Volker Berlin
19.03.2019

Redundanz ist nicht gleich sichere Versorgung

Stromausfall_Blog

Nicht immer ist bei technischen Systemen und Einrichtungen eine Betriebsredundanz die Gewähr dafür, dass bei Ausfall zum Beispiel eines Standardversorgungswegs der Redundanz-, also der Ersatzweg, funktioniert.

Dieses Risiko ist gerade dann vorhanden, wenn Redundanzsysteme nicht vollkommen unabhängig vom Standardversorgungssystem, wie bei z.B. lokal eintretenden Ereignissen, realisiert sind.

Das zeigte auch ganz anschaulich das Beispiel Berlin-Köpenick. In dem Bezirk im Südosten der Stadt fiel für Tausende Haushalte über Stunden der Strom aus. Warum? Weil zwei redundant vorhandene, aber fast nebeneinander verlaufende 110.000-Volt-Kabel bei Bauarbeiten beschädigt wurden. Sicher war die Verlegung an dieser Stelle nicht anders möglich. Wer die Kollegen von Stromnetz Berlin kennt, weiß, mit welcher Vor- und Weitsicht dort immer gearbeitet wird.

Verschiedene Arten der Redundanz für unterschiedliche Erfordernisse

Bei technischen Systemen werden mehrere Arten der Redundanz unterschieden.

Im einfachsten Fall realisiert man zusätzlich zu einem System ein weiteres, gleich leistungsfähiges System, welches das erste in seiner Funktion ersetzen kann. Dieser Fall wird als Betriebsredundanz – oder technischer - als (N+1)-Redundanz bezeichnet, wobei N die Anzahl der Systeme für den Normalbetrieb darstellt.

Sofern auch bei Wartungsmaßnahmen eines Systems die Redundanz gewährleistet bleiben soll, bezeichnet man dies als Wartungs- oder (N+2)-Redundanz.

Neben der Anzahl der für eine Redundanz notwendigen Systeme sollte bei Systemen auf ihre räumliche Anordnung, Verschaltung und Dimensionierung geachtet werden.

Sind die Systeme in direkter räumlicher Nähe angeordnet und nicht geeignet gesondert getrennt, so besteht die Gefahr, dass bei Eintritt eines lokalen Störungsereignisses diese Systeme gleichartig von der Störung betroffen sind und ausfallen können.

Ähnlich verhält es sich bei Systemen, die zwar mehrfach vorhanden, aber zum Beispiel in einem gemeinsamen Gehäuse so installiert und untergebracht sind, dass sie nur gemeinsam gewartet oder getauscht werden können.

Dann besteht eine funktionelle Abhängigkeit und ein Ausfall tritt ein, obwohl evtl. ein System von zweien sogar noch funktioniert. Sofern mehr als ein System vorhanden und in Betrieb ist, aber die Systeme nur gemeinsam die Funktion erfüllen können, käme es bei einem Ausfall nur eines der Systeme ebenfalls zum Funktionsausfall.

Die Georedundanz berücksichtigt die möglichst große räumliche Entkopplung der Systeme, um Auswirkungen lokaler Ereignisse auf diese zu minimieren. Je nach System kann die Georedundanz sehr große Entfernungen erfordern.

Was es bedeutet, wenn zwar ein Versorgungsweg prinzipiell redundant, aber nicht räumlich ausreichend entkoppelt, vorhanden ist und eben dort eine Störung eintritt, haben ca. 31.000 Haushalte und ca. 2.000 Gewerbetreibende am 19. Februar in Köpenick im Südosten Berlins für mehr als 30 Stunden erfahren müssen.

Zwar handelte es sich auf Grund des regionalen Stromausfalls nicht um einen sogenannten „Blackout“, die Auswirkungen für die Betroffenen waren aber zum Teil beträchtlich.

Wie die Medien und Informationsportale berichteten, fielen wichtige Teile der Infrastrukturen wie Straßenbeleuchtungen, Ampeln, Aufzüge, Brandmelde- und TK-Anlagen, Server, Mobilfunknetzstandorte, die Fernwärmeversorgung und vieles mehr aus.

Haushalte saßen im Dunkeln. Telefone, Internet-Router, Fernseher und Radios, sofern über 230V versorgt, waren nicht nutzbar. Kühlgeräte und Wasserkocher funktionierten nicht mehr. Läden und Tankstellen blieben geschlossen, Geldautomaten waren außer Betrieb.

Auch Feuerwehren und Polizeiwachen waren betroffen. Notrufe fielen aus. Ämter, Behörden sowie öffentliche Einrichtungen wie Schulen und Kitas blieben geschlossen. Ein Krankenhaus musste Patienten in andere Einrichtungen verlegen.

Ausfälle und deren Folgen

Die entstandenen Schäden beim Stromausfall in Berlin-Köpenick sind nicht bekannt, jedoch vermutlich sehr vielfältig, da neben technischen Defekten, Fehlfunktionen, Produktions- und Auftragsausfällen eine große Zahl an finanziellen, logistischen und zeitlichen Mehraufwänden angefallen sind, mit denen die Betroffenen im Vorfeld nicht gerechnet hatten.

Die wenigsten Betriebe, öffentlichen Einrichtungen und Haushalte rechneten - bisher - mit derart langfristigen Versorgungsausfällen und waren auf Grund der zeitlichen Dauer daher hier besonders stark betroffen.

Was ist zu tun?

Obwohl weite Teile des Stromnetzes aus technischer Sicht über mehr als einen möglichen Versorgungsweg verfügen, gibt es doch an einigen Stellen auf Grund der zum Teil gleichen oder nicht ausreichend getrennten Leitungsführung das nicht geringe Risiko, dass bei Eintritt einer Störung in diesem Bereich auch der Redundanzweg mit betroffen ist. Gerade an Brücken und Übergängen ist dieses Risiko vorhanden.

Neben dem Vorhandensein einer funktionellen Redundanz sollte also immer auf eine örtlich, d.h. räumlich getrennte Ressource der Versorgungsanlagen geachtet werden.

Dies erreicht man durch eine Realisierung des Redundanzweges über eine andere Trassenführung, die möglichst unabhängig vom Standardversorgungsweg, da räumlich sowie funktionell getrennt, ist (s. Abb. 1).

Redundanz

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 1: Zwei Verbindungen zwischen den Systemen, aber fehlende räumliche Entkopplung

Auch sollten die technischen Systeme, welche die Funktion der Versorgungswege bereitstellen und sichern, voneinander möglichst unabhängig sein, um SPOF (single point of failure) zu vermeiden.

Redundanz bei der Funkversorgung

Neben den genannten technischen Redundanzen gibt es weitere Möglichkeiten einer Redundanz, so zum Beispiel die der Funkversorgung.

Eine Herausforderung ist das Herbeirufen oder Alarmieren von Fachkräften, die erste Hilfe bei Mensch und Technik leisten sollen. Um es gleich vorweg zu nehmen: Eine zweite App auf dem Mobiltelefon, das in eines der drei Mobiltelefonnetze eingebucht ist, ist das sicher nicht.

Auf Grund des bei e*Message eingesetzten Funksystems senden jeweils mehrere Funkstationen gleichzeitig das gleiche Signal (Gleichwellenbetrieb).

Damit kann selbst bei Ausfall einer Funkstation die Aussendung der Informationen sichergestellt werden.

Da sich die Funkversorgungsgebiete benachbarter Funkstationen überlappen, wird die Versorgung eines Gebietes typischerweise durch mehrere Funkstationen erreicht (Abb. 2), deren Versorgungsgebiete sich überlagern. So entstehen jeweils Gebiete, die über jeweils eine Versorgungsredundanz verfügen, wobei hier als Sonderfall gleichzeitig alle Systeme aktiv sind.

Überlappende_Funkversorgung

 

 

 

 

 

 

 





Abb. 2 : Überlappende Funkversorgung

Mobile Unabhängigkeit

Nicht nur, aber ganz besonders in Störfällen wie in Berlin-Köpenick müssen die Leit- und Einsatzstellen sowie Krisenstäbe die Einsatzkräfte im betroffenen Gebiet erreichen und organisieren können.

Wenn also z.B. die Mobiltelefonnetz- und auch die leitungsgebundenen IT-/TK-Infrastrukturen ohne die erforderliche Stromversorgung keine Erreichbarkeit im betroffenen Gebiet sicherstellen, ist ein davon unabhängiger Alarmierungs- und Informationsweg besonders wichtig.

e*Message betreibt seit Jahren zuverlässig den Alarmierungsdienst e*Cityruf, der auch in den mehr als 30 Stunden des Stromausfalls im Köpenicker Gebiet die Einsatzkräfte - und nicht nur diese - über die e*Message-Standorte - völlig unabhängig von Mobil-und Festnetz - sicher alarmieren konnte.

Diese Zuverlässigkeit konnte e*Message auch bereits bei anderen großen Stromausfällen und Schadensereignissen wie z.B. dem flächendeckenden Stromausfall in München 2015 oder im Münsterland 2005, aber auch wie Anfang März 2019 in Berlin-Mitte, wo ca. 900 Haushalte, aber auch viele Bereiche des öffentlichen Lebens sowie z.B. die Straßenbeleuchtung über viele Stunden betroffen waren, unter Beweis stellen.

Redundante Lösung - Mehr Wege für mehr Sicherheit

Mit 2wayS bietet e*Message eine flexible und einfach zu nutzende Multichannel-Alarmierungslösung zur sicheren Übertragung von Alarmen und Informationen an mobile Empfänger.

Grundlage ist hier die Nutzung von zwei voneinander komplett unabhängigen Kommunikationsinfrastrukturen (Multichannel-Ansatz).

Mehr zur  Multichannel-Alarmierung
2-Wege-Übertragung


Volker Berlin
Leiter Technik