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Energy – Normen und Standards für eine dezentrale und digitale Zukunft

In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie.

Normen und Standards fördern hierbei innovative Entwicklungen in der Energieversorgung der Zukunft. Vorhandene Ressourcen müssen daher optimal genutzt und die Energieversorgung deshalb flexibel und intelligent aufgebaut werden – und somit dezentral und digital. Zusammen mit Politik, Unternehmen und Bürgern schaffen wir die Grundlagen.

Ziel von Normen und Standards ist die Entwicklung eines nachhaltigen Systems für eine sichere Energieverteilung. Technik und Produktlösungen sollen – ohne Einschränkungen in der Sicherheit – sowohl für den Anwender als auch für den Verbraucher tauglich sein.

Gehen wir es gemeinsam an!

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Was ist das Ziel von Normen und Standards im Bereich Energy?

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Das primäre Ziel von Normen und Standards im Bereich Energy ist die Entwicklung eines nachhaltigen und flexiblen Systems zur intelligenten und sicheren Energieverteilung. Technik und Produktlösungen sollen – ohne Einschränkungen in der Sicherheit – sowohl für den Anwender als auch für den Verbraucher tauglich sein.

Hierfür fördern Normen und Standards innovative Entwicklungen in der Energieversorgung der Zukunft, sodass ihre Verteilung möglichst effizient und ihre Nutzung ökonomisch bleiben. Dabei gilt: Die vorhandenen Ressourcen müssen optimal genutzt und die Energieversorgung deshalb intelligent und flexibel aufgebaut werden – sprich am richtigen Ort, zum richtigen Zeitpunkt. Vom Betrieb elektrischer Anlagen über Produktnormen für Hochspannungstechnik bis hin in die Netzleittechnik sorgt die Normung für Zuverlässigkeit in der Technik, eine reibungslose Kommunikation an den entstehenden Schnittstellen und gewährleistet dadurch die Interoperabilität der Produkte verschiedenster Hersteller.

Letztlich stehen dabei der Nutzen des Verbrauchers selbst und seine Sicherheit im Fokus, die durch die Umsetzung unserer nationalen und der IEC- und CENELEC-Normen garantiert werden. Diese einheitlichen, weltweit gültigen Standards für die Energiemärkte bauen Handelshemmnisse ab, bewirken eine Marktöffnung und dienen der Etablierung eines uneingeschränkten, smarten Energiesystems. Die Normung treibt all diese Ziele in der Energietechnik voran und ermöglicht eine effiziente, reibungslose Umsetzung – die wiederum eine konstante und zuverlässige Energieversorgung sicherstellt.

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Alexander Nollau
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Wo setzen Normen und Standards im Bereich Energy an?

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Energie ist in unserer Gesellschaft von existenzieller Bedeutung. Ohne Energie und ohne Strom könnten wir nichts mehr leisten, sei es das Handy, das jeden Tag laden muss oder das Abdecken unserer Grundbedürfnisse wie die Toilettenspülung. Ein zentraler Faktor der Energieversorgung ist daher ein smartes und verlässliches Energiesystem entlang der gesamten Stromversorgungskette, das die vorhandenen Ressourcen bedürfnisorientiert verwaltet. Dafür ist ein digitalisiertes Energienetz notwendig, das die Verteilung des Stroms flexibel organisiert – von der Stromerzeugung über den Transport und die Verteilung des Stroms bis zum Verbraucher, der selbst ebenfalls Erzeuger sein kann.

Ein aktueller Trend sind sogenannte „Microgrids", oder Inselnetze, die sich und andere Partner im Energienetz gegenseitig versorgen. Die Normung richtet hier ihren Blick vor allem auf die intelligenten und autonomen Kommunikationsmodelle, deren Ausbau und die Definition einheitlicher Schnittstellen, um den Kommunikationsaustausch zu gewährleisten. Gerade dort, wo in diesem komplexen System Energie-Daten ausgetauscht werden, bieten Normen und Standards die Lösung, um die Erzeugung und den Verbrauch adäquat anzupassen. Durch eine abgestimmte Struktur und Kommunikation zwischen verschiedenen Playern wird dem Austausch und einem dezentralen Energiesystem der Weg bereitet. Ein weiterer Aspekt ist die Entwicklung einer Hochspannungs–Gleichstrom–Übertragung (HGÜ), auch „Stromautobahn" genannt, die Energie über große Distanzen nahezu verlustfrei transportiert und dadurch die optimale Nutzung des gewonnenen Stroms unterstützt. Auch im Niederspannungsbereich entstehen mehr und mehr Gleichstromleitungen, um von der verlustarmen Verteilung zu profitieren. In den elektrischen Spannungsfeldern gehen damit Veränderungen einher, durch die sich neue Anforderungen an das bestehende Stromnetz ergeben. Normen benennen diese und legen u. a. die Toleranzen in den Schwankungen fest. Sie schreiben Schutzabstände vor und gewährleisten das Nebeneinander von Wechselstrom- und Gleichstromübertragung, beugen Rückschlägen vor und sorgen für die Sicherheit bei Wartungsarbeiten und die Sicherheit des Verbrauchers.

Nicht zuletzt wird an das Energienetz der Zukunft der Anspruch einer langen Nutzungsdauer gestellt. Durch die Energiewende und politische Maßnahmen werden Verbraucher verstärkt als Prosumer auftreten und gleichzeitig mit Elektroautos, Energiespeichern etc. eine drastisch erhöhte Flexibilität des Netzes erfordern. Um Überlastungen im Stromnetz auszuschließen und die Gefahr eines Blackouts des Netzes zu minimieren, werden entsprechende Normen entwickelt.

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Wie profitieren wir im Alltag von Normen und Standards im Bereich Energy?

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Normen und Standards sorgen in unserem Alltag sowohl auf Anwender- als auch auf Verbraucherebene für Verlässlichkeit und Sicherheit bei allem, was in direkter Verbindung mit Energie steht. Beginnend beim Betrieb elektrischer Geräte, haben wir es erreicht, diese zu schützen, indem wir durch unsere Normen die Spannungsschwankungen im Stromnetz auf einen konstanten Toleranzbereich begrenzen, der die Geräte nicht beschädigt.

Durch die aktuellen Trends im Bereich Energy rückt zudem die Integration des Verbrauchers im Markt in den Fokus der Normung. Dank neuer, innovativer Technologien, wie die Balkon-PV, ist es dem Konsumenten möglich, seine persönliche Energiebilanz nachhaltig zu gestalten und einen Beitrag zur Energiewende leisten. Unerlässlich dafür ist die intelligente Stromverteilung, die gleichzeitig eine wichtige Stütze zur Abkehr von fossilen Energieträgern darstellt und damit die Nachhaltigkeit von Energie sichert. Die Agilität eines einheitlich genormten digitalen Energiesystems, etwa über Micro Grids, erlaubt es den Verbraucher als „Prosumer“ von Energie im Markt zu integrieren, gewährleistet eine störungsfreie Kommunikation und unterstützt die Unabhängigkeit von wenigen Monopolen. Die dadurch notwendig gewordene Anpassung eines Smart Meters und seiner Schutzprofile erarbeiten wir gemeinsam mit Experten und Herstellern. Der Datenschutz im neuen Abrechnungssystem steht für uns an erster Stelle und könnte über eine mögliche Blockchainanwendung sichergestellt werden. Letztlich berücksichtigen unsere Normen auch die Berührungspunkte, die für Anwender im Bereich Energie entstehen. Unsere Normen prüfen Arbeitswerkzeuge und –schutzkleidung für Fachkräfte und Privatkäufer und garantieren dadurch ein sicheres Arbeiten an elektrischen Anlagen.

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Energy und Cybersecurity

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Was ist das Ziel von Normen und Standards im Bereich Energy und Cybersecurity?

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Der Sektor „Energie“ zählt zu den zentralen Bereichen der Kritischen Infrastrukturen. Ist er betroffen, werden oftmals auch andere Sektoren in Mitleidenschaft gezogen. Ausfälle oder Störungen können einen Dominoeffekt und in besonderen Fällen auch einen sogenannten Kaskadeneffekt auslösen, bei dem ein weiterer Sektor stärkere Auswirkungen aufweist als der auslösende Vorfall. Umso attraktiver scheint diese Infrastruktur als Angriffsziel für Hacker zu sein, da durch die Vernetzung der Energiesysteme extrem weitreichende Auswirkungen und Schäden zu erwarten sind. Weiterhin stellt die Industriespionage mit entsprechender Vermarktung geheimer Informationen über Schwachstellen eine große Bedrohung im Bereich der Energieversorgung dar. Kommende Energiesysteme werden immer stärker vernetzt und erfordern für eine ordnungsmäßige Funktion eine verlässliche Kommunikation. Die Absicherung dieser Kommunikation ist dabei von zentraler Bedeutung!

Das Ziel von Normen und Standards für den Bereich Cybersecurity in Energy ist, eine Grundlage für die sichere Entwicklung, Integration und den Betrieb von vernetzten Energiesystemen zu erstellen. Denn Normen und Standards sorgen für die notwendigen Anforderungen und Umsetzungen und unterstützen die Interoperabilität, damit Systeme sicher miteinander interagieren können.

Kontakt

Christian Seipel
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Wo setzen Normen und Standards im Bereich Energy und Cybersecurity an?

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Im Umfeld der Energieautomatisierung werden je nach Einsatzort unterschiedliche, standardisierte Protokolle verwendet. Diese Kommunikationsprotokolle (z. B. IEC 60870, IEC 61850) besitzen jedoch keine eigenen Sicherheitsmaßnahmen. Insbesondere im Fernwirknetz stellt eine ungesicherte Kommunikation jedoch ein Sicherheitsproblem dar. Die Normenreihe IEC 62351 „Energiemanagementsysteme und zugehöriger Datenaustausch – IT-Sicherheit für Daten und Kommunikation“ beschreibt in verschiedenen Teilen Sicherheitsanforderungen und Lösungsansätze, um die Kommunikation abzusichern.

Neben den technischen Maßnahmen aus der IEC 62351 ist es von hoher Bedeutung, auch organisatorische Maßnahmen im Bereich der Energieautomatisierung zu berücksichtigen, um einen ganzheitlichen Ansatz zu gewährleisten. In einem Kooperationsprojekt zwischen DKE und DIN konnte das Ziel erreicht werden, aus der ISO/IEC 27002 eine sektorspezifische Ableitung für die Energieversorgung zu entwickeln. Durch die ISO/IEC 27019 wird es den Energieversorgern ermöglicht, vorhandene Prozesskontrollsysteme und SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data aquisition) aus ihrem Stromnetzbereich in das bestehende und auf ISO/IEC 27002 beruhende Informationssicherheitsmanagement im Bereich der Büro-IT im Unternehmen einzubinden.

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Diese Faktoren machen eine Erarbeitung von Sicherheitsnormen sowie die Entwicklung von Schutzeinrichtungen für die Verteilungssysteme dringend notwendig.

So wird die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (über 100 kV) auf internationaler Ebene im IEC/TC 115 genormt und im nationalen Gremium DKE/K 432 gespiegelt. Während der Normungsbedarf für Niederspannungs-Gleichstrom-Verteilnetze (bis 1500 V) national vom DKE/UK 221.6 und seinen Arbeitskreisen bearbeitet wird.

Wie sich Gleichstrom auf den menschlichen Körper auswirkt, wurde bereits in dem vom BMWi geförderten Forschungsprojekt DCSich eruiert. Das BMWi-Projekt IsKoNeu diente der Bemessung von Luft- und Kriechstrecken unter Umgebungsgesichtspunkten. Durch eine aktive Beteiligung der DKE in beiden Projekten erfolgte eine flexible und reibungslose Überführung der im Projekt erarbeiteten Schutzkonzepte in die entsprechenden Normungs- und Standardisierungsprozesse auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene.

Kontakt

Henriette Boos
Dirk Barthel

Die Normungs-Roadmap macht Sie fit für die Zukunft!

Die Normungs-Roadmap Gleichstrom im Niederspannungsbereich ist inhaltlich in neun Gruppen gegliedert:

•  Motivation und Handlungsbedarf
•  Gesetzliche Rahmenbedingungen und Festlegungen
•  Schutzziele und Schutzkonzepte
•  Störlichtbögen
•  Basiselemente für Sicherheit und Betrieb
•  Technologien
•  Regelung und Koordination
•  Anwendungsfelder
•  Projekte und Forschungsaktivitäten

Mehr Infos über die Roadmap

Die Arbeit der DKE im Bereich Energy

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Coloures-Pic / stock.adobe.com

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