf andere Systeme ausweiten. Die ESYS-Arbeitsgruppe schlägt daher vor, alternativen Softwareanbietern den Markteintritt zu erleichtern.

Ein weiterer Vorschlag zielt auf die Verteilnetze. Heutzutage können Stadtteile oder Straßenzüge nur als Ganzes von der Versorgung getrennt werden. Besser wäre, die Stromnachfrage im Krisenfall nach Relevanz zu drosseln: Leuchtreklame und Straßenlaternen ließen sich abschalten, während Krankenhäuser, Polizei und Feuerwehr weiter mit Strom versorgt würden.

Konkrete Vorschläge
Die ESYS-Stellungnahme schlägt konkrete Maßnahmen vor, um die Energieversorgung langfristig zu sichern. Dazu zählen unter anderem:

      • Blackouts in einer Region können besser kompensiert werden, wenn unterschiedliche Technologien zur Stromerzeugung und Systemsteuerung eingesetzt werden.
      • Werden intelligente Netze mit unterschiedlicher Software gesteuert, können Cyberattacken nicht so leicht auf andere Systeme übergreifen.
      • Doppelstrukturen können Versorgungsausfälle abfedern, zum Beispiel, indem Erdkabel und Freileitungen parallel genutzt werden. Hier müssen Kosten und Nutzen von Fall zu Fall abgewogen werden.
      • Im Krisenfall sollte die Stromnachfrage nach Relevanz gedrosselt werden.
      • Mehr Effizienz und Recycling könnte die Versorgung mit wichtigen Metallen für die Energiewende sichern helfen.
      • Transparente Beteiligungsprozesse, eine faire Lastenverteilung sowie vorausschauende Governance können sowohl Akzeptanz in der Bevölkerung als auch langfristige Investitionen der Wirtschaft in eine resiliente Energieinfrastruktur fördern.

ESYS: Leopoldina, acatech und Union unterstützen Politik und Gesellschaft unabhängig und wissenschaftsbasiert bei der Beantwortung von Zukunftsfragen zu aktuellen Themen. Die Akademiemitglieder und weitere Experten sind namhafte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem In- und Ausland. In interdisziplinären Arbeitsgruppen erarbeiten sie Stellungnahmen, die nach externer Begutachtung vom Ständigen Ausschuss der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina verabschiedet und anschließend in der Schriftenreihe zur wissenschaftsbasierten Politikberatung veröffentlicht werden. Für die gemeinsame Initiative „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) hat acatech die Federführung übernommen. Im Akademienprojekt erarbeiten rund 100 Energiefachleute aus Wissenschaft und Forschung Handlungsoptionen zur Umsetzung einer sicheren, bezahlbaren und nachhaltigen Energieversorgung.