In den Nachmittagsstunden eines Sommertages entladen sich schwere Gewitter und Hagelschauer. Extreme lokale Niederschlagsmengen fluten in kürzester Zeit Keller, U-Bahnstationen und Straßenzüge sowie den tief gelegenen Knotenpunkt eines Umspannwerks für ein Verteilnetz mehrerer Stadtbezirke. Es kommt zum Stromausfall! Davon betroffen sind insgesamt ca. 700.000 Bürgerinnen und Bürger in verschiedenen Stadtteilen. Nach mehreren Stunden müssen schließlich Teile der Gasversorgung kontrolliert abgestellt werden und es kommt zu Unterbrechungen in der Wasser- und Abwasserversorgung aufgrund ausgefallener Pumpwerke. Eine Vielzahl weiterer Kaskaden folgt: von der Überlastung des zentralen Notrufs wegen überfluteter Keller, verletzter und eingeschlossener Personen und Verkehrsunfällen über den Ausfall des mittlerweile überlasteten Mobilfunknetzes bis hin zum Stillstand des Schienennahverkehrs und der Ansammlung schutzsuchender Fahrgäste an Bahnhöfen und Bushaltestellen.
Forschungsfragen für das Fraunhofer SIRIOS umfassen:
- Welche neuen Warnmethoden und -systeme sind bei einem solchen Szenario am wirksamsten?
- Kann die Ausbreitung eines punktuellen Schadens in einem Versorgungsnetz durch Simulationen präzise vorhergesagt und können besonders verwundbare Punkte im Netz identifiziert werden?
- Wie kaskadieren Schäden von einem Netz in ein damit gekoppeltes Netz (z.B. Strom und Mobilfunk)?
- Welche Segmentierungen eines Versorgungsnetzes (z.B. Stromnetz) ermöglichen im Störungsfall eine Abschaltung mit möglichst geringen Auswirkungen auf das Gesamtnetz?
- Wie können Rettungswege, die Priorisierung von Rettungsoperationen sowie die Wahl der sichersten und effizientesten Rettungstaktik durch verknüpfte Simulationen an einzelnen Gebäuden (Building Information Modelling, BIM) oder auch auf Ebene von Stadtteilen (3D-Stadtmodelle) verbessert werden?