Projekt SecDER: KI schützt Energiesysteme der Zukunft
Das Projekt SecDER hat ein KI-gestütztes Schutzsystem entwickelt, das virtuelle Kraftwerke und dezentrale Energieanlagen vor Ausfällen schützt. Es arbeitet nur mit Kommunikationsdaten zwischen den Anlagen und benötigt keine spezifischen Messgrößen, wodurch es herstellerunabhängig einsetzbar ist. Das System soll nun gemeinsam mit der Energiewirtschaft weiterentwickelt werden.
Virtuelle Kraftwerke spielen eine zentrale Rolle bei der Nutzung erneuerbarer Energien, indem sie die Energieflüsse aus verschiedenen dezentralen Quellen wie Windkraft, Fotovoltaik und Wasserkraft bündeln und steuern. Dadurch können sie wie ein Großkraftwerk agieren und die erforderliche Poolgröße für die Teilnahme an den Strommärkten erreichen. Der Betrieb dieser Anlagenparks ist jedoch technisch anspruchsvoll und erfordert moderne IT-Systeme, was die Angriffsfläche für Cyberangriffe im Vergleich zu klassischen Großkraftwerken erheblich vergrößert.
Im Projekt SecDERhaben Forschende die Sicherheit virtueller Kraftwerke untersucht und Cyberangriffe auf ein Modell eines solchen Kraftwerks simuliert. Sie stellten fest, dass erfolgreiche Attacken auf einzelne Anlagen oft unbemerkt bleiben, da herkömmliche Überwachungssysteme nicht unbedingt auf Ausfälle einzelner Anlagen reagieren. Kleinere Ausfälle können jedoch die Sicherheit des Gesamtsystems gefährden und dazu führen, dass virtuelle Kraftwerke keinen Strom mehr liefern.
Daraufhin entwickelte das Projektkonsortium ein Intrusion-Detection-System, das mithilfe von Machine Learning sowohl Cyberangriffe als auch technische Störungen automatisch erkennt und
abwehrt. Das System versetzt das gesamte Kraftwerk in eine passende Cybersafe-Position, in der keine unsicheren Steuerungsmaßnahmen mehr ausgeführt werden können. Es gibt mehrere Cybersafe-Positionen, die je nach Gefahrenszenario dynamisch angepasst werden, um trotz laufender Angriffe und Störungen zuverlässig Strom zu erzeugen.
Das SecDER-System nutzt allgemeine Kommunikationsdaten, die jede Anlage mit ihrem virtuellen Kraftwerk teilt, anstatt spezifische Daten aus proprietären Netzen und Systemen. Dadurch ist die Lösung unabhängig von speziellen Technologien oder Protokollen und kann herstellerübergreifend eingesetzt werden. Das System wurde prototypisch realisiert und soll nun gemeinsam mit der Energiewirtschaft weiterentwickelt werden.
Über das Projekt
Das Projekt SecDER – KI-basierte Erkennung und resiliente Vermeidung von Cyber-Angriffen und technischen Störungen bei virtuellen Kraftwerken und dezentralen Energieanlagen wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit 2,7 Millionen Euro gefördert und vom Projektträger Jülich unterstützt. Das Projekt begann im April 2021 und dauerte 36 Monate. Beteiligt waren die Fraunhofer-Institute für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) und für Sichere Informationstechnologie (SIT), die Hochschule Hannover, die DECOIT GmbH, die ENERTRAG AG und die ANE GmbH & Co. KG. Weitere Informationen sind auf der Projektwebsite verfügbar.
Projektleiter Tobias Schellien vom Fraunhofer IEE betont: „Cyber-Angriffe auf Energiesysteme lassen sich nicht vollständig vermeiden. Wir müssen davon ausgehen, dass die Angriffe in diesem Bereich in Zukunft noch weiter zunehmen. Deshalb haben wir im Projekt SecDER den Systemen beigebracht, auf Cyber-Angriffe und Störungen so zu reagieren, dass Totalausfälle vermieden werden.“
