Solarenergie ist die Zukunft. Sind PV-Systeme vor Cyberangriffen geschützt?

Branchenexperten sagen voraus, dass im Jahr 2025 erneuerbare Energien die Kohleenergie erstmals übertreffen werden – und ein Großteil dieses Wachstums kommt von der Solarenergie. 

Auch wenn einige Vorteile der Solarenergie offensichtlich sind, müssen wir uns dennoch fragen: Was sind die Nachteile der immer beliebteren Photovoltaiksysteme und was müssen wir bedenken, bevor wir ein PV-System für die private oder geschäftliche Nutzung wählen?

Nachfolgend untersuchen wir die neuesten Trends und Veränderungen in der Solarbranche, erklären potenzielle Probleme, einschließlich dem oft übersehenen Thema Cybersicherheit, und geben Ihnen ein paar nützliche Tipps dazu, wie Sie sich online schützen, indem Sie ein VPN verwenden und Ihre Software aktuell halten. 

Solarenergie führt den Wandel hin zu erneuerbarer Energie an

Im Jahr 2023 wurden weltweit 50 % mehr erneuerbare Energiesysteme hinzugefügt und die Solarenergie machte dabei Dreiviertel dieses Anstiegs aus. Der Spitzenreiter in der Solarenergieproduktion ist China, das im Jahr 2023 mehr Photovoltaikanlagen installiert hat als die gesamte Welt im Jahr zuvor und somit die Solarenergieproduktion des Landes um 66 % pro Jahr erhöht hat. 

Die Solarenergie wird sowohl von den Nutzern als auch Umweltschützern als eine sauberere und nachhaltigere Alternative zu fossilen Brennstoffen gelobt. Wenn die Prognosen stimmen, befindet sich die Welt auf dem besten Weg, fossile Brennstoffe bis zum Jahr 2050 zu ersetzen. 

Was sind die Vor- und Nachteile von Solarenergie?

Vorteile

Erneuerbarkeit. Um es ganz offensichtlich auszudrücken: Energie von der Sonne ist unbegrenzt. Laut der internationalen Organisation für erneuerbare Energien (IRENA), erhält die Erde derzeit 10.000 Mal mehr Energie von der Sonne, als weltweit genutzt wird. Außerdem erschöpft Solarenergie keine natürlichen Ressourcen und bietet eine langfristige Energiesicherheit. 

Niedrige Wartungskosten. Einmal installiert, ist für PV-Paneele nur ein geringer Wartungsaufwand nötig. Die einzelnen Bestandteile sind sehr strapazierfähig und die Solarpaneele halten 20–30 Jahre und die Inverter 5–10 Jahre. Die hauptsächlichen Wartungsarbeiten bestehen darin, die Paneele je nach Witterungsbedingungen mehrmals pro Jahr zu putzen. Laut Berichten aus dem Jahr 2019 belaufen sich die Wartungskosten pro Jahr auf 13–25 USD pro installiertem kW. 

Energieunabhängigkeit und niedrigere Stromrechnungen. Kürzliche sozioökonomische Veränderungen und der wirtschaftliche Aufschwung nach der Pandemie führten zu gestiegenen Strompreisen weltweit. Um dem entgegenzuwirken und weniger abhängig von importierten fossilen Brennstoffen zu sein, haben manche Regierungen damit begonnen, mehr in die Solarenergie zu investieren und private sowie geschäftliche Nutzer dazu ermutigt, staatliche Energiefördermittel zu beantragen. Einige Länder haben bereits eine gut ausgebaute Solarinfrastruktur, was sie weniger anfällig für Fluktuationen auf dem Energiemarkt macht. 

Positive Auswirkungen auf die Umwelt. Die Stromerzeugung aus Sonnenenergie erzeugt keine schädlichen Emissionen, auch wenn für die Herstellung der Solarpaneele Energie notwendig ist, die eine Schadstoffbelastung verursacht – jedoch im Hinblick auf die Lebensdauer des jeweiligen Systems deutlich weniger Kohlendioxidemissionen. Die Solarbranche schätzt, dass die von PV-Solarpaneelen erzeugte Energie 20-mal weniger CO₂ produziert als die Produktion von Kohle und 12-mal weniger als die Energieproduktion aus Erdgas. 

Nachteile

Nicht vollständig wetterfest. Solarpaneele können durch extreme Witterungsbedingungen wie Schnee, Hagel und starken Wind beschädigt werden. Häufige, teure Reparaturen und Austausch würden den Preis in die Höhe treiben, die Effizienz verringern und möglicherweise die Energieproduktion beeinflussen. 

Abhängigkeit vom Stromnetz. Stromnetze sind wesentliche Infrastrukturbestandteile in jeder Gemeinde. Ältere Stromnetze sind nicht für die Verwendung als Solarnetzwerke konzipiert worden und ohne eine Verbesserung der Infrastruktur kann die von Solaranlagen erzeugte Energie nirgendwo hin.

Abhängigkeit von Sonnenlichtverhältnissen. Die Produktion von Solarenergie hängt von der Sonneneinstrahlung ab. Das bedeutet, dass die Energieproduktion während der Stoßzeiten drastisch zunehmen und über Nacht zurückgehen kann. Diese Fluktuationen können einen drastischen Einfluss auf die Netzstabilität haben und sogar Stromausfälle verursachen. 

Hohe initiale Kosten und eine lange Amortisationszeit. Die initialen Kosten einer Solaranlage können hoch sein. Auch wenn die Preise in den letzten Jahren zurückgegangen sind, so sind diese Kosten dennoch das häufigste Hindernis sowohl für private als auch geschäftliche Nutzer. Zudem kann die Amortisationszeit, d. h. die Zeit, die nötig ist, um die initialen Kosten der Solaranlage auszugleichen, sehr lang sein. Dies hängt von zahlreichen Faktoren ab, wie der Größe der Anlage und den Witterungsbedingungen und kann von 7 bis 20 Jahre reichen. 

Solarenergie und Cybersicherheit

Im Jahr 2021 zeigte der Cyberangriff auf das Ölpipelinesystem von Colonial Pipeline die verheerenden Konsequenzen eines Hackerangriffs auf die Energieinfrastruktur auf. Bei dem gezielten Ransomwareangriff auf Colonial Pipeline durch die kriminelle Gruppe DarkSide, war der Kraftstoffvertrieb an der Ostküste der USA betroffen, was zu Engpässen und Preisanstiegen führte. Um das Problem so schnell wie möglich zu beheben, zahlte Colonial Pipeline den Hackern ca. 4,4 Mio. USD in Bitcoin. Das FBI konnte später einen Teil des Geldes zurückerlangen. 

Tatsächlich ist der gesamte Energiesektor weltweit immer mehr von Cyberangriffen betroffen.

Und wie steht es um Solaranlagen? Können diese Hackerangriffen zum Opfer fallen?

Die Antwort lautet ja. Solaranlagen nutzen mit dem Internet verbundene Geräte und Komponenten, was Cyberangriffe möglich macht.

Einige dieser Geräte sind Inverter, die für die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) verantwortlich sind und sicherstellen, dass die umgewandelte Stromspannung der im Netzwerk entspricht. Durch die Verbindung zum Internet haben moderne Inverter zusätzliche Fähigkeiten, die eine Überwachung, Kontrolle und Datenerhebung in Echtzeit ermöglichen. 

Eine Verbindung zum Internet bedeutet jedoch auch, dass Inverter anfällig für Sicherheitsverletzungen sind. Hacker können die veraltete und ungeschützte Software eines Inverters ausnutzen, um auf dem Inverter gespeicherte Daten abzufangen oder in seltenen Fällen sogar schädlichen Code einzuschleusen, der die Schadsoftware über das gesamte Stromnetzwerk verteilen könnte.

Die niederländische Behörde für digitale Infrastruktur (RDI) hat neun unterschiedliche Inverter von acht verschiedenen Anbietern getestet und kam zu dem Ergebnis, dass keiner der getesteten Inverter den Cybersicherheitsstandards der Behörde entspricht. Fünf der getesteten Inverter könnten sogar gravierende Störungen für das Stromnetz verursachen. 

Neben Invertern haben es Hacker häufig auf SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) abgesehen. SCADA-Systeme sind nicht nur in Solaranlagen vorhanden, sondern finden sich auch in zahlreichen anderen Branchen. Sie werden für die Kontrolle und Überwachung von Industrieprozessen in Echtzeit verwendet. In Solaranlagen verwalten und überwachen SCADA-Systeme das Stromnetz und das Verteilungssystem. Sie können anfällig für Sicherheitslücken sein, wenn sie veraltete Software, schwache Authentifizierungsprotokolle und unverschlüsselte Datenübertragung nutzen.

Eine weitere Art von Cyberangriffen sind DoS-Angriffe (denial-of-service), bei denen ein System durch eine Schwämme von Anfragen überlastet und unwirksam gemacht wird. Dies widerfuhr im Jahr 2019 dem großen, in Utah ansässigen Unternehmen für erneuerbare Energie, sPower. Das Unternehmen meldete einen Denial-of-Service-Angriff, der wiederholte Neustarts hervorrief. Der Angriff, der für Systemstörungen sorgte, jedoch keine Auswirkungen auf die Kunden hatte, nutze anscheinend eine bekannte Schwachstelle in der Cisco-Firewall aus.

Wie lassen sich Solaranlagen gegen Cyberangriffe schützen?

Solaranlagen zu schützen ist äußerst wichtig, da sie ein immer größerer Teil unserer Energielandschaft werden. Die Strategie der Cybersicherheit für diese Systeme muss der jeweiligen Größe und dem Zweck der Anlage gerecht werden. Für kleinere Installationen könnten einfacherer Schutzmaßnahmen ausreichen, während für größere Anlagen umfangreichere und maßgeschneiderte Sicherheitsmaßnahmen nötig sind. 

Verantwortlich für die Cybersicherheit sind alle Beteiligten: Eigner, Betreiber und Wartungsteams der Systeme müssen zusammenarbeiten, um sich gegen Bedrohungen zu schützen. Auch die Hersteller spielen eine bedeutende Rolle dabei, sicherzustellen, dass ihre Inverter und SCADA-Systeme von Anfang an sicher sind.

Folgendes können Unternehmen, Einzelnutzer und Regierungen unternehmen, um Solaranlagen zu schützen:

• Starke Netzwerksicherheitsmaßnahmen implementieren: Vergewissern Sie sich, dass alle Netzwerkgeräte, einschließlich Invertern und Überwachungssystemen, durch starke Passwörter, MFA und Verschlüsselung geschützt sind. Aktualisieren Sie die Firmware und Software regelmäßig, um Schwachstellen zu beheben. Die Netzwerksegmentierung kann außerdem hilfreich sein, indem Solaranlagen von anderen kritischen Netzwerken isoliert werden.
• VPNs für Mitarbeiter: Ein VPN kann die Onlineaktivitäten von Mitarbeitern verschlüsseln und es Schnüfflern und Hackern somit schwieriger machen, Daten wie Passwörter zu entwenden oder Kommunikationen abzufangen. 

• Regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen und -schulungen organisieren: Wenn Sie ein Firmeninhaber sind, sollten Sie die Sicherheitsprotokolle Ihrer Solaranlagen regelmäßig überprüfen, um potenzielle Schwachstellen zu identifizieren und zu adressieren. Zudem können Schulungen den Mitarbeitern und Nutzern optimale Vorgehensweisen aufzeigen, was beispielsweise das Erkennen von Phishing-Angriffen und die Verwendung sicherer Passwörter anbelangt, und somit das Risiko signifikant reduzieren.