Post on 28-Jul-2020
transcript
Tomi Engel
Smart Grid und dieVerwundbarkeit von IT-Systemen
Berlin - 19.11.2015
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Fossile Struktur - 3 Sektoren
Strom Wärme Verkehr
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Fossile Struktur - 3 Sektoren
Strom Wärme Verkehr
50 -
70%
Ver
lust
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50 -
70%
Ver
lust
durc
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50 -
70%
Ver
lust
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100% abhängig von Energiespeichern
… die auch noch meist in fremden Ländern liegen.
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Foto: Wikipedia, United States Navy, U.S. Air Force photo/Staff Sgt. Brian Ferguson
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Foto: Wikipedia, US News
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Quelle: ARD Sendung … z.B. via: https://www.youtube.com/watch?v=C8mvxStTfTw
13.01.15 20:14Schlachtfeld Internet - Reportage & Dokumentation - ARD | Das Erste
Page 1 of 5http://www.daserste.de/information/reportage-dokumentation/dokus…ndr/12012015-geschichte-im-ersten-schlachtfeld-internet100.html
Die Story im Ersten: Schlachtfeld Internet | Video verfügbar bis 19.01.2015
SENDETERMIN Mo, 12.01.15 | 23:30 Uhr
Die Story im Ersten – Schlachtfeld InternetWenn das Netz zur Waffe wird
Das Internet ist in bisher kaum bekanntem Ausmaß "Aufmarschgebiet" für die digitalen
Truppen der Kriege des 21. Jahrhunderts. In einem exklusiven Interview mit dem
amerikanischen Sender WGBH, dem NDR und Servus TV enthüllt Whistleblower Edward
Snowden, wie die NSA und andere Nachrichtendienste das Netz zur Waffe machen.
Eindringlich warnt der ehemalige Mitarbeiter der NSA, das weltweite Abhören und
Datensammeln der NSA sei nur die Vorstufe, die einem weiterreichenden Ziel diene. Das
Cyber Command der Vereinigten Staaten marschiere über digitale Schwachstellen ein, um
das Internet zu besetzen – und dann gezielt angreifen zu können. Snowden benennt
konkrete Programme und beschreibt, was passieren kann, wenn die USA künftig Krieg im
Netz führen. Menschen werden sterben, warnt Snowden. "Das Internet sollte Frieden und
Demokratie fördern und keine Waffe sein", so der Whistleblower.
Deutschland Drehkreuz des digitalen Krieges
Das exklusive Interview ist Herzstück der Dokumentation "Schlachtfeld Internet – Wenn
das Netz zur Waffe wird". In Zusammenarbeit mit deutschen Experten und amerikanischen
Kollegen haben die Autorinnen Svea Eckert und Alexandra Ringling bislang
unveröffentlichte Dokumente ausgewertet. Diese belegen, dass Deutschland Drehkreuz des
digitalen Krieges ist.
Auch Edward Snowden warnt, deutsche Server
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Quelle: ARD Sendung … z.B. via: https://www.youtube.com/watch?v=C8mvxStTfTw
13.01.15 20:14Schlachtfeld Internet - Reportage & Dokumentation - ARD | Das Erste
Page 1 of 5http://www.daserste.de/information/reportage-dokumentation/dokus…ndr/12012015-geschichte-im-ersten-schlachtfeld-internet100.html
Die Story im Ersten: Schlachtfeld Internet | Video verfügbar bis 19.01.2015
SENDETERMIN Mo, 12.01.15 | 23:30 Uhr
Die Story im Ersten – Schlachtfeld InternetWenn das Netz zur Waffe wird
Das Internet ist in bisher kaum bekanntem Ausmaß "Aufmarschgebiet" für die digitalen
Truppen der Kriege des 21. Jahrhunderts. In einem exklusiven Interview mit dem
amerikanischen Sender WGBH, dem NDR und Servus TV enthüllt Whistleblower Edward
Snowden, wie die NSA und andere Nachrichtendienste das Netz zur Waffe machen.
Eindringlich warnt der ehemalige Mitarbeiter der NSA, das weltweite Abhören und
Datensammeln der NSA sei nur die Vorstufe, die einem weiterreichenden Ziel diene. Das
Cyber Command der Vereinigten Staaten marschiere über digitale Schwachstellen ein, um
das Internet zu besetzen – und dann gezielt angreifen zu können. Snowden benennt
konkrete Programme und beschreibt, was passieren kann, wenn die USA künftig Krieg im
Netz führen. Menschen werden sterben, warnt Snowden. "Das Internet sollte Frieden und
Demokratie fördern und keine Waffe sein", so der Whistleblower.
Deutschland Drehkreuz des digitalen Krieges
Das exklusive Interview ist Herzstück der Dokumentation "Schlachtfeld Internet – Wenn
das Netz zur Waffe wird". In Zusammenarbeit mit deutschen Experten und amerikanischen
Kollegen haben die Autorinnen Svea Eckert und Alexandra Ringling bislang
unveröffentlichte Dokumente ausgewertet. Diese belegen, dass Deutschland Drehkreuz des
digitalen Krieges ist.
Auch Edward Snowden warnt, deutsche Server
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… und die Computer-Unsicherheit
Cyberwar?
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… ist am ehesten vergleichbar mit Wirtschafts- und Finanzkriegen
Cyberwar?
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r "Attribution?"Wer war es?
… ist am ehesten vergleichbar mit Wirtschafts- und Finanzkriegen … aber anonym!
Cyberwar?
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r "Attribution?"Wer war es?
… ist am ehesten vergleichbar mit Wirtschafts- und Finanzkriegen … aber anonym!
Cyberwar?Deutscher Bundestag Drucksache 17/5672
17. Wahlperiode27. 04. 2011
Berichtdes Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung
(18. Ausschuss) gemäß § 56a der Geschäftsordnung
Technikfolgenabschätzung (TA)
TA-Projekt: Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften –
am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls
der Stromversorgung
Inhaltsverzeichnis Seite
Vorwort des Ausschusses 3
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
I. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
1. Verletzlichkeit moderner Gesellschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
2. Stromausfall als Auslöser einer „nationalen Katastrophe“ . . . . . . . . 16
3. Beauftragung, Vorgehen, Aufbau des Berichts . . . . . . . . . . . . . . . . .17
II. Das System des Krisenmanagements in Deutschland . . . . . . . . . . 20
1. Rechtsgrundlagen der Katastrophenbewältigung . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2. Krisenmanagement in Deutschland: Akteure, Strukturen und
Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 23
III. Folgen eines langandauernden und großräumigen
Stromausfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
1.1 Anmerkungen zu den Ursachen eines langandauernden und
großräumigen Stromausfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.2 Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 31
2. Folgenanalysen ausgewählter Sektoren Kritischer Infrastrukturen . . 32
2.1 Informationstechnik und Telekommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
2.2 Transport und Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3 Wasserversorgung und Abwasserentsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
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Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
Verschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
Honeypots
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Viren
Trojaner
Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
Verschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
Honeypots
Würmer
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TrojanerBackdoors
Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
ProgrammierfehlerVerschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
Buffer-Overflow
Honeypots
Würmer
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DDoS-Attacke
Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
Brute-Force
ProgrammierfehlerVerschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
Buffer-Overflow
Honeypots
Würmer
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TrojanerBackdoors
DDoS-Attacke
Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
Brute-Force
ProgrammierfehlerVerschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
usw. usw.
Buffer-Overflow
Man-in-the-Middle
False-Root-CAHoneypots
Würmer
Hash-Collisions
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Viren
TrojanerBackdoors
Hash-Collisions
DDoS-Attacke
Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
GPS-Spoofing
Biometrie Hacks
Brute-Force
Social Hacking
ProgrammierfehlerVerschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
usw. usw.
Buffer-Overflow
Man-in-the-Middle
False-Root-CAHoneypots
Würmer
SQL-Injection
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Viren
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Hash-Collisions
DDoS-Attacke
Zertifikate
Sicherheit und Unsicherheit von Computern
GPS-Spoofing
Biometrie Hacks
Brute-Force
Social Hacking
ProgrammierfehlerVerschlüsselung
Zugangskontrolle
Firewalls
Zero-Day Exploits
usw. usw.
Buffer-Overflow
50.000 US-Dollar
Man-in-the-Middle
False-Root-CAHoneypots
Würmer
SQL-Injection
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“Das einzige System, das 100%ig sicher ist, ist eines das man zu nichts gebrauchen kann!”
Merke
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“We need systems that ‘fail smartly'!"
Bruce Schneier Cryptographie Guru
Quelle: Charles C. Mann, “Homeland Insecurity”, 2002
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Fossile Struktur - 3 Sektoren
Strom Wärme Verkehr
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Ver
lust
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Energiewende …
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Energiewende …
… passiert dort, wo es kein Internet gibt.
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Solare Struktur ... Dezentrale Netzwerke
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Solare Struktur ... Dezentrale Netzwerke
xx Mio. Kraftwerke
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Solare Struktur ... Dezentrale Netzwerke
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MobilitätWärmeStromNahrung
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Strom
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Strom
1,45 Mio. dezentrale Kraftwerke
10 Jahren… in nur
= Massenproduktion
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Strom
30 %
70 %
1,45 Mio. dezentrale Kraftwerke
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Strom
1,45 Mio. dezentrale Kraftwerke
Anzahl der Anlagen
1,38 Mio.
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r 1,45 Mio. dezentrale Kraftwerke
Anzahl der Anlagen
1,38 Mio.
Smart Gridbraucht zur Kontrolle ein
Die EnergiewendeStrom
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r 1,45 Mio. dezentrale Kraftwerke
Anzahl der Anlagen
1,38 Mio.
Smart Gridbraucht zur Kontrolle ein
Die EnergiewendeStrom
Baustein für die Energiewende: 7 Eckpunkte für das „Verordnungspaket Intelligente Netze“
I. Die Notwendigkeit eines energiewendetauglichen Smart MeteringDie fluktuierende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stellt besondere Anforderungen an das Strom-versorgungssystem. Dieses muss zur Netz- und Marktintegration der Erneuerbaren stets ausreichend Kapazitäten und Flexibilitäten zum Ausgleich oder zur Abnahme des volatilen erneuerbaren Stroms bereithalten. Zusammenge-halten wird ein solches System von intelligenten Netzen, die nicht nur Strom transportieren und verteilen, sondern stets auch das notwendige Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch sicherstellen müssen. Die hohen
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Die Vorstellungen vom “Smart Grid”
Quelle: EPRI
Indicative smart grid
Source: EPRI
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Die Vorstellungen vom “Smart Grid”
Quelle: EPRI
Indicative smart grid
Source: EPRI
Indicative smart grid
Source: EPRI
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Die Vorstellungen vom “Smart Grid”
Quelle: EPRI
Indicative smart grid
Source: EPRI
Der Netzbetreiber als zentraler “allwissender Puppenspieler”
??Indicative smart grid
Source: EPRI
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Die Vorstellungen vom “Smart Grid”
Quelle: DKE Normungsroadmap - Smart Grids 2.0
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Die Vorstellungen vom “Smart Grid”
Selbstverständlich existieren weitere Normungsorganisationen, die in den Netzwerkender Smart Grid-Technologien miteinander in-teragieren müssen. Hier sind auf nationalerEbene insbesondere das DIN, auf europäischer Ebene CEN und ETSI sowie auf internationaler Ebene ISO, ISO/IEC JTC1 und ITU-Tzu nennen. Kooperationen mit weiteren Organisationen sind bereits formal größtenteils vereinbart. Im Rahmen dieser Roadmap werdendazu noch weitere neue Abhängigkeiten dokumentiert, speziell mit dem Fokus auf neue The
menfelder wie digitale Energieverbrauchszähler oder Elektrofahrzeuge, sowie neue Verbin
dungen vorgeschlagen.
Der folgende Abschnitt zeigt die IEC-Architek-tur für das Smart Grid der Zukunft. Diese Architektur wird in verschiedenen nationalen undinternationalen Studien zum Thema Smart
Grid-Standardisierung diskutiert und als Kerneiner zukünftigen Automations- und Netzleittechnik von weltweiten Smart Grid-Implemen-
tierungen angesehen.
Energy MarketI Participants
*
U t i l i t y jCustomers
Utility ServiceI P r o v i d e r
OtherBusinesses Application To Application (A2A)
and Business To Business (B2B)Communication
Inter-System / Application Profiles {CIM XML, CIM RDF)
CIM Extensions )(J970 / 6J968 Common Information Model (CIM)
61970 Component Interface Specification (CIS) / 61968 SIDMS
DCDC
Bridges toother Domains
ApplicationInterfaces
Technologymappings 3 t
SCADA Apps EMS Apps DMS AppsMarket
Operation ApEngineering &Maintenance
Apps
External ITApps
Data Acquisition and Control Front-End / Gateway / Proxy Server/ Mapping Services / Role-based Access Control
TC13WG14Meter
Standards
60870-5101&104
61334DLMS >[ ( I
C61850-7-3, 7-4 Object Models
61850-7-2 ACSI
61850-8-1Mapping to MMS
^ ( M a p p i n gJ V to Web Services j
ExistingObject Models
61850-6Engineering
60870-6-802 ]. Object Models J
60870-6-503 >App Services J
60870-6-703 >P r o t o c o l s J
Equipment AndSystem Interfaces
"*] Specific ObjectJ M a p p i n g s
Field Object Models
SpecificCommunication
Service MappingsCommunication Industry Standard Protocol Stacks
(ISO/TCP/IP /Ethernet) Protocol Profiles
Telecontrol CommunicationsMedia and Services
WAN CommunicationsMedia and Services
f 60870-5TC13 RTUs orField WG14 Substation
v / | Systems
61850Substat ion
Dev ices
61850Devices and Systems 60870-6
beyond the using TASE.2Substation I I, Web Services j I
System EngineeringRevenueMeters lEDs, Relays, Meters, Switchgear, CTs, VTsC DERs,
Meters | ( O t h e r " * )I ^Control Centersj
External Systems(Symmetric Client /Server protocols)
Abbildung 6: Die IEC TR 62357 Seamless Integration Reference Architecture (SIA)
Abbildung 6 dokumentiert dabei die einzelnenSchichten der IEC TR 62357 Seamless Integration Reference Architecture [IEC 62357].Sie basiert auf etablierten Standards von IEC/TC 57 und IEC/TC 13 und stellt diese in Relation zueinander. Dabei existieren zwei Schnittstellen zu externen Systemen und Domänen,vor allem im Bereich der Marktkommunikation
(die zumeist national reguliert ist) und der digi
talen Zähler, oftmals auch als „Smart Meter"bezeichnet. Der Rest der betrachteten Architektur ist dabei meist intern innerhalb des je
weiligen Marktteilnehmers (e. g. Netzbetreiberoder Lieferant) organisiert und umgesetzt. DieStandards der IEC SIA (Seamless IntegrationArchitecture) können daher grob den Bereichen„Integration von Anwendungen und Geschäftspartnern", „Integration von Energieanlagen" und
D K I 28
Quelle: Die IEC TR 62357 Seamless Integration Reference Architecture (SIA)
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“Systeme scheitern an ihrer eigenen Komplexität!”
Merke
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Net
zman
agem
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Zentrale Fragen zum "Smart Grid"
Kommunikationist kein Zeichen von
Intelligenz
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Net
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agem
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Zentrale Fragen zum "Smart Grid"
Kommunikationist kein Zeichen von
Intelligenz
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Zentrale Fragen zum "Smart Grid"
Kommunikation
braucht braucht
Strom
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r Merke!“Wir brauchen einfache, robuste und eigensichere Lösungen.”
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r “Wie erkennt man, wann das Smart Grid …
lügt?
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r In der
… auf die jedes Teilsystem eigenständig (dezentral) reagiert.
… gibt es keine zentral Leitstelle
Natur
sondern lediglich große und kleine Ereignisse
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Wettervor- hersage
In der
… gibt es keine zentral Leitstelle
Natur
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Wettervor- hersage
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Grüne Welle
Rechts vor Links
sehr effizient, wenn es funktioniert
funktioniert immer
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Grüne Welle
Rechts vor Links
“Smart-Grid”
100%-EE Grid-Code
Wettervor- hersage
Wetter
…“funktioniert” immer, ist aber nicht zwingend optimalRealität
… ist unsicher aber letztlich auch zeitunkritischTheorie
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GridSense stabilisiert das Verteilnetz. Ohne teure Kommunikation.
Alle stromintensiven Verbraucher wie Boiler, Wärmepumpen, Batterien
oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge werden durch GridSense jeder-
zeit optimal eingesetzt, wobei die GridSense-Technologie je nach Gerät die
jeweils relevanten Parameter berücksichtigt. Eine aufwendige Echtzeitkom-
munikation mit dem Energieversorger ist dazu nicht zwingend erforderlich.
Dies ist ein enormer finanzieller Vorteil gegenüber den bisherigen SmartGrid-
Lösungen.
Ladestationen für E-Mobile
Ladestationen für Elektrofahrzeuge gelten für GridSense genauso
wie alle anderen Verbraucher im Netz als Stromkonsument, der
durch GridSense gesteuert werden kann. Der gesamte Ladeprozess
läuft koordiniert mit allen anderen Bezügern ab. Die Technologie ist
aus diesem Grund in den GridSense-HomeChargeDevices (HCD) von
Alpiq E-Mobility serienmässig eingebaut.
Boiler
Warmwassererhitzer werden oft mit dem Rundsteuer signal ein- und
ausgeschaltet. Im Gegensatz zu heute, wo Boiler hauptsächlich in
der Nacht aufgeheizt werden, steuert GridSense die Lasten, wenn ein
Übermass an neuer erneuerbarer Energie aus Sonne oder Wind zur
Verfügung steht. GridSense orientiert sich deshalb an der Stromver-
fügbarkeit sowie am Stromtarif und berücksichtigt auch die Wasser-
temperatur im Boiler.
Photovoltaikanlage
Die von der Photovoltaik erzeugte Energie wird im Gebäude oder von
einer Anlage optimal eingesetzt. Bei Überkapazität kann der Boiler
zusätzlich aufgeheizt oder die vorhandene Batterie als Zwischen-
speicher benutzt werden.
07.11.14 15:50Tanuja Ganu (Bapat) - IBM
Page 1 of 1http://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=in-tanuja.ganu
Project PagesSmarter Energy Group
Smarter Planet Solutions
WATTALYST: Modeling andAnalyzing Demand ResponseSystems
Professional InterestsComputer Science
Algorithms and Theory
Knowledge Discovery andData Mining
Operations Research
Smarter Energy
ProfessionalAssociationsSociety for Industrial andApplied Mathematics
Tanuja Ganu (Bapat)Technical Staff MemberIndia Research Laboratory, Bangalore, Indiatanuja.ganu@in.ibm.com +91 080 43043343
Tanuja is Technical Staff Member at Smarter Energy group in IBM Research -India. At IBM Research, her work is focused on demand side managementtechniques and embedded analytics research. This research includes innovativedesign of nPlug (a plug for decentralized micro demand response), SocketWatch(an autonomous appliance monitoring system for detecting electricity wastage andappliance malfunctioning) and EU FP7 project WATTALYST on residential andcommercial demand response.
Her research interests are in energy systems, machine learning, data mining,embedded analytics and optimization. She pursued her Masters in ComputerScience at Indian Institute of Science (IISc), Bangalore.
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Dezentrales Netzmanagement
beobachtet das “reale Wetter” im Stromnetz und handelt automatisch netzstabilisierend.
“Wettervorhersagen” helfen die Zukunft im Stromnetz einzuschätzen … sind aber nicht zwingend notwendig.
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Zentrale Fragen zum "Smart Grid"
■ x-Millionen dezentrale (egoistische) Akteure
• es wird keine zentrale Leitstelle geben
• Verbraucher werden sich aus dem System verabschieden
■ Sehr dynamische und regionale Systeme
• starke Leistungsschwankungen
• kurze Reaktionszeiten
■ Cyberwar … you ain't seen nothing yet
• Resourcenmangel wird die Menschen nicht "netter" machen
• das “sichere" Smart Grid? … “sichere” Computer?
Eigensicher?
Dynamisch
Dezentral
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Smart GridWas für ein ??
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Smart Gridbraucht ein
Die Energiewende!!Das “Internet" des “Stromnetzes"?
Inselnetzfähig “Keep-it-simple”
Ohne zentrale Leitstelle
Modular
FehlertolerantNicht zerstörbar
anderes
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“Sabotageakte mit Hilfe von Computersystemen werden in der Zukunft zunehmen."
Merke!
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“Das Stromnetz muss auch ohne Computernetze stabil arbeiten."
Merke!Smart Failure!100%-EE-Gridcode
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“Die Energiewende ist dezentral … und bleibt dezentral!”
Merke!
www.dgs.de
Tomi Engeltomi@objectfarm.org