Die Energieversorgung auch in herausfordernden Szenarien mit satellitengestützter Kommunikation sichern: Zu diesem Zweck arbeitet das Institut für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) im Forschungsverbundprojekt KRISNet mit Unternehmenspartnern, der Universität Passau sowie dem Zentrum für Telematik (ZfT) aus Würzburg zusammen. Das Projekt stellt einen Meilenstein für den Aufbau eines europäischen Satellitennetzes für den resilienten Betrieb kritischer Infrastrukturen dar.
Satellitenkommunikation als Rückhalt in Krisensituationen
Eine verlässliche Energieversorgung ist für den Alltag unabdingbar. Jedoch werden die Systeme durch den Zuwachs an erneuerbarer Energie, durch zunehmend dezentralisierte Erzeugungsanlagen und die stärkere Einbindung verschiedener Sektoren immer komplexer. Gleichzeitig nehmen die Gefahreneinflüsse zu: Extremwetter, gezielte (Cyber-)Angriffe oder technische Störungen können die Versorgung beeinträchtigen. Die Situation wird besonders kritisch, wenn auch die Kommunikationssysteme ausfallen, denn ohne sie lassen sich Energienetze weder stabil steuern noch nach Störungen schnell und sicher wieder hochfahren.
Genau an diesem Punkt setzt das Forschungsverbundprojekt KRISNet an. Ziel ist es, eine besonders widerstandsfähige Versorgungsinfrastruktur zu entwickeln, die jederzeit eine verlässliche Kommunikation für digitalisierte Stromnetze und weitere kritische Infrastrukturen ermöglicht. Zu diesem Zweck soll ein eigenes, souveränes Satellitennetzwerk in erdnaher Umlaufbahn aufgebaut werden, das im ersten Schritt durch einen Demonstrationssatelliten erprobt wird. Das spätere Satellitennetz in einer niedrigen Umlaufbahn (LEO = Low Earth Orbit) soll unter deutscher beziehungsweise europäischer Kontrolle betrieben werden und die Kommunikationsinfrastruktur gezielt stärken, um sie auch in Krisen- und Ausnahmesituationen funktionsfähig zu halten.
KRISNet erforscht, wie sich terrestrische Kommunikationsnetze aus Glasfaser und Mobilfunk mit LEO-Satelliten verbinden lassen, um auch in Krisensituationen einen durchgängigen Informationsaustausch sicherzustellen. In Notfällen soll automatisch und in Echtzeit zwischen den verfügbaren Netzwerken umgeschaltet werden, um die Kommunikation jederzeit zu gewährleisten.
Im Zentrum der Lösung steht eine sichere Kommunikationseinheit für schnelle Netzumschaltungen und eine zuverlässige Datenübertragung. Darüber hinaus untersucht das Projekt Kommunikations- und Datenfusionstechnologien im Weltraum, bei denen Daten direkt auf Satelliten verarbeitet werden. So können wichtige Informationen schneller bereitgestellt und neue Anwendungen für das Krisenmanagement und den sicheren Betrieb von Energieanlagen mit geringstmöglicher Verzögerung ermöglicht werden. Um die Praxistauglichkeit sicherzustellen, wird dieses System gemeinsam mit Stromnetzbetreibern der Verteil- und Übertragungsnetzebenen unter realistischen Belastungs- und Störungsszenarien erprobt – sowohl in Simulationen als auch in Tests mit realen Demonstrationsanlagen.
Finanzierung und Partnerstruktur des KRISNet‑Forschungsverbunds
Das Gesamtprojektvolumen von KRISNet beläuft sich auf acht Millionen Euro, wovon 5,9 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen des Sicherheitsforschungsprogramms der Bundesregierung (SIFO) gefördert werden. Das interdisziplinäre Projektkonsortium umfasst zehn Partner, die gemeinsam alle Aufgaben abdecken: Siemens (Energieübertragungs- und Verteilnetze) als Konsortialführer, Universität Passau (Energieinformatik), Esc Aerospace (sichere Kommunikation), Infineon Technologies (Hardware-Sicherheitsanker), Giesecke+Devrient Mobile Security Germany (Sicherheitstechnik), Zentrum für Telematik Würzburg (Kleinsatelliten), Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (Smart Grids) sowie assoziierte Industriepartner wie Amprion GmbH (Betreiber Energieübertragungsnetze), ÜZ Mainfranken eG (Regionaler Energieversorger) und Nokia Solutions and Networks (Kommunikationsnetze).
Das Institut für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) der THWS bringt im Rahmen des Projekts KRISNet seine Expertise im Bereich intelligenter elektrischer Netze ein, insbesondere für die funktionalen und leistungstechnischen Anforderungen einer resilienten Kommunikation in zukünftigen Energiesystemen. Dabei entwickelt das IEHT-Team einen dreiteiligen Demonstrator: Im Labor wird ein Echtzeitsimulator eingesetzt, um verschiedene Resilienz-Szenarien für Energiesysteme zu modellieren und zu simulieren. Ergänzt wird dies durch eine Messinfrastruktur zur Validierung der Kommunikation und der Interdependenzen mit dem elektrischen System. Darüber hinaus gibt es praxisnahe Tests im Feld, sowohl beim regionalen Energieversorger ÜZ Mainfranken als auch bei einem Übertragungsnetzbetreiber. THWS-Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Anatoli Wellhöfer betont: „Dadurch trägt das Institut maßgeblich dazu bei, die Grundlage für eine krisenfeste und bedarfsgerechte Kommunikationstechnologie für Energiesysteme der Zukunft zu schaffen. Wer Interesse an KRISNet hat – auch für studentische Arbeiten – kann sich gerne an mich wenden.“
