Resilienz kritischer Infrastrukturen

Mit technologischen Transformationen im Bereich kritischer Infrastrukturen, wie sie sich bspw. mit der Energie- und Mobilitätswende abzeichnen, geht eine Erhöhung des Digitalisierungs- und Vernetzungsgrads, aber auch eine Erhöhung des Vulnerabilitätspotentials von wichtigen Versorgungssystemen einher (z.B. Cyber-Angriffe).

Auch systemische Risiken bei der Bereitstellung von Ressourcen, wie sie in einem dezentralen Energiesystem, das auf erneuerbaren Energien aufgebaut ist (z.B. Komponentenausfall, volatile Einspeisung), gefährden die Versorgungssicherheit.

Die zuvor genannten Aspekte zusammen mit dem Umstand, dass Entwicklungen und Dynamiken bei der Nachfrage

  • nach Energie - z.B. drastische Erhöhung des Strombedarfs aufgrund des Klimawandels (Kühlung im Sommer) oder durch die Verbreitung neuer Stromverbraucher (E-Mobilität),
  • aber auch nach Verkehrskapazitäten - z.B. aufgrund einer kontinuierlichen Zunahme der inter-urbanen Verkehrsnachfrage (Wirtschaftsverkehr),

schwer zu prognostizieren sind, vergrößern Unsicherheiten hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Resilienz zukünftiger Versorgungssysteme.

Um Nachhaltigkeitsentwicklungen langfristig zu unterstützen, muss im Rahmen der notwendigen technologischen Transformationen kritischer Sektoren die Sicherheit der Versorgung vor dem Hintergrund sich verändernder Randbedingungen neu bewertet werden.

Da kritische Dienste mehr und mehr u. A. von einer zuverlässigen Strom- wie Informations-Versorgung abhängen (Smart City), können einzelne Störungen oder Versorgungsunterbrechungen verheerende Auswirkungen auf die Versorgungssicherheit eines urbanen Raums haben.

Unsere Forschung hierzu untersucht Freiheitsgrade im Bereich des Designs kritischer Infrastrukturen (z.B. Versorgungsnetze) und im Bereich robuster und dynamischer Maßnahmen-Entwicklung mit dem Ziel der Verbesserung der Resilienz einzelner Infrastrukturen oder Infrastruktur-Systeme. In diesem Zusammenhang werden KI-basierte Konzepte, Methoden und Algorithmen zu den folgenden Schwerpunktthemen erarbeitet:

  • (i) Planung und (Echt-Zeit-)Betrieb resilienter und adaptiver (smarter) kritischer Infrastrukturen und Versorgungsnetze – hierbei werden insb. smarte Energiesysteme, Wasserversorgung und Transportsysteme (Autobahnen) betrachtet.
  • (ii) Dynamische Entscheidungsunterstützung im Krisenmanagement – hierbei werden Methoden zur multi-kriteriellen Entwicklung robuster und koordinierter Maßnahmen unter Einbeziehung verschiedener kritischer Infrastrukturen wie Gesundheitssystem, Strom- und Wasserversorgung (urbane Resilienz) untersucht.

Kontaktadressen:

Wolfgang Raskob
KIT - Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Thermische Energietechnik
und Sicherheit (ITES)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
D- 76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Telefon: +49 721 608 22480
Fax: +49 721 608 28452
Email: wolfgang.raskob∂kit.edu

Sadeeb Simon Ottenburger
KIT - Karlsruhe Institute für Technologie
Institute für Thermische Energietechnik
und Sicherheit (ITES)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
D-76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Telefon: +49 721 608 25507
Fax: +49 721 608 28452
Email: ottenburger∂kit.edu

 

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Lehrveranstaltungen:

Vorlesung WS2020/21

"Resilience Thinking in Urban and Regional Planning - 'sustainable' Integration of Sustainable Energy Technologies"

 

Publikationen


A Novel Optimization Method for Urban Resilient and Fair Power Distribution Preventing Critical Network States.
Ottenburger, S. S.; Kemal Çakmak, H.; Jakob, W.; Blattmann, A.; Trybushnyi, D.; Raskob, W.; Kühnapfel, U.; Hagenmeyer, V.
2020. International journal of critical infrastructure protection, 29, Art.Nr. 100354. doi:10.1016/j.ijcip.2020.100354
Agent based model in risk management: several applications.
Bai, S.
2020. The Second International Symposium on Simulation and Process Modelling (ISSPM 2020), Online, 29.–30. August 2020
Simulations of COVID-19 spread by spatial agent-based model and ordinary differential equations.
Bai, S.
2020. International journal of simulation and process modeling [modelling], 15 (3), 268–277. doi:10.1504/IJSPM.2020.10029411
Comprehensive Learning Particle Swarm Optimization Algorithm With Local Search for Multimodal Functions.
Cao, Y.; Zhang, H.; Li, W.; Zhou, M.; Zhang, Y.; Chaovalitwongse, W. A.
2019. IEEE transactions on evolutionary computation, 23 (4), 718–731. doi:10.1109/TEVC.2018.2885075
Knowledge Database and Regionalization of JRODOS for the HARMONE Project.
Bai, S.; Staudt, C.; Kaiser, J. C.; Raskob, W.
2019. 4th NERIS Workshop : “Adapting nuclear and radiological emergency preparedness, response and recovery to a changing world”, Proceedings, 87–94, CERN
Integrated Risk Analysis for Safe and Resilient Operation of Dams - Early Warning System for Risk Reduction.
Ottenburger, S. S.; Mohr, S.; Daniell, J.; Kunz, M.
2019. DAMAST (Dams and Seismicity), BMBF-FONA Project - Initial Meeting (2019), Sugdidi, Georgien, 15. Oktober 2019
Smart Urban Resilience -Smart Grids and Critical Infrastructure Protection.
Ottenburger, S. S.
2019. 1st Smart Cities Breakfast Conference (2019), Washington, DC, USA, 3. Oktober 2019
Smart Urban Resilience - Implementing Sustainability in a Sustainable Way!.
Ottenburger, S. S.
2019. DAAD Workshop on Sustainable Urban Development in Europe and North Africa (2019), Tunis, Tunesien, 22.–24. November 2019
Continuous and Urban Resilient Power Supply During Critical States.
Ottenburger, S. S.
2019. 10th Resilient Cities 2019 : Global Forum on Urban Resilience and Adaptation (2019), Bonn, Deutschland, 26.–28. Juni 2019
Smart Grid Resilience: Concepts on dealing with Power Scarcity for decentralized Power Systems.
Ottenburger, S. S.; Raskob, W.
2019. Annual Report 2017-2018 of the Institute for Nuclear and Energy Technologies. Ed.: T. Schulenberg, 57–64, KIT Scientific Publishing
Smart Space and Concrete Risks.
Ottenburger, S. S.; Ufer, U.
2019. Is this the real world? Perfect Smart Cities vs. Real Emotional Cities - Tagungsband der REAL CORP 2019 - 24. internationale Konferenz zu Stadtplanung und Regionalentwicklung in der Informationsgesellschaft, Karlsruhe, Deutschland, 2. - 4. April 2019. Ed. M. Schrenk, 63–67, Competence Center of Urban and Regional Planning (CORP) (CORP)
Smart Space and Concrete Risks.
Ottenburger, S.; Ufer, U.
2019. 24th International Conference on Urban Planning and Regional Development in the Information Society (REAL CORP 2019), Karlsruhe, Deutschland, 2.–4. April 2019
A Future-Oriented Agent-Based Simulation to Improve Urban Critical Infrastructure Resilience.
Münzberg, T.; Müller, T.; Raskob, W.
2018. Urban Disaster Resilience and Security – Addressing Risks in Societies. Ed.: A. Fekete, 261–284, Springer International Publishing. doi:10.1007/978-3-319-68606-6_16
Schutz kritischer Infrastrukturen: Kritikalität als Entscheidungsmaß zur Abwehr von Gefahre am Beispiel Stromausfall.
Münzberg, T.; Ottenburger, S. S.
2018. Was heißt Kritikalität? : Zu einem Schlüsselbegriff der Debatte um kritische Infrastrukturen. Hrsg.: J.I. Engels, 179–214, transcript Verlag
Direct and indirect vulnerability analysis framework for decentralized power systems.
Ottenburger, S. S.; Daniell, J.
2018. International Conference on ’Natural Hazards and Risks in a Changing World’, Potsdam, October 4-5, 2018
Exposure and vulnerability of the energy system to internal and external effects.
Wiens, M.; Raskob, W.; Diehlmann, F.; Wandler, S.; Schultmann, F.
2018. Energy as a Sociotechnical Problem. Ed. by Christian Büscher, Jens Schippl, Patrick Sumpf., 96–122, Routledge
Smart Grid resilience - security of supply 2.0.
Ottenburger, S. S.; Cakmak, H. K.; Jakob, W.; Blattmann, A.; Deines, E.; Trybushnyi, D.; Raskob, W.; Hagenmeyer, V.
2018. 7. Jahrestagung des KIT-Zentrums Energie (2018), Karlsruhe, Deutschland, 26. Juni 2018
Smart Grid Topologies Paving the Way for an Urban Resilient Continuity Management.
Ottenburger, S. S.; Münzberg, T.; Strittmatter, M.
2017. International Journal of Information Systems for Crisis Response and Management, 9 (4), 1–22. doi:10.4018/IJISCRAM.2017100101
Enhancing urban resilience via a real-time decision support system for smart cities.
Ottenburger, S.; Airaksinen, M.; Pinto-Seppä, I.; Raskob, W.
2017. 2017 International Conference on Engineering, Technology and Innovation (ICE/ITMC), Madeira Island, Portugal, 27–29 June 2017, 836–844, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ICE.2017.8279970
HARMONE User Interface.
Bai, S.; Raskob, W.
2017
Enhancing urban resilience via a real-time decision support system for smart cities.
Ottenburger, S.; Airaksinen, M.; Pinto-Seppa, I.; Raskob, W.
2017. 23rd ICE/IEEE International Technology Management Conference, Funchal, P, June 27-29, 2017
An approach for analyzing the impacts of smart grid topologies on critical infrastructure resilience.
Ottenburger, S.; Münzberg, T.
2017. Proceedings of the 14th International Conference on Information Systems for Crisis Response and Management (ISCRAM 2017). Agility is Coming. Albi, F, May 21-24, 2017. Ed.: T. Comes, 400–411, ISCRAM
An approach for analyzing the impacts of smart grid topologies on critical infrastructure resilience.
Ottenburger, S.; Münzberg, T.
2017. 14th International Conference on Information Systems for Crisis Response and Management (ISCRAM 2017), Albi, F, May 21-24, 2017
A spatial-temporal vulnerability assessment to support the building of community resilience against power outage impacts.
Münzberg, T.; Wiens, M.; Schultmann, F.
2017. Technological Forecasting and Social Change, 121, 99–118. doi:10.1016/j.techfore.2016.11.027
OPERRA-HARMONE: Harmonising Modelling Strategies of European Decision Support Systems for Nuclear Emergencies.
Bai, S.; Boyer, P.; Brown, I.; Camps, J.; Charnock, T.; Didier, D.; Fiengo, F.; Garcia-Sanchez, L.; Gonze, M. A.; Groell, J.; Guibe, C.; Hürkamp, K.; Isnard, O.; Kaiser, J., C.; Mourlon, C.; Nicoulaud-Gouin, V.; Nisbet, A.; Raskob, W.; Simon Cornu, M.; Staudt, C.; Stonell, K.; Sweeck, L.; Tschiersch, J.; Vives, I.; Batlle, J.; Watson, S.; Zheleznyak, M.
2016. Helmholtz Zentrum München
Stromausfall: Schutzziele und Referenzszenarios für kritische Infrastrukturen in der kommunalen Gefahrenabwehrplanung.
Münzberg, T.; Wiens, M.; Raskob, W.; Schultmann, F.
2015. Gemeinsames Treffen des Arbeitskreises Naturgefahren/-risiken der Deutschen Gesellschaft für Geographie und des Katastrophennetzes KatNET e.V., Berlin, 29.-30.September 2015