MIT-Forschung: Solarenergie und Batterien versprechen Stabilisierung des Stromnetzes nach Cyberangriffen

Kürzlich haben Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein ziemlich zukunftsweisendes Forschungsergebnis vorgelegt: Im Falle von Cyberangriffen oder extremen Wetterbedingungen sollen Geräte wie Solarmodule für Privathaushalte, Batterien, Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und Warmwasserbereiter gemeinsam einen lokalen Strommarkt aufbauen und so die Stromversorgung wiederherstellen und das Netz entlasten.

Mit dem zunehmenden Anteil dezentraler Energieressourcen im Stromnetz gewinnen die potenziellen Risiken durch Cyberangriffe zunehmend an Bedeutung und stellen eine ernsthafte Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes dar. In der in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America veröffentlichten Studie „Enabling Grid Resilience through Trusted IoT – Coordinated Assets“ wiesen MIT-Forscher darauf hin, dass dezentrale Energie zwar viele Vorteile mit sich bringt, aber auch neue Sicherheitsrisiken für das Stromnetz birgt.

Die Forscher fanden jedoch heraus, dass Grid-Edge-Geräte und IoT-Geräte (Internet of Things) der Schlüssel zur Lösung dieses Problems sein könnten. Diese Geräte, die in der Nähe der Nutzer verteilt sind und gängige Geräte wie Solarmodule auf Dächern, Ladegeräte für Elektrofahrzeuge und intelligente Thermostate umfassen, können bei unerwarteten Stromausfällen und anderen Notfällen eine wichtige Rolle spielen, indem sie einen lokalen Strommarkt bilden.

Um diese Vision zu verwirklichen, hat das MIT-Team ein innovatives Framework namens Eureica (Efficient, Ultra-Resilient IoT – Coordinated Assets) entwickelt. Basierend auf der Annahme, dass die meisten Grid-Edge-Geräte künftig mit dem IoT verbunden sein werden, zielt dieses Framework darauf ab, die drahtlose Vernetzung verschiedener Geräte zu ermöglichen und ein großflächiges verteiltes Gerätenetzwerk aufzubauen.

Gleichzeitig entwickelte das Forschungsteam einen intelligenten Algorithmus. Bei einem Angriff oder einer Störung des Hauptstromnetzes wird dieser Algorithmus umgehend aktiviert, um die Zuverlässigkeit der Geräte auf dem lokalen Strommarkt zu bewerten, vertrauenswürdige Geräte herauszufiltern und die optimale Gerätekombination zur Bewältigung des Stromausfalls zu finden. Anschließend berechnet und koordiniert der Algorithmus präzise die Strommenge, die jedes Gerät ins Netz einspeisen oder aus dem Netz abführen soll. Die Besitzer der beteiligten Geräte erhalten eine entsprechende Marktkompensation.

Im Rahmen der Forschung simulierte das Team verschiedene mögliche Angriffsszenarien auf das Stromnetz. Dabei wurden verschiedene Unwetterbedingungen berücksichtigt, die zu Unterbrechungen der Energieübertragung auf verschiedenen Ebenen und Knotenpunkten des Stromnetzes führen können. Die Testergebnisse zeigen, dass dieser Algorithmus das Stromnetz selbst bei Leistungsverlusten zwischen 5 % und 40 % effektiv stabilisieren und die Auswirkungen von Angriffen oder Störungen minimieren kann.

Anu Ananthaswamy, Wissenschaftlerin in der Fakultät für Maschinenbau am MIT, sagte: „Jedes kleine Gerät kann dazu beitragen, seinen eigenen Energieverbrauch anzupassen. Solange wir Geräte wie intelligente Geschirrspüler, Solarmodule auf den Dächern und Elektrofahrzeuge voll ausnutzen, können wir die Stabilität des Stromnetzes deutlich verbessern.“

Das Forschungsteam ist sich natürlich auch bewusst, dass es noch viele Herausforderungen gibt, um einen solchen lokalen Strommarkt tatsächlich zu etablieren. Nicht nur die Unterstützung von Kunden, politischen Entscheidungsträgern und lokalen Behörden ist erforderlich, sondern auch technologische Durchbrüche. Beispielsweise die Entwicklung fortschrittlicher Wechselrichter, die es Elektrofahrzeugen ermöglichen, Strom ins Netz zurückzuspeisen.

Anu Ananthaswamy betonte: „Dies ist nur der erste Schritt zum Aufbau eines lokalen Strommarktes. Es bleibt noch viel zu tun, um zügig voranzukommen. Dies ist jedoch zweifellos ein vielversprechender und guter Anfang.“ Diese Forschung liefert neue Ideen und Ansätze zur Verbesserung der Stabilität des Stromnetzes unter besonderen Umständen und wird voraussichtlich eine wichtige Rolle im zukünftigen Energiebereich spielen.