Ein probabilistisches Modellierungs- und Simulationsframework zur Bewertung des Hochwasser-Risikos für Stromnetze

Überschwemmungen können zu Stromausfällen führen, die weitreichende Auswirkungen auf sozioökonomische Aktivitäten haben, die auf Elektrizität angewiesen sind. Effektives Hochwasserrisikomanagement erfordert eine umfassende Schadensbewertung, jedoch fehlen Methoden zur Schätzung des gesamten Umfangs der erwarteten Schäden. In diesem Papier wird ein neues probabilistisches Modellierungs- und Simulationsframework zur Bewertung von Schäden an Stromnetzen, die Überschwemmungen ausgesetzt sind, vorgestellt. Das Framework kombiniert Modellierungswerkzeuge und Ansätze aus Ingenieurwesen, Wirtschaft und Soziologie, nämlich ein Überschwemmungsmodell zur Erzeugung stochastischer Gefahren-Szenarien, Fragilitätskurven zur Beschreibung des stochastischen Ausfallprozesses von Komponenten im Stromnetz im Zusammenhang mit der Gefahr, ein simulationsbasiertes Modell zur Analyse des Stromflusses und ein sozioökonomisches Modell zur Charakterisierung der an das Stromnetz angeschlossenen Kunden. Folglich ermöglicht das Framework: (i) die stochastische Größenordnung und Häufigkeit von Überschwemmungen zu berücksichtigen, (ii) die Verwundbarkeit von Komponenten der Stromnetze zu bewerten, (iii) ihre raum-zeitlichen Ausfallwahrscheinlichkeiten zu schätzen, (iv) die kaskadiernden Effekte über Stromübertragungs- und Verteilernetze zu analysieren und (v) die Auswirkungen von Stromausfällen auf die Endkunden und deren Wahrscheinlichkeit zu bewerten. Eine synthetische Fallstudie wird durch die Anpassung des IEEE 14-Stromnetzbenchmark an den italienischen Kontext ausgearbeitet, um zu beweisen, wie das Framework die Identifizierung der kritischsten Komponenten für die Sicherheit der Stromversorgung bei Überschwemmungen ermöglicht. Die Ergebnisse aus der Implementierung des Frameworks können Behörden für den Bevölkerungsschutz und Netzbetreiber bei der Entscheidung über Vorbereitungs- und Nachbereitungsstrategien unterstützen, um die öffentliche Sicherheit zu gewährleisten, eine sichere Stromversorgung zu gewährleisten und das finanzielle Wohlbefinden zu sichern.