Teknologitrender og sikkerhet i den nye digitale energihverdagen

Transkript

1 Teknologitrender og sikkerhet i den nye digitale energihverdagen Sikkerhet og sårbarhet, Trondheim 7.mai 2013 Sigmund Kristiansen DNV KEMA Sigmund.Kristiansen@dnv.com

2 Agenda Stømmens historie og utvikling Aktørene og investeringer i energimarkedet Smart Grid Sikkerhet

3 Lite fokus på Sikkerhet og Sårbarhet? 3

4 Bra noen tar det under lupen 4

5 5

6 Utvikling i produksjon og geografi Kilde: CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group 6

7 Dagens energidistribusjon Dagens kraftnett ble bygget for mellom 80 og 120 år siden, og er laget for flyt av strøm fra store kraftstasjoner til kunden.

8 Høynivå oversikt over elnettet i Norge I Norge er Statkraft største produsent Statnett opererer transmisjon Nettselskapene distribuerer til sluttkunden Hafslund, Lyse, BKK osv. Leverandører trenger ikke eie fysiske verdier i el.nettet 8

9 Utvikling i engergimarkedet 9

10 Smart Grid og forventninger Tradisjonell kraftforsyning Strengt hierarkiskt organisert (mph. flyt av energi) Målsetning er pålitelighet og forsyningssikkerhet Smart grid Flyktig, varierende tilgang og produksjon Lagring på alle nivåer 10

11 Smart Grid bedyr både samarbeid på et Europeisk nivå Bred koordinering av investeringer og drift er essensielt for å maksimere energi-bidraget fra fornybare kilder Kilde: ECF Roadmap 2050, A practical guide to a prosperous, low-carbon Europe 11

12 og integrasjon av distribuert engergi og nye lokale tjenester Nettet bør bli smartere for å muliggjøre integrasjon av distribuert (bærekraftig) strømgenerering Electricity Reforming Gas Toveis flyt av informasjon Toveis flyt av strøm 12

13 Verdenes økende energibehov 13

14 Olje, kull og gass står for mer enn 80% av verdens energi Kilde: IEA World Energy Outlook

15 Globalt varierer driverne for Smart Grid Redusere peak load + Integrasjon av fornybar energi Reduksjon i nedetid + Økt forsyningssikkerhet. Integrasjon av fornybar energi + Energieffektivsering + GHG reduksjon. Økt tilgang til elektrisitet.. Energi-effektivisering.. Energi-uavhengighet + GHG reduksjon. Redusere peak load Smart Grid hjelper med: Operational excellence Miljøkrav Pålitelighet i nettet Forsyningssikkerhet Aktive sluttbrukere 15

16 Investeringer Norge Kilde: Statnett 16

17 Vi er ikke alene om å stå overfor store nettinvesteringer Kilde: Statnett 17

18 Investeringer Europa Kilde: EU rapport - EuropaCOM(2011)

19 Smart Grid Fire enkle perspektiver Navn på fremtidens elektriske energisystem (anno 2020/2050) Et kvantesprang i integrasjon av IKT på alle nivåer i det elektriske kraftsystemet En fusjon av kraftnett og internett Et system hvor alle anlegg og apparater har en IP-adresse Kilde: Sand,

20 Smart Grid Dette får vi Mer aktive og energieffektive sluttbrukere Aktive distribusjonsnett og transmisjonsnett Distribuert, fornybar energidistribusjon Toveisflyt av elektrisk energi, informasjon og styresignaler Samspill med kundens last Økt innslag av ladbare biler og busser 20

21 Smart Grid mer enn teknologi Smartgrid muliggjør fremtidens energitilgang det er ikke et produkt, men en samling funksjonaliteter og teknologier som tilrettelegger for løsninger. Kilde: Global Environment Fund and The Center for Smart Energy 21

22 AMS Advanced Metering System (Avanserte MåleSystemer) Toveis kommunikasjon mellom kundens måler og nettselskapet Effektivisere avregningen Sluttbrukere ser virkningen av energieffektivisering eller leverandørskifte Mer effektive energioppfølgingssystemer (tredjepart) Øke effektiviteten i kraftmarkedet Nyttig verktøy i ekstraordinære situasjoner Mer effektiv overvåking av kraftnettet distribusjonsnett Distribuert, lokal produksjon i kraftsystemet, Prosumers (kilde: NVE 2012) 22

23 AMS Muligheter i endepunktet I Europa har bare noen få land fullført utrulling av smarte målere, andre følger etter. I øyeblikket er det bare noen land som er nærheten av en full utrulling Mange land starter nå utrulling eller jobber med utrullingsplaner *According to Eurelectric, % - 5% AT CZ DE FR SK PL PT 5% - 25% 25% - 50% 50% - 75% 75% - 100% ES GB NO SL DK FI IT SE NL Europeiske direktiver er en de sterkeste driverne av AMS 23

24 AMS Omfattende endringer Nettselskap skal installere AMS i alle målepunkt 2,7 millioner målere bare i Norge Pris: mellom seks og ti milliarder kroner Timesmåling og distribusjon 24 x 2,7 millioner måleverdier hvert døgn Frist utvidet med to år, til 1. januar

25 25

26 Hvor Smart? 9 Kilde: Sand,

27 Smart Grid - teknologiområder 27 Kilde:

28 Smart Grid - mer enn teknologi Kilde: Fortum 28

29 Smart Grid - lagdelt arkitektur For komersielle aktører er, til syvende og sist, business caset avgjørende Smart Grid bruker IKT til å samle og handle basert på information Smart Grid, features Pålitelighet Fleksibilitet i nettverkstopologi Effektivisering Muliggjør inpass for nye markeder Bærekraftig Smart Grid, teknologier Integrert kommunikasjon Moderne og avanserte komponenter Måling og monitorering Smarte målere Smart produksjon Interoperability Forbedrede støttesystemer for beslutninger. Business, Legal Function, Process Information Communication Components Field Operation Enterprise Market Zone. Kilde: CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group 29

30 Smart Grid - kommunikasjons-arkitektur Kilde: CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group 30

31 AMS Funksjonskrav måleverdier med en registreringsfrekvens på maksimalt 60 minutter (og kunne stilles om til minimum 15 minutter) standardisert grensesnitt for kommunikasjon med eksternt utstyr basert på åpne standarder kunne tilknyttes og kommunisere med andre typer målere sikre at lagrede data ikke går tapt ved spenningsavbrudd kunne bryte og begrense effektuttaket i det enkelte målepunkt, unntatt i trafomålte anlegg kunne sende og motta informasjon om kraftpriser og tariffer, samt kunne overføre styrings- og jordfeilsignal sikkerhet mot misbruk av data og uønsket tilgang til styrefunksjoner registrere flyt av aktiv og reaktiv effekt i begge retninger. 31

32 AMS Infrastruktur Tilleggstjenester Tredjepartstilbyder Målernode Kommunikasjon - infrastruktur Sentralsystem (nettselskap) Brytingstruping Innsamlingspunkt Rutere/ svitsjer SCADA DMS Tilleggstjeneste 1 Tilleggstjeneste 2 Display/ bruksog prisinformasjon Trygghetsalarmer Avlesning vanngassmålere Toveiskommunikasjon 10 Kilde: NVE

33 Smart Grid og AMS For å reagere på endringer i strømnettet må endepunktene være smarte målere Funksjonalitet I smarte målere Smart Grid funksjonalitet 1. Fjernkontroll Koble kunde fra/til (vil trolig ikke skje i Norge) 2. Oversikt over tariffer Insentiv for kunden til å endre forbruk 3. Strømkvalitet (max/min størm, spenning, frekvens) 4. Oppdage juks 5. Oversikt over pris på leveranse og forbruk Event, alarm, overspenningsvern, tidtakning av utfall Sende alarm eller informasjon hvis juks detekteres Overvåkning av både leveranse og forbruk Den smarteste delen vil dog være hvordan nettoperatør klarer å analysere informasjonen fra smarte målere og ta beslutninger basert på denne informasjonen 33

34 Modenhet Smart Grid AMS 34

35 Hype Cycle for Smart Grid-teknologi Kilde: Gartner 35

36 Virkeliggjøring av Smart Grid: PowerMatching City Lokasjon: Hoogkerk, Netherland Størrelse: 25 sammenkoblede hjem utsyrt med diverse utsyr klargjort for Smart Grid Deltakere: DNV KEMA, ECN, Humiq, Essent, Enexis Utfordringer: Integrate renewables; Consumer acceptance; Integrate electricity and gas grids; Demonstrate how gas appliances on production side can reduce peak on the grid. Overview: PowerMatching City demonstrates what our energy system could look like in Gasfueled appliances ensure the integration of gas and electricity on the household level, creating flexibility for peak loads in electricity demand. This marketbased smart grid implementation allows end users to trade energy on a local market level. Results to date: Consumer response positive. Technologies provide flexibility without impacting comfort. Systems provide interoperability between components and the ability to grow organically. Next Steps: Extended project started (Smart Energy Collective) with 1500 interconnected homes, medium and large sized businesses with 29 partners. 36

37 Norske initiativ innen Smart Strøm Energi21 ble opprettet av Olje- og energidepartementet i 2008 og er den nasjonale strategien for forskning, utvikling og kommersialisering av ny klimavennlig energiteknologi - En av seks anbefalte satsningsområder for Norge fra Energi21 er fleksible energisystemer Smart Grid 37

38 38

39 Sikkerhet i Norge RoS-analysen i fokus AMS, sikkerhet mot - Misbruk av data - Uønsket tilgang til styrefunksjoner Beredskapsforskriften - RoS analyser - Kategorisering av anlegg - Begrense fjerntilgang - God praksis fra informasjonssikkerhet i andre bransjer NVE legger til grunn at alle selskapene gjennomfører grundige risiko- og sårbarhetsanalyser når de skal etablere sine Smart Grid og AMS-løsninger Hvilke konkrete løsninger selskapene velger, samt sikring av disse, skal være basert på disse RoSanalysene 39

40 Fra spaghetti til HUB Vedtatt og dagsaktuelt! Her må Informasjonssikkerhet på agendaen! 40

41 Sikkerhetstrusler i energinettet - Generelle angrep - Målrettede angrep Ekstern trussel Svindelforsøk Manipulering av måler/målerdata Teknisk/utilsiktede feil - Diskkrasj, - Strømbrudd, - Lynnedslag, - Menneskelig feil Utro tjener - misfornøyd ansatt -Svindel -Manipulering av kraftmarkedet 12 Kilde: NVE,

42 Tre områder som er utfordrende for sikkerheten Utdaterte systemer - Det er estimert at 70% av dagens energinett er mer enn 30år gammelt - Jobben med moderisering og tilkobling til internet er stykkevis og delt - Informasjonssikkerhet går dårlig sammen med gamle og sammenlappede systemer Automasjon - Å gå fra manuelle prosesser til å være oppkoblet mot internet har gitt nettoperatører sanntidsinformasjon - Hendig for overvåking og enkel omprogramering av systemer - Åpner systemene for omverdenen Kobling mellom embedded systems - Hurtig utbredelse og sammenkobling av embedded software og utstyr som kontrolerer strømnettet - Systemene var ment å være enkeltstående med en enkelt funksjon - I dag lages de med COTS og medfølgende sårbarheter - Er blitt hovedmål for intrengere på jakt etter kontroll over kritisk infrastruktur Kilde: Gartner / McAfee 42

43 ENISA sier om trusselbildet Kompromitering av data fra AMS kan få innvirkning på kritisk infrastruktur. Man kan f.eks. sanke informasjon til en DOS-angrep mot AMSinfrastrukturen Kilde: 43

44 Smart Grid Sikkerhetsstandarder og best practices 44

45 AMS stjeling av strøm A tangle of wire atop this electricity pole in New Delhi, India in 2002 was testament to the capital city's power theft problems. Since then in North Delhi, automation has helped slash electrical losses. Kilde: 45

46 Smart Metering and Security Although there are no mandatory requirements at the moment security will be crucial in future smart meter infrastructures and at least in a smart grid. security in the field of smart metering becomes more and more relevant security concerns lead to a post bone of the smart meter roll out in the Netherlands however, currently there are no bounding requirements in terms of security but there are recommendations and guidelines 46

47 Smart Metering and Security The security aspect in smart meter infrastructures becomes more and more relevant. Countries like Germany and the Netherlands demand security by law. BMWi authorizes BSI with the development of a protection profile for smart meters Objective: mandatory requirements for a data security standard for a secure basis for smart metering and smart grid Smart meter gateway shall be the first defensive line against WAN-attacks Protection profile and corresponding specs have a big impact on the industry in Germany 47

48 Lessons Learned in the Netherlands: Cyber security Initially no cyber security requirements were defined, lack of awareness In DSMR 2.0 security requirements defined based on use-cases, risk assessment and technical spec per port During testing interoperability issues identified due to lack of clear security specs Finally an updated integral security specification document was defined The NB-NL Test tool was updated to cover all cyber security requirements 48

49 The DNV Group DNV Group DNV KEMA Energy & Sustainability DNV Maritime Oil & Gas DNV Business Assurance 300 offices 100 countries 10,400 employees 49

50 One company serving the needs of the energy market place Policy & Strategy Production Trading Transport & Distribution Use Business and technical consultancy, expert advice, operational services Testing, inspections, certification, verification Risk, performance and quality management Research & innovation 59

51 Customers in more than 100 countries Energy supply industry Transmission & distribution companies Energy intensive users Energy equipment manufacturers Transportation and public safety agencies Governmental institutions Non-governmental organizations Financial institutions and banks Authorities and regulators Agriculture, forestry, waste handling, mining industry Energy project developers 51

52 SEE THE UNSEEN

53