Vertrauenswürdiger Systembetrieb Vertrauenswürdiger Systembetrieb fokussiert die Fragestellung, inwiefern darauf vertraut werden kann, dass ein weitverteiltes und komplexes cyber-physisches Energiesystem seine Aufgabe, alle Verbraucher mit Energie zu versorgen, erfüllt. Die Gruppe Two (Vertrauenswürdiger Systembetrieb, Engl.: Trustworthy System Operation) erforscht Vertrauenskonzepte- und Methoden und kombiniert diese mit Digitalen Zwillingen von Energiesystemen für einen vertrauenswürdigen und resilienten Systembetrieb.
Im Energiesektor hat ein tiefgreifender Paradigmenwechsel begonnen – verursacht vor allem durch die weitgehende Integration verteilter Energieressourcen, der Liberalisierung der Energiemärkte und die Veränderung der Rollen der Akteure, z.B. zu Prosumern. Um Energiesysteme weiterhin überwachen und steuern zu können, werden sie immer stärker mit Informations- und Kommunikations- sowie Automatisierungstechnologien durchdrungen. Dies erhöht allerdings ebenfalls die Komplexität des Systems und macht es angreifbarer durch Cyberangriffe.
Die Überwachung und Steuerung eines solchen weitverteilten, komplexen und dynamischen cyber-physischen Energiesystems kann auf eine einfache – aber nicht einfach zu beantwortende – Frage heruntergebrochen werden:
Inwiefern kann darauf vertraut werden, dass das Energiesystem alle Verbraucher mit Energie versorgt?
Dieses Vertrauen setzt sich seit jeher aus einem „berechenbaren Vertrauen“ (computational trust) und individuellem Vertrauen des Leitstandpersonals zusammen, traditionell gepaart mit einem Anteil blinden Vertrauens. Messwerte werden akquiriert und blind vertraut, Systemzustände und Lagebilder werden errechnet (computational trust) und auf Grundlage der Erfahrung und Expertise des Leitstandpersonals interpretiert. Wenn es darum geht einen vertrauenswürdigen und resilienten Systembetrieb bei der oben erwähnten Komplexitätssteigerung und neuen Angriffsflächen für Cyberangriffe zu gewährleisten, stößt diese Herangehensweise allerdings an ihre Grenzen.
Eine Schlüsselherausforderung besteht dabei darin, berechenbares Vertrauen auf das gesamte cyber-physische Energiesystem – insbesondere auf die Informations- und Kommunikations- sowie Automatisierungstechnologien – zu erweitern und somit blindes Vertrauen zu eliminieren. Um diese Herausforderung anzugehen, bedarf es flexibler, zweckorientierter, digitaler Echtzeitzwillinge von cyber-physischen Energiesystemen.
Dieser Vision folgend, sind die Schlüsselthemen der Gruppe TWO die folgenden:
- Trust: Wie lässt sich die Vertrauenswürdigkeit von cyber-physischen Systemen systematisch bewerten, um einen vertrauenswürdigeren und resilienten Systembetrieb zu ermöglichen?
- Energy Systems Twins: Wie können digitale Zwillinge dabei helfen, die Herausforderungen im operativen Alltag cyber-physischer Energiesysteme zu adressieren?
Zusammen zielt die Forschung in den genannten Schlüsselthemen auf eine neue, innovative Systemarchitektur ab, um komplexe cyber-physische Systeme resilient überwachen und steuern zu können. Dabei werden etablierte Standards aus der Domäne, wie z.B. das Common Information Model (CIM), mit etablierten Standards aus anderen Domänen, wie z.B. MQTT, und neuen Konzepten, wie eine Vertrauenserhebung und hierarchisch verschachtelte digitale Zwillinge, kombiniert zu einem modularen, hochgradig flexiblen und resilienten System.
Forschungsthemen
Trust
Trust ist ein subjektives, kontextabhängiges und multivariates Empfinden gegenüber einer Entität bezüglich diverser Aspekte. Es sorgt für eine weitreichendere Überwachung von Komponenten, Daten und Diensten. Dadurch bietet Trust neue Möglichkeiten der Erfassung komplexer Ereignisse und darauf aufbauend der Entscheidungsfindung. Erfahren Sie mehr...
Energy Systems Twins
Steigende Volatilität und Komplexität in Energiesystemen erfordern neue Konzepte und Systemarchitekturen um Energiesysteme effizient überwachen und steuern zu können. Digitale Zwillinge sind dynamische virtuelle Kopien real existierender Systeme. Ursprünglich aus dem Product-Lifecycle-Management kommend, erschließen Digitale Zwillinge jedoch auch im Energiebereich diverse neue Anwendungen. Erfahren Sie mehr…
Personen 
B
Dr. rer. nat. Michael Brand
E-Mail: Michael.Brand(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-144, Raum: E84a
H
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N
P
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W
Projekte
2025
VITAL
Verteilte Infrastrukturen für Technologie-Gestützte Innovationen im Verteilnetz
Laufzeit: 2025 - 20262021
2020
VORAUS PV
Entwicklung von Vorhersagealgorithmen für Ausfälle in komplexen leistungselektronischen Systemen in der Photovoltaik
Laufzeit: 2020 - 2023 SiNED
Systemdienstleistungen für sichere Stromnetze in Zeiten fortschreitender Energiewende und digitaler Transformation
Laufzeit: 2020 - 20242017
2016
NetzDatenStrom
Standardkonforme Integration quelloffener Big Data-Lösungen in existierende Netzleitsysteme
Laufzeit: 2016 - 2020 Publikationen
2026
Resilience of Digitalized Power Systems-Challenges and Solutions
Brand, Michael and Stark, Sanja and Holly, Stefanie and Kamsamrong, Jirapa and Mayer, Christoph and Lehnhoff, Sebastian; Towards Energy System Resilience; 2026
Shaping and Monitoring Resilient Energy Systems—A Synthesis
van Doren, Davy and Droste-Franke, Bert and Brand, Michael and Derendorf, Karen and Fohr, Gabriele and Gils, Hans Christian and Kaiser, Matthias and Knieling, Jörg and Lehnhoff, Sebastian and von Maydell, Karsten and others; Towards Energy System Resilience; 2026
Trust in Human-Cyber-Physical Energy Systems: Vision & State of the Art
Brand, Michael and Tomforde, Sven and Lehnhoff, Sebastian; Proceedings of the 2026 ACM Sustainability Week; 2026
2025
Management of Topological Data in Modular Energy Management Systems
Blümel, Kersten and Brand, Michael and Lehnhoff, Sebastian; 2025 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe); Oct / 2025
Next Generation Grid Control: A Modular and Scalable Event-Driven Architecture for Monitoring and Control of Power Systems
Brand, Michael and Blümel, Kersten and Bruhn, Jan-Henrik and Fatemi, Armin and Huxoll, Nils and Lehnhoff, Sebastian; 2025 IEEE Kiel PowerTech; 2025
OpenEnergyTwin-Open, Interoperable and User-Centered Platform for Sustainable Energy Systems
Brand, Michael and Bruhn, Jan Henrik and Huxoll, Nils and Schmidtke, Florian and Wirtz, Nikolaus and Andres, Michael and Fatemi, Armin and Selimaj, Antigona and Ulbig, Andreas and Lehnhoff, Sebastian; ETG Kongress 2025; Voller Energie-heute und morgen.; 2025
Poster Abstract: A Digital Twin Platform Applied to Hydrogen Electrolyzers
Amit Kumar Singh, Jelke Wibbeke, Amin Raeiszahdeh, Nils Huxoll, Michael Brand; DACH+ Conference on Energy Informatics 2024; February / 2025
Poster Abstract: Management of Topological Data in Modular Energy Management Systems
Kersten Blümel, Michael Brand, Sebastian Lehnhoff; Energy Informatics Review, Volume 3, Issue 3, September 2025; September / 2025
Resilience Monitoring for the Digitalisation of the Energy Transition (ReMoDigital)
Bert Droste-Franke and Gabriele Fohr and Davy van Doren and Markus Voge and Moritz Bergfeld and Urte Brand-Daniels and Karen Derendorf and Marc Dziakowski and Hans Christian Gils and Ghinwa Harb and Gandhi Pragada and Tudor Mocanu and Sophie Nägele and Henrik Netz and Martin Plener and Angelika Schulz and Henning Wigger and Madhura Yeligeti and Michael Brand and Batoul Hage Hassan and Anand Narayan and Sigrid Prehofer; January / 2025
2024
Applying Trust for Operational States of ICT-Enabled Power Grid Services
Michael Brand, Anand Narayan, Sebastian Lehnhoff; April / 2024
