Schwarzfallfeste Kommunikation

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2050 sollen 80 % des Stromverbrauches durch Erneuerbare gedeckt werden. Das hohe Niveau der Zuverlässigkeit soll bestehen bleiben. Der Umbau soll wirtschaftlich tragbar für Industrie, Gewerbe und Haushaltskunden erfolgen. Dazu soll die Stromversorgung der erste voll digitalisierte Sektor werden. Kommunikation spielt damit künftig eine entscheidende Rolle. Wir geben Antworten auf häufig gestellte Fragen.

FAQ

Was bedeutet schwarzfallfest?

Schwarzfallfest bedeutet, dass die Funktion auch im Falle eines Stromausfalles gegeben ist. Für Netzbetreiber ist schwarzfallfeste Kommunikation besonders wichtig. Damit Netzbetreiber das Netz betreiben, Fehler beheben oder Störungen beseitigen können, müssen sie

  • wissen, was im Netz passiert, bzw. in welchem Zustand die Betriebsmittel sind (z. B. Welcher Trafo, welches Kabel sind bald überlastet? Wie kann man umschalten? Welches Kraftwerk speist ein?)
  • wichtige Betriebsmittel sicher steuern und schalten können (z. B. für Um- oder Freischaltungen)
  • mit wichtigen Erzeugungsanlagen kommunizieren können (z. B. um die Versorgung wieder hochzufahren)
  • Personal und Einsatz koordinieren können (um z. B. Schäden zu beseitigen)

Das ist im Netzbetrieb besonders schwierig, weil Personal und Betriebsmittel sehr verteilt und häufig weite Wege zurückzulegen sind.

Ohne Strom kein Telefon und Internet – ohne Kommunikation auch kein Strom

Um diesen Teufelskreis zu vermeiden, haben die Netzbetreiber – bisher vor allem die Übertragungsnetzbetreiber – eigene Kommunikationskanäle, die auch bei einem Stromausfall funktionieren. Für das System wichtige Kraftwerke und Umspannwerke sind (n-1)-sicher angebunden. Nicht nur elektrisch, sondern auch über schwarzfallfeste Kommunikationsleitungen, größtenteils LWL-Leiter. Bei einem Ausfall der öffentlichen Telekommunikation oder einem großflächigen Stromausfall, der immer auch zu einem Ausfall der öffentlichen Telekommunikation führt, können Übertragungsnetz und Kraftwerke betrieben werden und damit die Versorgung wieder aufgebaut werden.

Was ändert sich durch die Energiewende?

Bereits 1,7 Millionen Anlagen mit 93 GW Erneuerbare sind im Verteilnetz angeschlossen (Stand 2017). Künftig sollen noch viel mehr EE-Anlagen im Verteilnetz angeschlossen werden. Ziel ist es, 80 % des Verbrauches im Jahresdurchschnitt durch Erneuerbare zu erzeugen.

Zwei Entwicklungen sorgen zusätzlich für grundsätzliche Veränderungen:

  • Das vorhandene Netz soll möglichst hoch ausgelastet werden: dazu müssen Kabel und Anlagen genauer als bisher betrachtet werden, damit die zulässigen Grenzwerte nicht überschritten werden.
  • Durch Erzeugungsanlagen im Verteilnetz verändern sich die Lastflüsse im Netz sehr viel stärker. Das Verteilnetz wird aktiver: Anders als bisher müssen auch Verteilnetzbetreiber eingreifen können (für Umschaltungen im Netz oder um Einspeisemanagement zu realisieren). Der Betrieb wird automatisiert und ist damit künftig sehr viel stärker von digitaler Kommunikation abhängig. Dies nicht nur im Normalbetrieb, sondern auch im Falle eines Stromausfalles. Anders gesagt: In einem Netz ohne Erzeugungsanlagen kann man die Lastflüsse gut vorhersagen: Wie sich die Gemeinschaft der Haushaltskunden verhält, welche Industrieanlagen Betriebsferien haben, welche Wochentage sind und ob ggf. ein Endspiel der Fussballweltmeisterschaft stattfindet ist bekannt. In einem Netz mit Erneuerbaren Anlagen und Prosumern ist das nicht mehr so einfach möglich. Für den Netzbetrieb sind mehr Sensoren und Schaltmöglichkeiten nötig.
  • Energiewende setzt auf Erzeugung durch viele kleine, verteilte Anlagen. Das erhöht den Aufwand für Koordination im Betrieb. Daher soll verstärkt der Betrieb automatisiert bzw. digitalisiert werden. Dafür ist Kommunikation notwendig und die Abhängigkeit davon steigt.

Was ändert sich durch den Ausstieg aus Kohle und Kernkraft?

Bisher schwarzfallfest angebundene Kraftwerke gehen vom Netz und sollen durch EE-Anlagen im Verteilnetz ersetzt werden. Bisher waren Kraftwerke und Umspannwerke im Übertragungsnetz schwarzfallfest, meist über LWL- oder Kupferkabel, angebunden. Ein Teil dieser Kraftwerke soll in den nächsten Jahren vom Netz gehen und durch eine Vielzahl von EE-Anlagen im Verteilnetz ersetzt werden.

Welchen Einfluss hat die Digitalisierung?

Durch die zunehmende Dezentralisierung und Flexibilisierung des Energieversorgungssystems steigen die Volatilität und die Auslastung in den Netzen. Die Masse der Anlagen im Verteilnetz ist nicht oder über öffentliche TK-Netze angebunden. Damit ist die kritische Infrastruktur Strom von der Zuverlässigkeit, Servicequalität und dem Risiko der Überbuchung öffentlicher TK-Netze abhängig. Mit der damit einhergehenden Digitalisierung der Netze wächst die Zahl der kritischen Netzbetriebsmittel und Anlagen sowie die Anforderung, diese zur Netzintegration mit geeigneten TK-Diensten zu verbinden.

Digitalisierung bedeutet stärkere Abhängigkeit von Kommunikation. Energieversorgung wird abhängig von Telekommunikation. Für die aus den jeweiligen Netzleitstellen geführten Steuer- und Regelvorgänge sind Kommunikationskanäle unabdingbar. Je weiter die Energiewende und deren Digitalisierung fortschreiten, desto höher und vielfältiger wird diese Abhängigkeit.

Warum so ein Aufwand für Kommunikation?

Die Energieversorgung ist die entscheidende kritische Infrastruktur. Ausfälle oder Störungen wirken sich unmittelbar und extrem auf alle anderen kritischen Infrastrukturen und somit auf Staat, Wirtschaft und Gesellschaft aus. Ein Ausfall der Energieversorgung – auch für kurze Zeit – hätte gravierende Folgen für die gesamte Volkswirtschaft. Daher hat der Netzbetrieb ganz andere – in Bezug auf Netzabdeckung, Zuverlässigkeit, Laufzeiten etc. höhere Anforderungen als die Mehrheit der Mobilfunkkunden.

Nach einem großflächigen Stromausfall hängt der zügige und sichere Wiederaufbau des Energieversorgungssystems (Netze, Erzeuger, Lasten) entscheidend von einem funktionierenden Telekommunikationsnetz ab. Nach einem Stromausfall sind öffentliche TK-Netze nicht oder nur noch kurze Zeit nutzbar und stehen damit zum Netzwiederaufbau nicht zur Verfügung. Fehlende oder eingeschränkte Kommunikation mit Personal und technischen Betriebsmitteln des Energiesystems hat kritische Konsequenzen: Die für den Netzwiederaufbau notwendigen Prozesse (Netzzustandserfassung, Steuerungsmöglichkeiten) werden stark eingeschränkt, gegebenenfalls kann der Wiederaufbau daran auch scheitern.

Warum nutzt man nicht die öffentlichen Mobilfunknetze?

Nach einem Stromausfall sind die öffentlichen Mobilfunknetze nicht oder nur kurze Zeit funktionsfähig. Die Puffer in den öffentlichen Telekommunikationsnetzen reichen aus, um diese sicher herunterzufahren. D.h. die öffentlichen Mobilfunknetze stehen bei Stromausfall nicht zur Verfügung. Diese schwarzfallfest zu machen, wäre aufwendig und sehr teuer. Zudem müsste sichergestellt werden, dass im Störungsfall ausreichend Kapazitäten zur Verfügung stehen. Die vielfach als Rückfallebene genutzte Satellitenkommunikation ist abhängig von freier „Sicht“ zum Himmel und kann bei größeren Ausfällen überbucht und damit nicht nutzbar sein.

Warum soll ausgerechnet das Frequenzband um 450 MHz für den Netzbetrieb genutzt werden?

Den öffentlichen Mobilfunk schwarzfallfest zu machen, wäre sehr teuer. Alle kritische Anlagen und Betriebsmittel über Lichtwellenleiter oder Kupferleitungen anzubinden auch.

Selbst im Normalbetrieb stehen öffentliche Mobilfunkdienste insbesondere im ländlichen Bereich unzureichend oder nur eingeschränkt zur Verfügung (Mobilfunklöcher, Überbuchung). Man kann auch sagen: Netzbetreiber kennen die Funklöcher, müssen aber trotzdem dort kommunizieren.

Ein 450-MHz-Funknetz ermöglicht eine flächendeckende Funkversorgung auch in ländlichen Räumen. Aufgrund der guten Wellenausbreitungseigenschaften wird gleichzeitig eine bessere Gebäudedurchdringung und so eine bessere Anbindung von zum Beispiel Sensoren und Steuerungen in Gebäuden erreicht.

Deswegen fordern alle Fachleute im VDE FNN: Ein 450-MHz-Funknetz muss zur Sicherstellung der mobilen Sprachkommunikation in Störungs- und Krisenfällen unabhängig von öffentlichen Infrastrukturen und flächendeckend verfügbar sein.

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