Energiesysteme: Forscher warnen vor Blackouts durch KI und Hacker

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Wir schreiben das Jahr 2040. Der Kraftwerkseinsatz wird hauptsächlich durch den Markt vorgegeben. Dies führt dazu, dass das Stromnetz teils an seinen Grenzen betrieben und hauptsächlich durch Künstliche Intelligenz (KI) gesteuert wird. Diese schätzt Engpässe falsch ein, das Betriebspersonal hat keinen Überblick und verlässt sich auf den Algorithmus. Es kommt zu ersten Teilausfällen, weiteren Fehlentscheidungen und schließlich zum Blackout.

Dies ist nur eines von zahlreichen Szenarien, mit denen die Macher des Projekts Energiesysteme der Zukunft (Esys) mögliche langanhaltende und großflächige Stromausfälle im künftigen, komplexer werdenden Netz an die Wand malen. In einer neuen Studie verweisen sie auf weitere einschlägige Risiken wie massive Hackerangriffe etwa auf intelligente Stromzähler und industrielle Steuerungssysteme in einem Oligopol weniger großer Netzbetreiber sowie Cyberspionage. Auch Pandemien, Sturmfronten und Hitzewellen zählen zu ihren "Blackout-Narrativen".

Je komplexer, desto fehleranfälliger

Ins Leben gerufen haben Esys die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften Acatech, die nationale Wissenschaftsakademie Leopoldina und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften. Als neue Risikofaktoren für massive Stromausfälle machen die Verfasser etwa die systemrelevante Vielzahl an kleinen, aktiv steuerbaren Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen, Softwarefehler und die wachsende technische Systemkomplexität aus.

"Solche Blackouts könnten schnell zu einer Belastungsprobe für Gesellschaft und Wirtschaft werden, denn alle anderen kritischen Infrastrukturen (Kritis) hängen von einer stabilen Stromversorgung ab", schreibt die Arbeitsgruppe. "Ist sie gestört, folgen bald darauf Probleme in den Bereichen Wasserversorgung- und entsorgung, Transport, Gesundheitswesen oder Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)".

Ausgangsbasis für die Experten ist der laufende Wandel des Energiesystems. Großkraftwerke, die bisher für die Stabilisierung der Netzfrequenz zuständig seien, würden abgeschaltet. Verbraucher, die selbst Strom etwa mit einer Solaranlage auf dem Dach produzieren, verbrauchen oder ins Netz einspeisen, spielten eine wichtigere Rolle. Wind- und Sonnenkraft mauserten sich zum wichtigsten Energieträger. "Zudem wird Strom zunehmend genutzt, um Elektrofahrzeuge anzutreiben und Gebäude zu heizen", schreiben die Autoren.

Über das Internet der Dinge würden "viele Milliarden Geräte vernetzt", die auch "an das europäische Stromnetz angeschlossen sind und in ihrer Summe die Stabilität der Stromversorgung beeinflussen können", heißt es in der Analyse. Erschwerend dazu komme hier, dass intelligente Kühlschränke & Co. "weitgehend ungeschützt über das Internet" kommunizierten.

Immer mehr branchenfremde Akteure müssten so "bei der Sicherung der Stromversorgung miteinbezogen werden", heben die Forscher hervor. Anders als bei den Übertragungsnetzen für längere Distanzen werde den örtlichen Verteilnetzen eine aktivere Rolle bei der Systemsicherung zukommen. Auch die Interaktionen innerhalb Europas nähmen zu. Die steigende Komplexität des Systems und die noch fehlende Erfahrung beispielsweise mit der Stabilisierung der Versorgung durch kleine, dezentrale Anlagen stellten so "eine große Herausforderung für das Energiesystem dar".

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Sicherheit des elektrischen Energiesystems

"Die Energiewende darf daher nur erfolgreich fortgeführt werden", wenn es der Politik gelinge, "durch geeignete Rahmenbedingungen die Zuverlässigkeit und Sicherheit des elektrischen Energiesystems dauerhaft zu gewährleisten", fordern die Wissenschaftler. Experten etwa der Agora Verkehrswende sehen hier weniger schwarz: Zumindest die Verteilnetze werden ihnen zufolge nicht zum Flaschenhals für ambitionierten Klimaschutz im Verkehr. Die erforderliche Netzintegration sei machbar und "nicht der Show-Stopper für die E-Mobilität".

Laut den Esys-Forschern braucht es die Digitalisierung, um den Wandel zu meistern. Die Stromnetze könnten damit künftig besser überwacht und die Verarbeitung der anfallenden Daten verbessert werden. Gefragt sei eine stärkere Integration zwischen den IKT-Systemen, die für Überwachung, Betrieb und Steuerung von physischen Komponenten und Geräten oder technischen Prozessen verwendet werden (Operational Technology), und solchen für administrative Prozesse. Auch hier stünden den Chancen etwa für mehr Autonomie aber auch "eine neue Qualität von Risiken" gegenüber.

Die Sachverständigen empfehlen daher, die Abhängigkeiten zwischen energietechnischer Infrastruktur und öffentlichen Kommunikationsnetzen zu entschärfen und die Cybersicherheit "systemisch zu entwickeln" So müsse etwa "die OT gegen IT-Fehler abgehärtet werden". Generell sollte "die technische Resilienz durch Betreiber und Nutzer der Netze gestärkt werden. Vor allem Verteilnetze müssten umfassend digitalisiert und "die IKT-Integration kleiner Anlagen netzdienlich" gestaltet werden. Denkbar seien hier etwa die Einführung von Mindeststandards für Geräte und die Möglichkeit, rasch Software-Updates einzuspielen.

Problembewusstsein schärfen

Für wichtig hält es die Gruppe auch, "ein stärkeres Bewusstsein für die Systemrelevanz des Handelns von Privatakteuren zu schaffen". Hier gelte es, "ein Problembewusstsein und digitale Mündigkeit zu fördern". Nötig seien eine "institutionalisierte Risiko beziehungsweise Resilienzbewertung" sowie der Aufbau einer europäischen Informations- und Meldestelle für Störereignisse. Anfang Januar hatte eine Kaskade von Ausfällen von Betriebsmitteln wie Stromleitungen und Schaltanlagen ausgehend von Kroatien das europäische Stromnetz an den Rand eines Blackouts gebracht.

(olb)