KÜS
Die Mobilität unserer Gesellschaft, die Versorgung mit Ressourcen und Nahrungsmitteln, und der weltweite Handel mit Gütern funktioniert nicht ohne maritime Infrastrukturen. Gleiches gilt im Bereich der Energieversorgung für Offshore-Windparks. Im Rahmen der angestrebten Energiewende wird ihr weiterer Ausbau forciert und führt dazu, dass sie ein immer wichtigeres Element in der kritischen Infrastruktur „Energieversorgung“ sind. Infolgedessen gewinnt die Resilient dieser Infrastrukturen immer mehr an Bedeutung. Um dieser Entwicklung Rechnung zu tragen, ist es notwendig, die derzeit erreichte Resilienz von Offshore-Windparks zu kennen. Bisherige Resilienzbetrachtungen von Offshore-Windparks fokussierten sich auf eine effektive und effiziente Gewährleistung der Betriebssicherheit im Kontext der Energieerzeugung unter vorrangiger Betrachtung von technologischen Aspekten (u.a. Robustheit von Komponenten) und Umgebungseinflüssen (u.a. wetterabhängige Steuerung). Jedoch wurden der Schutz von Offshore-Windparks und die mögliche Beeinträchtigung der Energieversorgung im Falle von Angriffen kaum untersucht.
Das Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen strebt in dem Projektvorhaben „KPI-basierte Überwachung der Sicherheitslage von Offshore-Windparks“ an, ein Konzept zu entwickeln, mit dem eine schutzstatusbezogene Lageerfassung von Offshore-Windparks ermöglicht wird. Dafür ist ein umfassendes Verständnis des Systemverhaltens im regulären Betrieb zu erarbeiten, um potentielle Angriffs- und Störszenarien beschreiben und hinsichtlich ihrer Auswirkung bewerten zu können.
Dazu wird zunächst ein generisches Modell der technischen Architektur und der funktionellen Eigenschaften eines Offshore-Windparks erstellt, welches geeignet ist, in Simulationen das Systemverhalten hinsichtlich der Erfüllung von Sicherheitszielen darzustellen. Die dafür notwendige mathematische Modellierung der Risikoszenarien sowie des Sicherheits- und Schutzstatus erfordert eine umfangreiche Entwicklung von Methoden zur Quantifizierung sicherheitsrelevanter Systemzustände.
Um Aussagen zum Systemzustand treffen zu können, werden Key Performance Indicators (KPI) eingeführt, welche geeignet sind, verschiedene Systemeigenschaften und Rahmenbedingungen zu beschreiben. Unterschieden wird hierbei zwischen den „Soll“-Eigenschaften die ein Offshore-Windpark aufgrund seiner Auslegung und der antizipierten Risiken haben soll und den „Ist“-Eigenschaften, die mit Hilfe von Monitoringsystemen bestimmt werden. Aussagen zum aktuell erreichten Resilienzgrad eines Offshore-Windparks sollen aus dem Vergleich zwischen Soll- und Ist-Zustand kritischer Parameter abgeleitet werden. Ziel ist es aber auch, Abweichungen vom Nominalverhalten möglichst frühzeitig erkennen zu können und daraus eventuell entstehende Risiken vorherzusagen. Das schafft den zeitlichen Spielraum für die Initiierung von Maßnahmen zur Gefahrenabwehr und Schadensbegrenzung.
Inwiefern bisher erhobene Betriebsdaten von Offshore-Windparks ausreichen, um ihre Resilienz zu bewerten, ist eine offene Frage. Um die Aussagefähigkeit zur erreichten Resilienz zu verbessern, werden zwei wesentliche Ansätze verfolgt. Zunächst wird untersucht, wie durch moderne Verfahren der Datenanalyse mehr Informationen mit der bestehenden Sensorarchitektur gewonnen werden können. Es ist zu klären, ob gegebenenfalls existierende Sensorik auch für die Detektion von Angriffsszenarien verwendet werden kann, für die sie ursprünglich nicht vorgesehen war. In einem weiteren Schritt wird der optimierte und gegebenenfalls erweiterte Einsatz von Sensorik diskutiert, mit denen der Sicherheits- und Schutzstatus von Offshore-Windparks auf der Basis zu bestimmender Key Performance Identifier (KPI) beschreibbar wird. Darauf aufbauend soll ein Konzept herausgearbeitet werden, mit dem eine sicherheits- und schutzstatusbezogene Lageerfassung für Offshore-Windparks ermöglicht wird.
Bereitgestellte Lagebilder sollen die relevanten Sicherheitsverantwortlichen des Offshore-Windparks unterstützen, über den Einsatz proaktiver und reaktiver Maßnahmen rechtzeitig zu entscheiden, mit denen die Resilienz des Offshore-Windparks erhalten oder zügig wiedergewonnen werden kann. Es wird erwartet, dass die KPI-basierte Überwachung der Lage einen Mehrwert gegenüber einer klassischen Lagedarstellung aufweist. Ein gesehener Vorteil ist z.B. die Vorhersagbarkeit des Verhaltens von Offshore-Windparks in Stör- und Angriffsfällen. Dafür genutzte parametrisierte Systemmodelle erlauben es, die Auswirkungen potentieller Maßnahmen abschätzen, aber auch hinsichtlich ihrer Priorität und Kritikalität zu bewerten.
Projektlaufzeit: Oktober 2018 – Dezember 2020