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Saarbrücker Informatiker arbeiten an sicheren Daten im Stromnetz mit

Förderung im Rahmen des „Designetz“-Projekts

24.01.2017
Professor Christoph Sorge ist Experte für IT-Sicherheit und Datenschutz. Sein Spezialgebiet ist unter anderem Datenschutz in intelligenten Stromnetzen und in der Hausautomation. Foto: Oliver Dietze
Professor Christoph Sorge ist Experte für IT-Sicherheit und Datenschutz. Sein Spezialgebiet ist unter anderem Datenschutz in intelligenten Stromnetzen und in der Hausautomation. Foto: Oliver Dietze

Intelligente Stromzähler sollen künftig in deutschen Haushalten Daten über den Energieverbrauch der Bewohner sammeln und transparent machen, wann und wo wie viel Strom verbraucht wird. Dies soll ermöglichen, die Stromnetze intelligent zu steuern und die Stromversorgung auf erneuerbare Energien umzustellen. Der Rechtsinformatiker Christoph Sorge von der Universität des Saarlandes forscht daran, dass die Daten dabei gut geschützt und sicher vor Missbrauch und unbefugtem Zugriff sind. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert seine Forschung im Rahmen des SINTEG-Verbundprojektes „Designetz“ mit rund 450.000 Euro.

Punkt sieben Uhr am Morgen: Im Bad föhnt ein Bewohner seine Haare, Heizlüfter und Radio laufen, ebenso ein Fernsehgerät, in der Küche kocht der Kaffee, während der Kühlschrank unermüdlich kühlt. Ein intelligenter Stromzähler bekommt dies alles mit. „Die so genannten Smart Meter liefern genaue Verbrauchsdaten. Sie erkennen dabei auch, wie viel Strom einzelne Geräte verbrauchen“, erklärt Professor Christoph Sorge, IT-Sicherheitsexperte am Kompetenzzentrum für IT-Sicherheit CISPA und Inhaber der juris-Stiftungsprofessur für Rechtsinformatik der Saar-Uni. Die kleinen Datensammler entlarven nicht nur Stromfresser im heimischen Haushalt. Die Verbrauchswerte, die sie übermitteln, machen den Strombedarf sichtbar und ermöglichen es den Energieversorgern, genau zu planen. So sollen die Stromnetze „smart“ gesteuert werden können, damit sie der Energiewende gewachsen sind.

Wenn künftig an Stelle zentraler Kraftwerke eine Vielzahl von Windrädern und Photovoltaikanlagen ihren Strom von überallher einspeisen, muss das Stromnetz flexibel sein und auch bei großen Schwankungen funktionieren. Es muss bei Flaute und Dunkelheit die Versorgung sicherstellen, Stromüberschüsse abbauen und auf plötzlichen Bedarf reagieren können. Die Daten der intelligenten Strom-Messsysteme helfen dabei, den Stromverbrauch besser vorherzusagen. Solche Daten wären aber auch für andere interessant: etwa für Einbrecher, die ausspionieren wollen, wann jemand zu Hause ist, oder für die Werbewirtschaft und für Ermittlungsbehörden.

„Im intelligenten Stromnetz werden massenhaft personenbezogene Daten gesammelt, die rechtlich geschützt sind. Wir verwenden kryptographische Verfahren, um diesen Schutz umzusetzen und sie vor Missbrauch und unbefugtem Zugriff zu sichern“, erläutert Christoph Sorge. In seiner Forschung am CISPA und am Institut für Rechtsinformatik der Universität des Saarlandes hat sich der Rechtsinformatiker darauf spezialisiert, die IT-Sicherheitstechnologie mit den Erfordernissen aus Recht und Praxis in Einklang zu bringen. „Wir forschen daran, die juristischen Anforderungen etwa aus dem Datenschutz mit der passenden Technologie umzusetzen. Dabei schauen wir, welche kryptographischen Verfahren am besten passen, um das jeweilige Problem praxistauglich zu lösen“, erklärt er.

„Im Smart Meter-Projekt entwickeln wir Sicherheitskonzepte, die zum einen die Anforderungen des Datenschutzes, insbesondere des Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende erfüllen. Zum anderen müssen unsere Konzepte gewährleisten, dass die Daten auch anonymisiert in hoher Qualität ausgewertet werden können“, führt Sorge aus. Hierzu gehört, dass das System schnell sein muss. Je zügiger die Daten vorliegen, desto besser kann der Bedarf vorhergesagt werden. „Also wäre es keine praktikable Lösung die Daten nur in größeren Zeitintervallen zu übertragen. Hingegen ist es sinnvoll, sie so zu verrauschen, dass ein Rückschluss auf einzelne Stromnutzer und ihre Profile nicht möglich ist: etwa dadurch, dass man die Daten einer Anzahl von Haushalten bündelt“, erläutert er. Seine Arbeitsgruppe arbeitet hierbei schon seit einiger Zeit mit spanischen Forschern aus Lleida (Katalonien) zusammen. Europaweit befassen sich nur wenige Forscher mit solchen Fragestellungen.

Die Forschung wird jetzt im Verbundprojekt „Designetz: Baukasten Energiewende – Von Einzellösungen zum effizienten System der Zukunft“ gefördert. Dies ist ein Zusammenschluss von 46 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz und dem Saarland unter Federführung von Innogy. „Wir werden unsere bisher abstrakten Modelle der kryptographischen Verfahren anhand echter Daten aus dem Stromnetz testen. Darüber hinaus gehen wir verschiedenen Fragestellungen nach, etwa wie Daten so sparsam wie möglich erhoben werden, wo die Grenze von ordnungsgemäßem Daten-Gebrauch und Missbrauch liegt oder ob die Anonymisierung der Daten rückgängig gemacht werden könnte und wie dies verhindert werden kann“, erläutert Christoph Sorge.

Hintergrund

„Designetz: Baukasten Energiewende – Von Einzellösungen zum effizienten System der Zukunft“ ist eines von fünf „Schaufenstern“ im Rahmen des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende (SINTEG)“: Mit über 200 Millionen Euro in den nächsten vier Jahren fördert das Bundeswirtschaftsministerium die fünf Modellregionen, die Lösungen für eine klimafreundliche, effiziente und sichere Energieversorgung mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien entwickeln und großflächig demonstrieren. Im Zentrum stehen die intelligente Vernetzung von Erzeugung und Verbrauch sowie der Einsatz innovativer Netztechnologien und -betriebskonzepte.

Das Schaufenster „Designetz“ in Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz und dem Saarland wird in diesem Rahmen mit rund 30 Millionen Euro gefördert: Hier sollen Lösungen aufgezeigt werden, wie dezentral bereitgestellte Energie aus Sonne und Wind für die Versorgung von (industriellen) Lastzentren genutzt werden kann. Über 7.000 Haushalte und rund 140.000 Messsysteme sollen in den Demonstrations-Projekten einbezogen werden.

Das Saarland ist im Designetz vertreten unter anderem mit dem DFKI, der Hager Group, der htw saar, der IS Predict, der Rohde & Schwarz Cybersecurity GmbH (vormals Sirrix AG), der Scheer GmbH, den Stadtwerken Saarlouis und der Universität des Saarlandes. Vertreter des Konsortialführers im Saarland ist die VSE AG. Von Seiten der Saar-Uni beteiligt ist neben der Arbeitsgruppe von Professor Christoph Sorge der Lehrstuhl für Automatisierungs- und Energiesysteme von Professor Georg Frey.