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:

• Planung und (Echt-Zeit-)Betrieb resilienter und adaptiver (smarter) kritischer Infrastrukturen und Versorgungsnetze – hierbei werden insb. smarte Energiesysteme, Wasserversorgung und Transportsysteme (Autobahnen) betrachtet.
• 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:

Netzwerk:

• CEDIM
• ESReDA
• EERA JP SG

Projekte:

• SECURITY2People
• RIKOV
• DAMAST

Lehrveranstaltungen:

Vorlesung WS2020/21

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