Das Projekt SecDER entwickelte ein Schutzsystem, das virtuelle Kraftwerke mit dezentralen Energieanlagen automatisiert vor Ausfällen schützt. Zum Erkennen von Cyberangriffen und Störungen nutzt das System künstliche Intelligenz. Anders als marktübliche Systeme arbeite das neue System auschließlich mit Daten aus der Kommunikation zwischen den Anlagen in virtuellen Kraftwerken, teilte Fraunhofer IEE hierzu am 16. Juli 2024 mit.
Kleine Ausfälle in virtuellen Kraftwerken
Zunächst untersuchten die Forschenden im Projekt SecDER die Sicherheit virtueller Kraftwerke und simulierten Cyberangriffe auf ein Modell eines virtuellen Kraftwerks. Hier stellten sie fest, dass Kraftwerks- oder Anlagenbetreiber Attacken auf einzelne Anlagen nicht immer bemerken, da herkömmliche Überwachungssysteme auf Ausfälle einzelner Anlagen nicht unbedingt reagieren.
Dies betrifft beispielsweise eine einzelne Windenergie-Anlage. Verschiedene kleinere Ausfälle in Summe können jedoch auch die Sicherheit des Gesamtsystems gefährden und dazu führen, dass virtuelle Kraftwerke keinen Strom mehr liefern.
KI erkennt Angriffe
Das veranlasste das Projektkonsortium ein System zu entwickeln, das dieses Problem aufgreift. So erkennt das Intrusion-Detection-System mittels Machine Learning sowohl Cyberangriffe als auch technische Störungen automatisch und wehrt diese ab, indem es das gesamte System in eine passende Cybersafe-Position versetzt.
In diesem Zustand kann es zu keiner unsicheren Steuerungsmaßnahme (unsafe control action UCA) mehr kommen. Dabei gibt es nicht nur eine Cybersafe-Position, sondern so viele, wie es Gefahrenszenarien gibt. Das System reagiert dynamisch und passgenau auf unterschiedliche Szenarien, wie Brände, DoS-Attacken u. v. m. Trotz laufender Angriffe und Störungen können virtuelle Kraftwerke zuverlässig weiter Strom erzeugen.
Virtuelle Kraftwerke bleiben funktionstüchtig
Das SecDER-Intrusion-Detection-System nutzt allgemeine Daten und Kommunikationskanäle, die jede Anlage mit ihrem virtuellen Kraftwerk teilt. Dadurch ist die SecDER-Lösung unabhängig von jeder speziellen proprietären Technologie, spezifischer Netzwerkarchitektur oder -protokollen und abstrahiert von herstellerspezifischer Technik. Sie schafft es dennoch nachweislich immer noch, Störungen zu finden.
Die Forschenden realisierten das System im Projekt prototypisch. Jetzt wollen sie die Lösungen gemeinsam mit der Energiewirtschaft weiterentwickeln. „Angesichts der komplexen und fortgeschrittenen Bedrohungen, die den Energiesektor und die virtuellen Kraftwerke betreffen, sind fortschrittliche Lösungen erforderlich. Die im SecDER-Projekt entstandenen Lösungen sind genau für diese Herausforderungen entwickelt worden und sorgen dafür, dass die Systeme auch während eines Angriffs funktionsfähig bleiben“, sagte George Gkoktsis, Wissenschaftler in SecDER am Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologien SIT.
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) förderte das Projekt SecDER – KI-basierte Erkennung und resiliente Vermeidung von Cyber-Angriffen und technischen Störungen bei virtuellen Kraftwerken und dezentralen Energieanlagen mit insgesamt 2,7 Millionen Euro. Der Projektträger Jülich unterstützte das Projekt, dass im April 2021 begann und 36 Monate dauerte. Am Projekt beteiligt waren die Fraunhofer-Institute IEE und SIT sowie die Hochschule Hannover, die DECOIT GmbH, die ENERTRAG AG und die ANE GmbH & Co. KG.
