Bild: Wikipedia - Phrd/de:user:Stahlkocher
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Am 4. Juni 1996 sollte die Ariane 5 ihren Erstflug machen. Hoffnungsträger der Europäer, mit einem neuen Trägersystem im Markt um Nutzlasttransport ins All vorne mitspielen zu können. 40 Sekunden nach dem Abheben zerstörte sich das System selbst. Eine simple Rechenoperation führte zu einem Überlauf – die Rakete kam vom Kurs ab und zerstörte sich selbst…

P_M_DERIVE(T_ALG.E_BH) := UC_16S_EN_16NS (TDB.T_ENTIER_16S
 ((1.0/C_M_LSB_BH) *
 G_M_INFO_DERIVE(T_ALG.E_BH))

Das Schicksal der Ariane 501 ist bezeichnend für einen Fehler, der bei sehr vielen Projekten gemacht wird – auch beim Projekt des Umbaus der Stromversorgung auf 100% Erneuerbare Energie. Das Ärgerliche, die Akteure die etwas machen, sorgen für die Kursabweichung im Steuerungssystem.

Ariane 5 ging als teuerster Softwarefehler in die Geschichtsbücher ein. Die Stromwende sollte diesem Rekord nicht nacheifern. Am 30. Oktober 1997 verlief der zweite Start erfolgreich. Für die Software hinter dem Smart Grid gelingt dies auch. Versprochen!

Top-Down oder Bottom-Up

konfliktpunktFängt man beim Ergebnis, oder beim Problem an. Eine grundlegende Frage, die sich bei jeder Planung zu stellen ist. Es ist egal, ob man ein Haus baut oder ein Energiesystem. Top-Down oder Bottom-Up hat entscheidende Auswirkungen auf das Ergebnis. Beim Hausbau kann Top-Down zum Beispiel bedeuten, dass man im Rahmen eines gegebenen Budgets bleiben muss. Im gleichen Szenario bedeutet ein Bottom-Up, dass man die Details plant und versucht, immer günstig zu bleiben. Sehr viel Wegstrecke der Planung ist bereits vergangen, bevor man bei Bottom-Up feststellt, dass man vielleicht das Ziel verfehlt.

Bei der Energiewende ist übrigens interessant, dass es weder eine Bottom-Up noch eine Top-Down Planung gibt. Einzelne Projekte werden Top-Down geplant – das Zusammenspiel irgendwie Bottom-Up. Die Konsequenz ist der 1 Billionen Euro Bierdeckel des Herrn Altmaiers am einen Ende des Spektrums – und die unabhängig vom Bedarf gesetzten Abschaltzeiten der EnBW am anderen Ende des Spektrums.

Mit einem Beschluss der ESA-Ministerkonferenz im Jahre 1987 hatte bei der Ariane 5 die Top-Down Planung angefangen. Aufgaben wurden verteilt – Projektteams formiert. Das Stück Software, welches letztendlich zum Fehlstart führte, wurde mit ziemlicher Sicherheit Bottom-Up entwickelt – aber Top-Down „vergessen“.

Die Stromwende ist nicht ein Projekt. Es gliedert sich in viele Projekte, mit sehr vielen unterschiedlichen Interessen. Jedes Teilprojekt hat Teile, die Top-Down geplant werden – jedes Teilprojekt hat einen Konflikt-Punkt. Desto kleiner das Teilprojekt, desto geringer der Anteil, der Bottom-Up geplant wird.

Ziele und ihre Konflikte

Hat man ein Ziel im Auge. Die Gründung eines Unternehmens der Stromwende zum Beispiel, oder einfach nur eine PV-Anlage auf dem heimischen Dach, dann wird gerne Top-Down geplant. Es ist das Rasenmäher-Phänomen, welches zuschlägt. Hat man ein großes Grundstück, so greift man eher zu einem Rasenmäher mit großer Spurbreite. Bei einem kleinen Grundstück allerdings auch.

Spielbrett
Spielbrett

Auf einem Spielbrett liegen Steine zweier unterschiedlicher Größen. Ziel ist es einen Turm zu bauen. Greifen Sie zunächst zu den großen Steinen?

Wahrscheinlich ja, denn Sie denken, dass sie damit auf einen Schlag am weitesten kommen. Die vielen kleinen Steine scheinen mehr Arbeit zu machen. Ist man beim Turmbau erst einmal weit genug, dann kann man sich auch um die kleinen Steine kümmern.

Im Beitrag zum Fehlstart der ersten Ariane 5 steht bei Wikipedia:

Die Untersuchungskommission stellte zusammenfassend fest, dass das Unglück auf einen „systematischen Software-Designfehler“ zurückging. Diese Einschätzung wird von einigen Veröffentlichungen nicht geteilt, da sich das Computerprogramm des INS die ganze Zeit gemäß Spezifikation und Design verhielt. Tatsächlich lassen sich je nach Standpunkt verschiedene Fehlerursachen feststellen, deren Behebung den Fehlstart jeweils vermieden hätte.

Wer beim Steinespiel zunächst zu den großen Steine nimmt, läuft eher Gefahr einen systematischen Designfehler zu machen. Bei der Stromwende könnte ein solcher Designfehler zum Beispiel bei der Einplanung zu großer Erzeugungskapazitäten sein. Jede dieser Anlagen wird im Rahmen ihrer Spezifikation arbeiten. Jede dieser Anlagen hat aber auch Seiteneffekte im Gesamtsystem.

Bei der Untersuchung der Fehlerursache der Ariane 5 geht es weiter…

Laut Gérard Le Lann hätte die Kommission Softwaretechnik und Systems Engineering verwechselt.

… entstanden ist daraus ein Dimensionierungsproblem des Systems.

Systemische Schwierigkeiten identifizieren

wp_eigenverbrauchIn der IT gilt System-Engineering als die höchste Form der Entwicklung. Gerade im Ingenieur-Deutschland entdeckt man eine gewisse Verliebtheit in die Details.  Als ich vor ein paar Jahren noch für Amerikanische Unternehmen gearbeitet habe, waren meine Kollegen über dem Teich häufiger erstaunt über die Fragen, die ich vom Kunden mitbrachte. „Warum wollen die das wissen? Sag ihnen einfach es geht…“.

Da sich die Verbrauchsmengen der privaten Endkunden im Bereich von 20-30% des gesamten Stromverbrauchs bewegen und sich die in diesem Bereich identifizierten Potentiale bei Wärmepumpen und Nachtspeicherheizungen auf eine große Zahl von Einzelanschlüsse verteilt, erscheint es grundsätzlich fraglich, ob diese Verbraucher in der Praxis auch für einen Lastabwurf nutzbar sind. (Telepolis)

Ein Beispiel aus der jüngsten Vergangenheit, als es darum ging mehr Flexibilität auf der Verbrauchsseite zu erhalten. Die „kleinen“ Steine aus den Wärmepumpen werden (zunächst) ausgeklammert. Solange diese im Rahmen ihrer Spezifikation laufen, braucht man sich beim Rakenstart darüber keine Gedanken zu machen. Das dies ein ungenütztes Potential ist, wurde bei blog.stromhaltig bereits beschrieben. Softwaretechnisch kann diese Aussage richtig sein – dem deutschen Ingenieur sollte sie nicht beruhigen.

Der zweite Rakenstart

Beim zweiten Rakentenstart sollte man darauf achten, dass Softwaredesign und Systementwicklung gleichzeitig gehen. Da hilft es wenig, dass der VKU über intelligente Energienetze entscheidet, bei dem die Rolle des „Smart Meter Gateway Administrator“ Messwerte im 15 Minuten Takt einholt. Um den Faktor 450 ist der Messstellenbetreiber Discovergy genauer.

Der Unterschied liegt bei der Planung:

  • Top-Down ist 15 Minuten – Bottom-Up sind Messungen im 2 Sekunden Takt.
  • Top-Down sind eine große Offishore Windparks. Bottom Up sind dezentrale Klein und Kleinstanlagen.
  • Top-Down ist eine Netzplanung quer durch Deutschland. Bottom Up ist das lokale Verteilnetz zu stützen.
  • Top Down sind Großverbraucher zum Lastabwurf zu bewegen, obwohl diese planungssicher sind. Bottom Up ist das Potential von Kleinverbrauchern zu verstehen und diese einzubeziehen.
  • Top Down ist Oligopol. Bottom Up Bürgerstromwende

Den Bürgern bleibt daher nur eine Option die auf die Energiekonzerne ausgerichtete Energiepolitik zu durchkreuzen: Sie müssen wie in der Vergangenheit weiterhin viele eigene erneuerbare Energieanlagen errichten. Durch die stark gesunkenen Preise für Solaranlagen ist es inzwischen preiswerter, den Strom zu großen Teilen selbst zu erzeugen anstatt ihn von den Energieversorgern einzukaufen. (Prof. Dr. Volker Quaschning)

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