حفظ امنیت سایبری نیروگاه های برق آبی

استفاده از هوش مصنوعی و اتوماسیون در صنعت برق آبی در حال پیشرفت بزرگی است. اما خطرات آن چیست و چگونه می‌توانیم اطمینان حاصل کنیم که نقش مهمی در شبکه و اهداف آب و هوایی و حفظ امنیت سایبری نیروگاه های برق آبی دارد؟ استانداردها یکی از پاسخ هاست.

انرژی آبی به عنوان بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان، نقش مهمی در تثبیت شبکه ایفا می کند. در حالی که انرژی خورشیدی برای تابش به خورشید متکی است و توربین‌های بادی برای وزیدن به باد نیاز دارند، توربین‌های برق آبی را می‌توان (بیشتر) به دلخواه روشن یا خاموش کرد. انرژی آبی به طور گسترده ای برای ذخیره انرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ استفاده می شود که اصطلاحاً ذخیره سازی پمپی نامیده می شود، به این معنی که می تواند نوسانات انرژی باد و خورشید را در شبکه جبران کند.

ارزش آن در رقابت تا صفر خالص ثابت شده است، اما زیرساخت های قدیمی، الگوهای آب و هوایی غیرقابل پیش بینی و الزامات نظارتی در حال تغییر، تنها برخی از چالش هایی هستند که این شرکت با آن مواجه است. دیجیتالی‌سازی و فناوری‌های نوظهور مانند هوش مصنوعی (AI) از طریق اتوماسیون عملکردها، جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های ارزشمند و امکان برنامه‌ریزی بهینه تولید و نگهداری نیرو به حل برخی از این مسائل کمک می‌کنند.

ظهور هوش مصنوعی در انرژی آبی

استفاده از هوش مصنوعی در بخش انرژی بدون شک در حال افزایش است، با یک مطالعه که ارزش آن را تا 13 میلیارد دلار تخمین زده است. وقتی صحبت از انرژی آبی به میان می‌آید، هوش مصنوعی با دو مورد از مهمترین وظایف: مدیریت و نگهداری آب، نویدبخش است. تاکنون، مدیریت منابع آب برای برآوردن نیازهای انرژی بیشتر مبتنی بر ترکیب الگوهای آب و هوایی تاریخی، مانند بارش باران و ذوب برف، با پیش‌بینی الگوهای آینده بوده است. تعمیر و نگهداری معمولاً در چرخه انجام می شود، به این معنی که خرابی های غیرمنتظره یا تجهیزات ناکارآمد خطراتی را برای تولید برق منظم ایجاد می کند.

دیجیتالی شدن با تبدیل نیروگاه های برق آبی از راکتیو به فعال، قادر به پیش بینی هر گونه مشکلی قبل از رسیدن و بهینه سازی عملیات برای بهبود بهره وری و تولید نیروی بیشتر از آب موجود، این امر را تغییر می دهد. بنابراین، یک نیروگاه برق آبی هوشمند، نیروگاهی است که از نوآوری هایی مانند هوش مصنوعی، واقعیت مجازی، اینترنت اشیا (IoT) و کلان داده برای بهبود عملکرد و ایمنی نیروگاه استفاده می کند. از دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند و تجهیزات هوشمند برای اتوماسیون، تجزیه و تحلیل، تصمیم‌گیری، اشتراک‌گذاری اطلاعات و ادغام با سایر برنامه‌های هوشمند استفاده می‌کند.

فن‌آوری‌های هوشمند همچنین می‌توانند الزامات نظارتی در حال تغییر را در نظر بگیرند و به حداقل رساندن تأثیرات زیست‌محیطی آن‌ها کمک کنند. به عنوان مثال، وقتی صحبت از در دسترس بودن آب به میان می‌آید، هوش مصنوعی می‌تواند از مقادیر زیادی داده در مورد الگوهای آب و هوای تاریخی و سطح مخزن برای پیش‌بینی دقیق‌تر در مورد جریان آب در آینده استفاده کند و در نتیجه از ریختن آب غیرضروری جلوگیری کند. اطلاعات را می توان برای اطمینان از توزیع آب در نیروگاه آبی به کارآمدترین روش به کار برد.

فن آوری پیشرفته حسگر در توربین های آبی، نظارت بر زمان واقعی وضعیت آنها را فراهم می کند. سپس این داده‌ها می‌توانند به الگوریتم‌های هوش مصنوعی وارد شوند تا به پیش‌بینی خرابی‌ها از قبل کمک کنند، بنابراین خطر خاموشی را کاهش می‌دهند. همچنین می‌توان داده‌ها را با اطلاعات قیمت‌های بازار نیرو یا تعرفه‌های تغذیه ترکیب کرد تا زمان تعمیر و نگهداری بهینه‌سازی شود تا هرگونه تلفات احتمالی کاهش یابد.

یکی دیگر از مزایای هوش مصنوعی این است که می‌توان از آن برای ایجاد مدل‌های جریان پیش‌بینی‌کننده استفاده کرد که قادر به تخمین مقدار انرژی که یک نیروگاه برق آبی می‌تواند تولید کند، برنامه‌ریزی کارآمدتر توربین‌ها و برنامه‌ریزی تولید در بلندمدت را ممکن می‌سازد. علاوه بر این، هوش مصنوعی در نیروگاه‌های آبی می‌تواند با مدیریت بهتر جریان‌های آب و جلوگیری از سرریز شدن آب، به کاهش اثرات مخرب احتمالی رویدادهای شدید آب و هوایی کمک کند.

ولفگانگ هافباوئر، کارشناس در این زمینه و عضو یک گروه کاری IEC که استانداردهایی را برای توربین‌های آبی ایجاد می‌کند، می‌گوید هوش مصنوعی می‌تواند به طرق مختلفی کمک کند، مانند شناسایی تهدیدهای بالقوه برای منبع تغذیه. سیستم‌های هوش مصنوعی از طریق توانایی جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها می‌توانند به شناسایی مکان‌هایی که ممکن است ارقام انحراف داشته باشند، مانند تغییرات دما، کمک کنند، که به جای اینکه صرفاً در هنگام خراب شدن چیزی واکنش نشان دهند، تعمیر و نگهداری هدفمند و پیش‌بینی‌شده را ممکن می‌سازد. علاوه بر این، می‌تواند توان خروجی بلادرنگ را محاسبه کند و شبیه‌سازی‌هایی را برای تعیین بهترین سطح آب و پارامترها برای استفاده مؤثرتر از توربین‌ها انجام دهد.

او می‌گوید، با این حال، استفاده از هوش مصنوعی در اتوماسیون در نیروگاه‌های برق آبی هنوز گسترده نشده است، زیرا بازار به دلیل ترس از اینکه ممکن است مشکل پیش نیاید و اختلالاتی در شبکه ایجاد شود، با احتیاط حرکت می‌کند. امنیت سایبری نیز یک نگرانی است. او می افزاید: «نیروگاه های برق آبی می توانند به عنوان اهداف آسیب پذیر در زیرساخت های یک کشور دیده شوند و در نتیجه برای هکرها جذاب باشند. بنابراین، تقویت امنیت سخت افزار و سیستم ها با استفاده از فایروال ها یا سایر اقدامات پیشرفته امنیت سایبری بسیار مهم است.

افزایش حملات سایبری

ادغام دستگاه‌ها و حسگرهای IoT آسیب‌پذیری سایبری نیروگاه‌های آبی را افزایش می‌دهد زیرا راه‌های بیشتری برای حمله وجود دارد – هر دستگاه فرصت دیگری است. طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، حملات سایبری به شرکت‌های برق از سال 2018 به سرعت در حال رشد بوده و در سال 2022 به دنبال استقرار نیروهای روسیه در خاک اوکراین به شدت افزایش یافته است.

به عنوان مثال می توان به حمله سایبری به هیدرو-کبک، تامین کننده برق دولتی کبک، در آوریل 2023، که یک گروه طرفدار روسیه مسئولیت آن را بر عهده گرفت، و حمله سایبری شکست خورده علیه سد بزرگ رنسانس اتیوپی در می 2022 که 37000 نفر را هدف قرار داد، اشاره کرد. کامپیوترهای مورد استفاده موسسات مالی در کشور تهدیدهای اصلی شامل باج افزارها، دسترسی از راه دور، نفوذ به زنجیره تامین، فیشینگ و بدافزار هستند که منجر به از دست دادن اطلاعات، بهره وری و درآمد می شود.

استانداردهای IEC برای امنیت سایبری

استانداردهای بین المللی راه حل هایی را برای بسیاری از چالش های امنیت سایبری بر اساس بهترین شیوه های جهانی ارائه می دهند. آنها می توانند به ارائه یک سطح قوی و یکنواخت از امنیت در قطعات و دستگاه های مختلف کمک کنند و همچنین اطمینان حاصل کنند که دستگاه های مختلف به طور مؤثر و ایمن با هم کار می کنند.

به عنوان مثال، IEC 62443 راهنمایی هایی را در مورد ایمن نگه داشتن سیستم های کنترل و اتوماسیون صنعتی ارائه می دهد و می تواند در هر محیط صنعتی، از جمله تأسیسات زیرساختی حیاتی، مانند تاسیسات برق یا نیروگاه های هسته ای، و همچنین در بخش های بهداشت و حمل و نقل اعمال شود. ISO/IEC 27019، امنیت اطلاعات، امنیت سایبری و حفاظت از حریم خصوصی – کنترل های امنیت اطلاعات برای صنعت ابزار انرژی، کنترل های امنیت اطلاعات و اقدامات تعیین شده در ISO/IEC 27002 را برای رفع نیازهای خاص سیستم های کنترل فرآیند و فناوری اتوماسیون گسترش می دهد. توسط شبکه های ملی استفاده می شود. این شامل جنبه‌هایی مانند فناوری نظارت و اتوماسیون، کنترل‌کننده‌های دیجیتال، وظایف تجسم داده‌ها، فناوری‌های ارتباطی مانند شبکه‌ها و فناوری کنترل از راه دور، حفاظت دیجیتال و سیستم‌های ایمنی و موارد دیگر است.

با شناخت نیازهای خاص نیروگاه های برق آبی، IEC/IEEE 63198-2775، دستورالعمل های فنی برای نیروگاه های برق آبی هوشمند، یک معماری باز با الزامات فنی برای هر بخش برای بهبود عملکرد ایمن، قابل اعتماد، کارآمد و اقتصادی نیروگاه های برق آبی، ارائه می دهد. تعامل با شبکه هوشمند این شامل دستورالعمل هایی برای شبکه های ارتباطی، حسگرها، تجهیزات نظارت و کنترل محلی، پلت فرم کنترل و مدیریت یکپارچه (ICAMP) و همچنین کنترل و مدیریت هوشمند نیروگاه ها با ابزار دقیق موجود است. کمیته ای که آن را توسعه داده همچنین در حال کار بر روی یک مشخصات فنی برای ارائه راهنمایی در مورد دیجیتالی سازی موثر و کارآمد بهره برداری و نگهداری در دارایی های برق آبی است.

برنامه امنیت سایبری صنعتی IECEE، سیستم IEC برای طرح‌های ارزیابی انطباق برای تجهیزات و اجزای الکتروتکنیکی، امنیت سایبری را در بخش اتوماسیون صنعتی آزمایش و گواهی می‌دهد. طرح ارزیابی انطباق IECEE شامل برنامه ای است که برای استانداردهای سری IEC 62443 گواهی می دهد.

بنابراین، استفاده از استانداردهای IEC و فرآیندهای ارزیابی انطباق که تضمین می‌کند به درستی از آنها استفاده می‌شود، ابزار مهمی برای کمک به صنعت برق آبی برای همگام شدن با تقاضا و ترکیب جدیدترین فناوری‌ها به طور ایمن و کارآمد هستند. همه اینها نقش مهم آن را در آینده پشتیبانی می کند.

منبع:etech.iec