Das Energienetz der Zukunft Herausforderungen an die Netzleittechnik. Michael Wilfer Vorstand, Fichtner IT Consulting AG

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1 Das Energienetz der Zukunft Herausforderungen an die Netzleittechnik Michael Wilfer Vorstand, Fichtner IT Consulting AG

2 VORSTELLUNG WAS VERURSACHT DIE HERAUSFORDERUNGEN? WAS SIND DIE HERAUSFORDERUNGEN? WIE KANN DAMIT UMGEGANGEN WERDEN?

3 Michael Wilfer, Vorstand Fichtner IT Consulting University of Maryland M.A. Geography ( Klimatologie, Geoinformatik, Remote Sensing) Universität Tübingen Jura / Geographie Studium seit 2001 FICHTNER IT CONSULTING AG Stuttgart, Vorstand CADIS Informationssysteme GmbH, Stuttgart, Geschäftsführer Systemhaus Hemminger, Esslingen Projektmanager, Bereichsleiter ppa Freiberuflich Berufstätigkeit Mitarbeit FAPLIS Fabrikplanungs- & Informationssystem ; Daimler-Benz AG Konzeption, Implementierung und Projektleitung für Netz- & Betriebsmittelinformationssysteme bei Energieversorgern Leitung Entwicklungsbereich und Produktmanagement für die Produkte InterNetz und PARIS Gesamtprojektleitung für DB-GIS, das Infrastrukturmanagement System der DB Netz AG Technische und Management Workshops zur Spezifikation, Auswahl und Implementierung technischer und betriebswirtschaftlicher Softwarelösungen Lehrbeauftragter an der Hochschule für Technik; Stuttgart Vorsitzender des ITK-Ausschusses der IHK Region Stuttgart Erfahrungen

4 FICHTNER Dienstleister für Infrastrukturplanung & -management Gegründet 1922 und seither in Familienbesitz Deutschlands größtes unabhängiges Planungs- und Beratungsunternehmen Etwa 2000 Mitarbeiter weltweit Projekterfahrung in mehr als 160 Ländern Über 1200 laufende Projekte 260 Mio. Jahresumsatz in 2012 Fichtner IT Consulting ist das Kompetenzzentrum für IKT Technologie, Lösungen, Integration und Prozesse

5 WAS VERURSACHT DIE HERAUSFORDERUNGEN?

6 Die Energiewende setzt die Randbedingungen Der Umbau von Erzeugung und Verbrauch erzwingt den Umbau der Netze Beispiel Baden-Württemberg: 50% effizienter, 80% erneuerbare Energie, minus 90% Treibhausgase bis 2050 Quelle: Landesregierung Baden-Württemberg

7 Das Netz als Verbindungselement bedarf neuer IKT Technologien Neue IKT Technologien für Betrieb und Steuerung der Netze sowie Information der Marktteilnehmer Quelle: BDEW Smart Grid Roadmap, Feb. 2013

8 Parallel zum elektrischen Netz braucht es eine IKT Infrastruktur zur Verbindung aller Player Industrielles Energie.- Management IKT t 0 i Smart Grids = (Erzeugung + Netze + Speicher + Prosumenten) Open Grid Smart Home E-Mobility IKT Closed Grid Zentrale Erzeugung ÜN VN Speicher Märkte Service Dezentrale Erzeugung Quelle: Fichtner / acatech Security Transit In Anlehnung an Acatech

9 Der Bedarf an zusätzlicher IKT ist räumlich und nach Spannungsebenen differenzierbar Anbindung der Erneuerbaren Energien nach Netzebene Bisher kein Einsatzgebiet für Netzleittechnik Quelle: Leitstudie Szenario A ;

10 Neue Geschäftsmodelle brauchen andere Informationen Ansätze für Smart Grids Geschäftsmodelle Industrielles Energie.- Management Open Grid Smart Home E-Mobility IKT Closed Grid Zentrale Erzeugung ÜN VN Speicher Märkte Service Dezentrale Erzeugung Security Transit Quelle: Fichtner / acatech

11 WAS SIND DIE HERAUSFORDERUNGEN?

12 OT und IT auf einem Standard zusammenführen SCADA EMS DMS Markt Engineering O&M Weitere Wie dies in der Referenzarchitektur des IEC Technical Committee 57 dargestellt wird um die dezentralen Netz-Komponenten überwachen & steuern zu können um das Zusammenspiel von Smart Grid und Smart Market zu erlauben um neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen um die Netze wirtschaftlicher planen, bauen und betreiben zu können Quelle: IEC

13 Die Sicherheit der Komponenten, Systemen, Prozesse und Daten gewährleisten Versorgungsinfrastruktur wird zunehmend zum Ziel von Cyberangriffe ( 1 ) Sicherheitsvorfälle (Okt März 2013) gemeldet an U.S. Dept. Of Homeland Security ICS-CERT = U.S Department of Homeland Security Industrial Control Systems Cyber Emergency Response Team Quelle: Internetrecherche, siehe Ausriss

14 Die Sicherheit der Komponenten, Systeme, Prozesse und Daten gewährleisten Versorgungsinfrastruktur wird zunehmend zum Ziel von Cyberangriffe ( 2 ) Quelle: Internetrecherche, siehe Ausriss; csnc.com

15 Die Integration und Öffnung der SCADA Systeme eröffnet Angriffspfade Internet Versorgungsinfrastruktur wird zunehmend zum Ziel von Cyberangriffe ( 3 ) SCADA Firewall / DMZ Business IT Firewall / DMZ Prosumer Gateway Admin Tarif kwh Smart Meter HAN Verbrauch Wartungs -zugang ONT-n ONT-1 Prozessankopplung UW1 (RTU) UW2 (RTU) Internet Steuerung EE Uwn (RTU) UW. (RTU) UW3 (RTU) PLC RONT dezentrale Netz-Steuerung UW : Umspannwerk RONT : regelbarer OrtsNetzTrafo PLC : Power Line Carrier DMZ : Demilitarisierte Zone Quelle: Fichtner

16 Mit den wachsenden Datenmengen umgehen und sinnvolle Entscheidungsunterstützung ermöglichen Zunahme Datenvolumen aus Netzautomatisierung Nicht nur erfassen & übertragen sondern auch Korrektur / Ersatzwerte Analyse / Visualisierung Plausibilisierung bearbeiten Quelle: Fichtner; Übertragung Projektion Datenvolumen Smart Meter ( Stk. / 1 Messwert pro 15 Min. / 1 Kb )

17 WIE KANN DAMIT UMGEGANGEN WERDEN?

18 Zusammenführung von OT und IT innerhalb einer standardisierte beinahe Echtzeit -fähige ITK Architektur Near Realtime and Event Driven Enterprise Architekture Back Office MS / NS Netz Prosumer Legacy SCADA MicroGrid EMS RONT s RTU s Dezentrale Netzsteuerung Service Bus ( IEC / SOA ) Service Bus ( IEC / ) Service Bus ( HAN / Zigbee ) MDM Smart Meter HAN Controler Erzeugung NN CRM ISU steuerbare Lasten Speicher GIS AM WFM Physische & virtuelle Energie Zellen

19 Aufbrechen der Silos und neue Module für eine weiterentwickelte IKT im MS / NS Netz GAC Client Rolle Energievertrieb GAC Client Rolle Netzbetreiber GAC Client Rolle Demand Side Manager GAC Client Rolle D Grid Analytics & Control GAC Rechte Management Zugriff, Sicherheit, Vertraulichkeit, Grid Analytics and Control Datenbank & Funktionen Rückgabe von Steuerparametern EAI-Bus Streaming Prozesse Basierend auf Standards wie CIM Ind. System Analytics Ind. System Analytics Ind. System Analytics Ind. System Analytics MicroGrid-EMS Schutz- / Mess- & Regeltechnik Prognosesystem Einspeisung / Last / Verbrauch MDM / Billing Verbrauch / Tarife / Abrechnung Unternehmens IT GIS, CRM, IHM, OT & IT Kernsysteme MicroGrid-EMS Zeitreihenspeicher Unternehmensdaten MicroGrid-EMS Kurzzeit Datenspeicher Meter Data Zeitreihenspeicher MicroGrid Datenquellen Smart Meter, IND, RTU, DEA, Gridexterne Datenquellen Wetterdaten, EEX, Bevölkerungsdaten, < Sek. Sek. Min. // Latenzzeit für Bearbeitung // Std. Tag Woche < Quelle: FIT; Seven2One

20 Aufbau einer übergreifenden und integrierten Sicherheitsarchitektur Proaktive Prozesse Abwehr konkreter Bedrohung Lernendes System Identifikatiosmechanismen Analysekompetenz Abwehr mechanismen Wiederherstellung Hardening Patch Management Identifizieren & bewerten Installieren Testen Laden & packen Sicherheitsorientierte Beschaffung E-technische Netzinfrastruktur ITK Netzinfrastruktur Organisation Einkauf Technik GF Netz Qualifizierung / Standardisierung / embedded security Sicherheit Netz- Management Netz- Führung Netz- Service F&E Kernteam Training Lieferant 1 Lieferant 2 Lieferant n Quelle: FIT

21 Datenvolumen Kommunikation und Handling großes HW & SW Geschäft >> Tummelplatz aller ITK Anbieter Ihr strategisches Konzept entscheidet Quelle: siehe Firmenlogos