Sichere Datenautobahn für die Energiewirtschaft

Sichere Datenautobahn für die Energiewirtschaft

Die Energiewende ist heute in aller Munde und auch die damit einhergehenden Herausforderungen an die Energiewirtschaft. Damit man Energie sinnvoll transportieren und speichern kann, muss man wissen, welche Energie wann und wo erzeugt bzw. verbraucht wird. Hier braucht man zuverlässige Kommunikationslösungen, die im Idealfall unabhängig von Mobilfunkanbietern und Stromnetzen sind und natürlich sicher vor Angriffen von außen.

Gerade kleinere Energieversorgungsunternehmen (EVU) fordern heute Lösungen, mit denen sich Energienetze einfach und zuverlässig überwachen und fernsteuern lassen. Dabei gibt es zwei wesentliche Anforderungen an solche Kommunikationslösungen: Ausfallsicherheit ist die eine; die Datenübertragung muss fehlerfrei und schnell vonstatten gehen, auch bei Stromausfall. Überlastungen des Kommunikationsnetzes und damit Fehlschaltungen sind nicht hinnehmbar. Eine weitere wesentliche Forderung ist die Datensicherheit. Manipulation der Daten z.B. durch Hackerangriffe sind in diesem Bereich natürlich dringend zu vermeiden.


Die Produkte zur Anwendung


Die Geschichte der Smart Radio Net GmbH

Die Smart Radio Net GmbH kennt die Problematik aus eigener Erfahrung. Sie entstand nämlich im Zuge eines entsprechenden Projektes: Die Bayern BHKW GmbH aus Dorfen hatte zunehmend Probleme mit der sicheren und störungsfreien Fernwartung von Blockheizkraftwerken in abgelegenen Biogasanlagen. Mit intern vorhandenem Know-how zum Thema Datenfunk und dem Know-how der BayoEnergy GmbH und der KOCO AG wurde das Grundkonzept der „sicheren Datenautobahn für die Energiewirtschaft“ entwickelt. Die Lösung hat sich mittlerweile in der Praxis bewährt. Weil die beteiligten Projektpartner großen Bedarf am Markt sehen, beließen sie es nicht bei dem Einzelprojekt. Es entstand ein eigenes Unternehmen, das das erprobte Konzept nun weiteren Energieversorgern als Gesamtlösung anbietet.


Deutschlandweites eigenes Funknetz

Deutschlandweites eigenes Funknetz

Aber was genau hat man sich unter einer sicheren Datenautobahn für die Energiewirtschaft vorzustellen? Die realisierte Lösung setzt auf eine Kombination aus einer eigenen deutschlandweiten Funkfrequenz und verschiedener Hard- und Software. An den Substationen wie z.B. Windkraftanlagen, Solarparks oder Blockheizkraftwerken sammelt eine Remote Terminal Unit (RTU) Daten aus der Anlage. Diese werden dann per UHF-Modem ans Umspannwerk oder je nach Fall auch direkt an die Leitwarte des Energieversorgers übertragen. Ist dort bereits ein Leitsystem vorhanden, lassen sich die Daten einfach darin integrieren. Andernfalls wird auch ein eigener Leitstand samt Server und optionaler Datenbank angeboten. Selbstverständlich ist auch eine Steuerung der Anlage aus der Ferne möglich samt der vom EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) geforderten Leistungsregelung in den Stufen 100, 60, 30 und 0 Prozent innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters.


Daten schnell, sicher und zuverlässig übertragen

Während andere Kommunikationslösungen auf DSL, GSM, eigene Glasfasernetze oder Tetrabandfunk setzen, nutzt die Lösung der Smart Radio Net ganz bewusst Schmalbandfunk. Durch den Aufbau eines eigenen Funknetzes wird man unabhängig von Stromausfällen, Zusammenbrüchen des Mobilfunknetzes oder Serverabstürzen externer Anbieter. Denn nicht selten sind es in der Energiebranche gerade diese Situationen, in denen es auf eine zuverlässige Kommunikation ankommt. Weiter eignet sich Schmalbandfunk in diesem Falle ideal, weil im wesentlichen nur Nutzdaten ohne großen Protokoll-Overhead übertragen werden und damit keine riesige Bandbreite gefordert ist. Gleichzeitig lassen sich beim Schmalbandfunk im Gegensatz zum Mobilfunknetz die Laufzeiten berechnen, was die Verfügbarkeit der Verbindung weiter erhöht. Zugesicherte Datenvolumina und Datengeschwindigkeiten ermöglichen eine unterbrechungsfreie Datenübertragung. Die Übertragungsdauer ist allein von der Distanz zwischen Sender und Empfänger abhängig. Und schließlich spielt die Datensicherheit eine wichtige Rolle. Auch hier punktet der Schmalbandfunk, weil ein eigenes Kommunikationsnetzwerk schon per se nicht so leicht angreifbar ist, wie ein öffentliches Netz. Unter anderem müsste der Hacker zudem vor Ort sein, um einen Angriff durchzuführen.
Die Smart Radio Net wählt für die Datenkommunikation in Smart-Grid-Anwendungen bewusst Schmalbandfunk zur Anbindung kritischer Systeme. Sie ist ein Garant für „Quality of Service“, echtzeitfähige, schnelle Übertragung, hohe Sendeleistungen und schnelle Datenverarbeitung. Über serielle Schnittstellen zu den Anlagen wird mit Modbus RTU, eines der schlanksten und sichersten Protokolle aus dem klassischen Anlagenprotokoll, in die M2M-Kommunikation überführt. Durch die Übertragung reiner Modbus-Register-Einträge in kleinen, verschlüsselten Datencontainern ist ein Ausspähen von Inhalten extrem erschwert und ein Einbruch zur Systemmanipulation nahezu unmöglich.


Satellar

Datenfunkmodems mit 128-bit-Verschlüsselung

Zuverlässige Konzepte lassen sich aber nur mit zuverlässiger Hardware realisieren, das gilt auch für den Schmalbandfunk. Die Anwendung setzt daher auf Satel-Funkmodems.
Die erste Anwendung nutzt Satelline 3AS Modems. Bei weiteren Anwendungen ist der Einsatz des Funkmodems Satellar 1DS angedacht, da dieses weitere Vorteile für den konkreten Anwendungsfall bringt. So liegt eine Besonderheit des Modems in der erhöhten Sicherheit, es bietet eine 128-bit-AES-Verschlüsselung auf der Funkschnittstelle. Satellar arbeitet ebenso wie Satelline mit einer transparenten Funkverbindung, um Kabel für klassische RS-232 Verbindungen zu ersetzen. Zudem lassen sich viele Topologien realisieren, von Punkt-zu-Punkt Verbindungen bis zu landesweiten Ketten mit multiplen Verzweigungen, so auch Netzwerke mit bis zu 200 Substationen. Die Reichweite bei Punkt-zu-Punkt Verbindungen liegt bei bis zu 15 km, kann bei optimalen Bedingungen aber auch bis zu 30 km betragen. Zudem lässt sich die Reichweite auch mit Hochleistungsantennen, Verstärkermodulen und Funkrepeatern erhöhen.

„Bei Bayern BHKW hatten sich die Funkmodems dieses Herstellers bereits in der Praxis bewährt. Da war es naheliegend, auch bei der neuen Lösung auf diese zuverlässigen Geräte zu setzen. Neben Funktionalität, Zuverlässigkeit und Qualität der Modems begeistert uns die Unterstützung, die wir von Welotec erhalten haben. Sie standen uns vor Ort bei der Realisierung beratend zur Seite.“

Stefan Lichy, Geschäftsführer Smart Radio Net GmbH


Robuste Remote Terminal Units

Robuste Remote Terminal Units

Da ein ausfallsicheres Gesamtkonzept gefragt war, waren neben einer zuverlässigen Datenübertragung auch robuste Remote Terminal Units (RTUs) gefordert, die in den einzelnen Subanlagen Daten sammeln und zur Übertragung über das Modem bereitstellen.
Für Anwendungen im Energiebereich eigenen sich die RTUs von Sixnet sehr gut. Sie sind eine flexible, sichere Plattform zur Fernüberwachung und Kontrolle. Ein eingebauter Modbus Gateway bildet eine nahtlose Schnittstelle zu vorhandenen RTUs und PLCs. Die Geräte überzeugen durch Redundanz, hohe Netzwerksicherheit und zuverlässiges Netzwerkmanagement. Somit leisten sie einen wesentlichen Beitrag für die in der Anwendung geforderte ausfallsichere Kommunikation.


„Auch bei der Wahl der richtigen Remote Terminal Units haben uns die Experten von Welotec konzeptionell sehr gut beraten. Wichtig war in erster Linie natürlich, dass die RTUs ausreichend digitale I/Os zur Verfügung stellen und wir die RTUs selbst mit geringem Aufwand programmieren konnten, um sie an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen.“

Stefan Lichy, Geschäftsführer Smart Radio Net GmbH

Smart Radio Net

Einmalige Kombination

„Unseres Wissens ist unsere sichere und gut an individuelle Gegebenheiten anpassbare Datenautobahn für die Energiewirtschaft eine bislang einmalige Kombination aus deutschlandweiter Funkfrequenz in Verbindung mit der passenden Hard- und Softwaretechnologie. Sie bringt Netzbetreibern, Energieversorgungsunternehmen, Energieanlagenherstellern und -betreibern sowie Betreibern von virtuellen Kraftwerken oder auch von Flughäfen gleichermaßen eine zuverlässige Kommunikationslösung.“

Stefan Lichy, Geschäftsführer Smart Radio Net GmbH

Einmalige Kombination