Es ist wichtig, Umspannwerke abzusichern, um die Schlüsselinfrastruktur vor elektromagnetischen Impulsen (HEMP), absichtlichen elektromagnetischen Störungen (IEMI) und geomagnetischen Störungen (GMD) zu schützen. Aber wie? Wir haben uns an Eric Easton gewandt, er ist Director of Realtime Operations bei CenterPoint Energy und erfahrener Experte für EMP-Schadensbegrenzung, um die richtigen Antworten zur Verbesserung des Schutzes des Stromnetzes zu erhalten.
Was ist der Stand der Dinge im Bereich EMP für Energieversorger und das US-amerikanische Stromnetz?
In den USA hat sich seit den Studien des Electric Power Research Institute (EPRI) in Bezug auf EMP einiges getan. Sie starteten eine dreijährige EMP-Studie, um die Auswirkungen von EMP auf das Versorgungsnetz zu ermitteln. Als Teil davon haben wir unsere eigenen Untersuchungen durchgeführt, um herauszufinden, wie wir solche Effekte abschwächen können. Gleichzeitig wurde die Gesetzgebung sowohl auf Bundesstaatsebene in Texas als auch auf Bundesebene eingeführt. Es gab außerdem eine Anordnung des Präsidenten, die uns verpflichtete, einige Studien im Bereich EMP durchzuführen. NERC, die Regulierungsbehörde, hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen von EMP auch im Hinblick auf Versorgungsgeschäfte zu untersuchen.
An welchen Forschungsbemühungen Dritter im Zusammenhang mit der Minderung von EMP hat CenterPoint Energy teilgenommen? Wie ist der allgemeine Wissensstand über Abhärtung und Abschirmung in der Industrie?
Die Industrie arbeitet immer noch an der Entwicklung von Schadensbegrenzungstechniken. Die EPRI-Forschung, an der CenterPoint Energy beteiligt war, hat dazu beigetragen, mehr Aufmerksamkeit für das Thema zu schaffen und die Branche darüber zu informieren, was wir zum Schutz vor EMP unternehmen müssen. Wir haben mit Drittanbietern zusammengearbeitet, um die Geräte zu testen, die wir auf unserem System verwenden, aber wir haben auch an den allgemeineren Tests teilgenommen, die EPRI durchgeführt hat. Wir glauben, dass uns dies beim Übergang zu einem stabileren Netz im Hinblick auf den EMP-Schutz helfen wird.
Welche elektromagnetischen Bedrohungen erfordern besondere Schutzmaßnahmen?
Es gibt drei Hauptbedrohungen, auf die wir unsere Schutzmaßnahmen konzentrieren: Der erste ist ein elektromagnetischer Impuls in großer Höhe. Hierbei handelt es sich um ein Waffensystem, das in über 30 km Höhe gezündet wird und in einem großen Bereich elektromagnetische Impulse erzeugen kann. Die zweite ist eine absichtliche elektromagnetische Störung, bei der es sich um ein lokales Ereignis handelt, das eine oder zwei Stationen betreffen kann. Hier kann der hohe Frequenzbereich eine Rolle spielen, deshalb müssen die Herausforderungen unterschiedlich angegangen werden. Die letzte Bedrohung stellen geomagnetische Störungen dar, die auf natürlich vorkommende Ereignisse in der Sonne zurückzuführen sind und auch große Transformatoren auf der Erde betreffen können.
Was sind die Herausforderungen bei der Absicherung eines Umspannwerks?
Mit dem Absichern eines Umspannwerks sind eine Reihe großer Herausforderungen verbunden. Die meisten heute angewandten Standards gelten für ortsfeste Installationen, die sich im Laufe der Zeit kaum verändern. Umspannwerke sind jedoch aktive Umgebungen, sie erfordern Erweiterungen oder Nachrüstungen. Daher benötigen wir eine dynamischere Lösung, mit der wir den Schutz im Laufe der Zeit ohne Leistungseinbußen anpassen und abändern können.
Was passiert, wenn Sie keine ordnungsgemäße Abschirmung haben?
Ohne ordnungsgemäße Abschirmung gibt es zwei Arten von Bedrohungen: Leitungsgebundene und abgestrahlte Bedrohungen. Sie können sich auf unterschiedliche Weise auf unsere Ausrüstung auswirken. Das Endergebnis kann sein, dass entweder die Geräte gestört sind, was bedeutet, dass sie zurückgesetzt oder neu gestartet werden müssen, oder dass sie beschädigt werden, was bedeutet, dass wir sie möglicherweise ersetzen oder reparieren müssen. Ohne die Maßnahmen zum Schutz der leitungsgebundenen Energie vor dem direkten Eindringen in das Gerät oder der Strahlungsenergie vor der Ausbreitung durch das Gebäude kann eine Situation eintreten, in der die Ausrüstung nicht mehr funktioniert und das Umspannwerk nicht mehr betriebsfähig ist. Dies könnte entweder durch lange Bauzyklen, die Monate oder bis zu einem Jahr dauern können, abgemildert werden, oder wir könnten die Ausrüstung schnell zurücksetzen und wieder in Betrieb nehmen.
Wie haben sich die EMP-Schadensbegrenzungsbemühungen von CenterPoint Energy entwickelt?
CenterPoint Energy begann den langen Weg zur EMP-Ausfallsicherheit in Umspannwerken mit dem Bau eines neuen Kontrollhauses, normalerweise ein ca. 6 m x 9 m großes Gebäude. Als wir uns mit dem Problem genauer befassten, stellten wir schnell fest, dass wir eine modulare Lösung bevorzugen. Wir wollten die allgemeine Ausfallsicherheit verbessern, wobei die Ausfallsicherheit auf unserer Anpassungsfähigkeit basiert. Wir planten außerdem, dass unsere Lösung auch anderen Bedrohungen wie Bränden und Überschwemmungen standhalten kann. Wir haben uns für einen modularen Ansatz entschieden, der den Platzbedarf und damit die Kosten senkte. Dies ermöglicht es uns, die Lösung in mehreren Unterstationen oder sogar außerhalb unseres Lagers in einem echten Notfall in einem isolierten Teil des Systems einzusetzen.
Wer sind die wichtigsten Interessengruppen, die die EMP-Schadensbegrenzung vorantreiben?
Eine Reihe von Interessensgruppen müssen sich an den Bemühungen zur EMP-Schadensbegrenzung beteiligen. Den Anfang machen natürlich die Versorgungsunternehmen selbst, da sie unsere Herausforderungen am besten verstehen und wissen, was wir normalerweise beim Bau im Sinn haben. Als nächstes haben wir die Wissenschaftler und Forscher von Drittanbietern, die uns helfen können, die Herausforderungen, die speziell mit EMP verbunden sind, besser zu verstehen. Das ist etwas Neues für die Energiewirtschaft. Wir haben jedoch in der Vergangenheit ähnliche Herausforderungen gemeistert, und wir werden auch für diese Problematiken entsprechende Lösungen bereitstellen. Und schließlich haben wir unsere Regulierungsbehörden, denn wir müssen uns überlegen, wie wir die Kosten für die Anlagen, die wir dem System hinzufügen würden, um uns widerstandsfähiger zu machen, bezahlen und eine Kostendeckung erreichen können.
