Kritische Infrastrukturen

Zu den Kritischen Infrastrukturen (KI) zählen jene Infrastrukturen oder Teile davon, die eine wesentliche Bedeutung für die Aufrechterhaltung wichtiger gesellschaftlicher Funktionen haben und deren Störung oder Zerstörung schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit, Sicherheit oder das wirtschaftliche oder soziale Wohl der Bevölkerung oder die effektive Funktionsweise von Regierungen haben. In Österreich wird auch der Begriff „Strategische Infrastrukturen“ verwendet, während international der Begriff „Kritische Infrastrukturen (KI)/Critical Infrastructures (CI)“ üblich ist. Dazu zählen etwa Infrastrukturen aus den Bereichen:

 

Kritische Infrastrukturen

Hohe wechselseitige Abhängigkeiten und Verwundbarkeiten

Die folgende Übersichtsgrafik von Cyber Security Austria verdeutlicht die oft wenig bewusst wahrgenommenen  Zusammenhänge („unsichtbare Fäden“) und Abhängigkeiten von Kritischen Infrastrukturen. Dabei geht es nicht nur um Infrastrukturen, sondern vor allem um unsere persönliche Abhängigkeit von diesen. Sie können die Grafik auch in einer höheren Auflösung (jpg) herunterladen und unter der Creative Commons Lizenz (Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen) weiterverwenden.

Infrastruktur ist im Alltag unsichtbar

Für die meisten von uns, sind die lebenswichtigen Infrastrukturen im Alltag unsichtbar, bzw. wird selten ihre tatsächliche Bedeutung als solche wahrgenommen. Das ist grundsätzlich auch gut so und trägt einen wesentlichen Teil zu unserem Wohlstand und Wohlbefinden bei. Nichtsdestotrotz sollte uns bewusst sein, dass es sich um kein Naturgesetz handelt und immer garantiert ist, sondern das dahinter ein großer Aufwand betrieben wird und Großstörungen erhebliche Auswirkungen auf die für uns wichtigen Versorgungsleistungen haben können. Aber auch kleinere Störungen, die vor allem mit der Digitalisierung und Vernetzung zunehmen, können sich auf unseren Alltag nachteilig auswirken. Gerade durch die aktuellen technischen Entwicklungen können in komplexen Systemen übliche kleine Ursachen, zu großen Auswirkungen führen, wie etwa dieses Beispiel gezeigt hat: Tippfehler löste Störung in Amazons Webservice aus

Schutzmaßnahmen sind ein wichtiger Bestandteil zur Gewährleistung der sehr hohen Versorgungssicherheit. Aber genauso wichtig sind Maßnahmen, die uns darauf vorbereiten, auch mit (Teil-)Ausfällen umgehen zu können. Leider wird auf diesen Bereich gerne vergessen, weil eh alles so gut funktioniert, was aber zu einem Verletzlichkeitsparadox bzw. zu einer Truthahn-Illusion führt. Und gerade mit der voranschreitenden Digitalisierung und Vernetzung wird dieser Bereich immer wichtiger. Zum anderen ist auch eine gewisse Gelassenheit erforderlich, denn es gibt nirgends eine hunderprozentige Sicherheit und eine temporäre Störung sollte uns nicht aus der Ruhe bringen (können). Dazu sind einmal wir als Menschen gefordert, indem wir entsprechende Vorsorgen treffen (z. B. Eigenbevorratung), um mit temporären Ausfällen umgehen zu können. Gleichzeitig sollten wir uns im Fall des Falles nicht zu oder von medialen Aufschauckelung, vor allem in Sozialen Medien, mitreisen lassen. Hier wird oft aus einer Mücke ein Elefant gemacht, was niemanden etwas bringt. Zum anderen ist es sehr wohl notwendig unser Systemdesign in vielen Bereichen zu überdenken, um vor allem in den kritischen Bereiche ein langfristig, lebensfähiges System zu gestalten. Hier passiert leider aus einseitigen betriebswirtschaftlichen und damit finanziellen Überlegungen immer häufiger das Gegenteil. Siehe dazu auch: Wenn betriebswirtschaftliche Optimierungen systemgefährdend werden

 

Zwei zentrale Infrastruktursektoren

Bei den Kritischen Infrastrukturen gibt es grundsätzlich zwei Sektoren, die alles miteinander verbinden und von denen fast alle Versorgungsleistungen abhängig sind: Die Strom- und die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT)-Versorgung (Festnetz, Mobilfunknetz, Internet, Datenverbindungen). Hier kann man zu Recht von Lebensadern sprechen, denn eine Großstörung in einem oder beiden Sektoren kann zu weitreichenden Dominoeffekten bzw. sogar Kettenreaktionen führen.

  • Ohne Stromversorgung geht so gut wie gar nichts mehr (siehe Strom-Blackout).
  • IT wird in allen (Kritischen) Infrastrukturen zur Steuerung eingesetzt.
  • Rettung, Feuerwehr, Polizei und andere Notdienste benötigen sie zur Koordination.
  • Stromnetze werden bereits heute ferngesteuert.
  • Logistikunternehmen und Leitstellen sind auf GPS und Funk angewiesen.
  • Das Finanzwesen läuft fast ausschließlich über das Internet.
  • Der Großteil dieser Kommunikation läuft über gesicherte Verbindungen. Jedoch gibt es immer häufiger Vorfälle, wo Cyber-Angriffe trotzdem zu Störungen führen. Im Extremfall kann das sogar zum vollständigen Ausfall des Stromversorgung führen: First known hacker-caused power outage signals troubling escalation
  • Durch die Digitalisierung nehmen die Vernetzungen und damit auch die wechselseitigen Abhängigkeiten und Verwundbarkeiten weiter zu.

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Wie kommen Sie zu Trinkwasser

Wir kennen grundsätzlich die 3-er Regel für das Überleben eines Menschen:

  • 3 Minuten ohne Sauerstoff
  • 3 Tage ohne Wasser
  • 3 Wochen ohne Nahrung

(Trink-)Wasser ist daher für uns sehr wichtig, sogar überlebenswichtig. Auch das ist uns oft nicht bewusst, da wir eine sehr hohe Versorgungssicherheit gewohnt sind und für völlig selbstverständlich halten. In der Realität ist das alles andere als Selbstverständlich, haben doch rund 800 Millionen Menschen auf der Erde keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Und auch für die meisten anderen Menschen ist es nicht selbstverständlich, dass Trinkwasser aus der Leitung kommt und einfach ohne Gesundheitsgefährdung genossen werden kann. Das alles spiegelt sich in der Eigenvorsorge wieder. Die Studie „Ernährungsvorsorge in Österreich“ kommt etwa zum Schluss, dass hochgerechnet rund 1,5 Millionen Menschen in Österreich über keine Trinkwasservorräte verfügen und daher völlig vom Funktionieren der Trinkwasserversorgung (Leitung, Supermarkt) abhängig sind. Auch hier sehen wir wieder das Verletzlichkeitsparadoxon. Wir können uns einfach nicht vorstellen, dass es einmal anders sein könnte. Und dabei ist die Bevorratung von zumindest 2 Liter pro Tag und Person für eine Woche keine Hexerei, aber eine wichtige Voraussetzung, um mit möglichen außergewöhnlichen Ereignissen umgehen zu können. Es schafft Sicherheit, egal wodurch es zu Versorgungsproblemen kommen kann (Extremwetterlagen, Infrastrukturausfällen, Erkrankungen, Verunreinigungen, etc.).

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Wie viel Bargeld haben Sie zu Hause?

Wir zahlen zunehmend häufiger mit elektronischen Zahlungsmitteln (Kredit- oder Bankomatkarte). Aber gerade bei einer Störungen im Telekommunikationssektor, wie sie immer wieder vorkommen, fallen diese Zahlungsmöglichkeiten häufig aus. Auch bei einem Stromausfall funktionieren diese Zahlungsmöglichkeiten nicht mehr. Und sollte einmal Ihre Geldtasche gestohlen werden oder einfach verloren gehen, dann sind Sie plötzlich auch nur mehr eingeschränkt Zahlungs- bzw. Handlungsfähig. Ein überschaubarer Kleingeldvorrat (Münzen, kleine Scheine) erhöht wieder Ihre Handlungsfähigkeit, egal wodurch es zu einer Störung kam.

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Wie lange reichen Ihre Lebensmittelvorräte?

Bei der Lebensmittelversorgung sind wir für die meisten Menschen auf der Welt einen unvorstellbaren Luxus gewohnt. Wir können fast täglich frische Ware, ja sogar unabhängig von der Saison, einkaufen. Dabei überlegen wir nicht mehr, wie das möglich ist, wo das überhaupt her kommt und welcher Aufwand dahinter steckt. Daher kommt die Studie „Ernährungsvorsorge in Österreich“ zum Schluss, dass sich spätestens am vierten Tag einer Blackout-bedingten Versorgungsunterbrechung rund 3 Millionen Menschen in Österreich nicht mehr in der Lage sehen, sich ausreichend selbst versorgen zu können. Nach 7 Tagen sind es demnach bereits rund 6 Millionen Menschen. Es gibt aber auch sonst keine Rückfallebenen oder vorbereitete Notversorgungsmaßnahmen, da es weder Lager noch die dafür erforderlichen Prozesse gibt. Wir leben in einer hoch optimierten und Just-in-Time/Prozess-Welt. Das ermöglicht sehr günstige Preise, schafft aber auch Verwundbarkeiten, denen wir uns selten Bewusst sind und die auch erst bei größeren Störungen zu Tage treten. Normale Störungen nehmen wir nicht war, da die Auswirkungen in der Regel sehr rasch kompensiert werden können, auch wenn dafür oft irrwitzige Maßnahmen erforderlich sind, von denen wir aber in der Öffentlichkeit selten erfahren. 

Gem. 3er-Regel verhungert in diesem Zeitraum natürlich niemand, aber der psychische Stress könnte enorm werden. Und spätestens nach 3 Tagen ohne Essen sind sie nicht mehr wirklich großartig handlungsfähig, da ihnen schlicht und einfach die Kraft dafür fehlen wird. Aber auch hier können Sie Ihre persönliche Sicherheit und der Ihrer Familie durch einfache Maßnahmen wesentlich verbessern. Eine (Not-)Bevorratung für zumindest zwei Wochen ist kein großer Aufwand und lässt sich einfach in Ihren Alltag integrieren. Siehe hierzu unter persönliche Vorbereitung.

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Auf welche Güter und Leistungen sind Sie angewiesen?

Ähnlich wie bei Lebensmittelversorgung werden beispielsweise auch Krankenhäuser regelmäßig/mehrmals am Tag mit wichtigen Versorgungsgütern versorgt bzw. entsorgt. Auch hier kommt es bei Infrastrukturgroßstörungen rasch zu Einschränkungen. Überlegen Sie daher einmal für Ihre persönliche Situation, auf welche Leistungen Sie und Ihre Familie im Alltag angewiesen sind, bzw. welche Leistungen möglicherweise sogar überlebenswichtig sein könnten (Medikamente, Heimbetreuung, etc.). Überlegen Sie dann auch, wie Sie einen solchen Ausfall kompensieren könnten und vergessen Sie auf keinen Fall auf die Nachbarschaftshilfe!

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Stunden mit negativen Strompreisen (DEU) / Steigende Strompreisvarianz

In diesem Beitrag werden die Tage/Stunden mit negativen Strompreisen an der europäischen Strombörse (epexspot) ab 2015 dargestellt. Diese stellen nicht nur für den Markt eine große Herausforderung dar, wird doch in dieser Zeit für die Stromabnahme bezahlt, sondern bedeutet auch eine zusätzliche Belastung für die Infrastruktur, da es zu großräumigen Stromtransporten kommt, für die die Infrastruktur nie ausgelegt wurde. Bei Gefahr für die Netzsicherheit erfolgt durch die Übertragungsnetzbetreiber ein Intradaystop - der Handel wird ausgesetzt - bzw. erfolgen Redispatching-Maßnahmen, die wieder um erhebliche Kosten verursachen. Diese werden über die Netzentgelte an die Kunden weiterverrechnet.

Ein weiterer Aspekt betrifft die Gestehungskosten/Grenzkosten bei der Erzeugung, welche je nach Anlagentyp sehr unterschiedlich sein können. Das führt etwa auch dazu, dass Kraftwerke, die auf längere Sicht nicht wirtschaftlich betrieben werden können, aus dem Markt fallen (Merit-Order-Effekt). Das ist grundsätzlich gut und richtig und auch für den Klimaschutz erfreulich, führt aber gleichzeitig zu wenig beachteten negativen Nebenwirkung: Durch den Wegfall von rotierende Massen wird die immanent notwendige und systemkritische Stabilisierung und Ausregelung zunehmend schwieriger und gefährdet. Mittelfristig verzögert sich zusätzlich der Bau von für die Energiewende unverzichtbaren Pumpspeicherkraftwerken und rasch einsetzbaren, flexiblen Kraftwerken (Energiebevorratung), um die volatile Erzeugung der EE-Anlagen auszugleichen, weil es sich einfach nicht rechnet, diese zu bauen. Ein Teufelskreis.

Next-Kraftwerke hat zwei gute Zusammenfassung zu diesem Thema erstellt (Was sind negative Strompreise und wie entstehen sie? und Negative Strompreise: Fieberkurve oder Normalbetrieb?). Meine Anmerkungen befinden sich in den Kommentaren.

Variabilität - signifikante Preissprünge

Ein neues Phänomen ist seit 13. September 2020 zu beobachten: Innerhalb weniger Stunden bzw. Tage treten enorme Strompreisschwankungen auf. So wurde am Sonntag, 13.09.20, von 13 bis 14 Uhr ein negativer Preis von -59 Euro pro MWh erreicht. Von 20 bis 21 Uhr kostete dann die MWh 51 Euro. Eine Differenz von 110 Euro!

Einen Tag später, am Montag, 14.09.20 kostete die MWh zwischen 19 und 20 Uhr bereits 121 Euro. Erstmals seit 24.01.19 wurde damit wieder ein Preis über 100 Euro erzielt. Am Dienstag, 15.09.20 sogar 189 Euro. Der höchste Wert seit 08.02.12 (18 bis 19 Uhr 210 Euro)! Im Intraday-Handel wurde sogar ein Preis von 555 Euro/MWh erzielt, also mehr das 10-fache vom Üblichen um diese Zeit. Eine Woche später, am Monate dem 21.09.20 gibt es von 19 bis 20 Uhr bereits den nächsten Rekord: 200 Euro! Der Intraday-Preis stieg jedoch „nur“ auf 128 Euro.

Das bedeutet nicht nur eine große preisliche Schwankung (Angebot und Nachfrage), sondern vor allem enorme Herausforderungen für den sicheren Netzbetrieb!

Strompreis Deutschland 2018-2020
Strompreis Deutschland 2020-21

Stromgestehungskosten

Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien und konventionelle Kraftwerke in Deutschland (Datenquelle: Fraunhofer ISE; März 2018; Wikipedia)

Zu beachten ist, dass die Preise hier in EuroCent/kWh angeführt sind und der Strom in Euro/MWh gehandelt wird. Also die Werte mal 1.000 genommen werden müssen. Das bedeutet, dass im besten Fall ein Strompreis von im Durchschnitt 40 Euro/MWh erwirtschaftet werden muss, um Kraftwerke kostendeckend betreiben zu können.

Stromgestehungskosten_Deutschland_2018_laut_Fraunhofer_ISE

Strompreise Deutschland

Quelle: www.epexspot.com

Strompreistabelle
Strompreis - negativ
Strompreis - Quartal
Strompreis - Jahre
Strompreis - Jahre - tiefster Preis

Aktuelles Quartal: Negativpreise | Preise über 100 Euro pro MWh

21-3 - Strompreise
Strompreis - höchster Jahrespreis

Volatilität bei der Erzeugung aus PV und Wind (Beispiel Deutschland)

Quelle: amprion.de

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2021

Zum vollständige Anzeigen der Tabellen bitte das jeweilige Bild anklicken.

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 3. Quartal 2021

21-3 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 2. Quartal 2021

21-2 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 1. Quartal 2021

21-1 - Strompreise

Hintergründe Stromgestehungskosten / Grenzkosten

Stromgestehungskosten / Grenzkosten

2016 fallen die vielen Stunden mit Preisen zwischen 0-20 Euro auf. Hier ist anzumerken, dass auch um diesen Preis kein konventionelles Kraftwerk kostendeckend produzieren kann, da die Grenzkosten - die Kosten, die für die Produktion erforderlich sind - deutlich höher liegen. Einen Anhalt für die tatsächlichen Produktionskosten bietet der Bericht "Subventionen und Kosten für Energie" des österreichischen Umweltbundesamtes. Wobei hier auch externalisierte Kosten berücksichtigt werden. Die Beurteilung, wie "nachhaltig" die Stromproduktion daher derzeit überhaupt ist, bleibt dem Leser überlassen.

LCOE Oestereich

Stromgestehungskosten für ausgewählte Technologien. Das unterste grüne Segment entspricht den Stromgestehungskosten gemäß LCOE-Methodik, das mittlere grüne Segment stellt die direkte Förderung (z. B. Steuererleichterungen für den Brennstoff) dar und das oberste Segment gibt die externen Kosten an. Die in blau dargestellte „zusätzliche Förderung“ gibt die Höhe der Subventionen an, welche keine Auswirkungen auf die Stromgestehungskosten der Anlagen haben (z. B. Einspeisevergütung). Die Angabe der Unsicherheit der externen Kosten bei der Kernkraft gibt die Spannweite der Literaturangaben wieder, die aufgrund unterschiedlicher Annahmen stark variieren; die orange Markierung gibt den durch ECOFYS ermittelten Wert an (Durchschnitt EU28).

11/18:  In den vergangenen 12 Monaten war der Spotmarktpreis an 150 Stunden unter 0 Euro/MWh und an 902 Stunden (= 9,515 % aller Stunden im Jahr) unter 20 Euro/MWh. Einen Preis über 60 Euro/MWh wiesen in den letzten 12 Monaten 1.393 Stunden (= 14,694 % aller Stunden im Jahr) auf. Quelle: www.power-solution.at

Niedrige Strompreise

Wie die (unvollständige) Auswertung der Strompreise unter 20 Euro zeigt, ist die Anzahl der Stunden 2016 massiv angestiegen. Während die Auswertung dieser Preiszone im Jahr 2015 eine Gesamtzahl von rund 400 Stunden ergab, waren es 2016 und 2017 mehr als 930 Stunden (aus organisatorischen Gründen werden nur Tage mit mehreren Stunden unter 20 Euro ausgewertet).

Strompreis - 0-20

Die niedrigen Strompreise freuen natürlich (Groß)Kunden, führen aber gleichzeitig dazu, dass die betriebswirtschaftlichen Bedingungen für konventionelle Stromproduzenten immer schwieriger werden. Die damit verbundenen Nicht-Investitionen (Wartung und Erneuerung) werden in wenigen Jahren zu einem zunehmenden Problem durch "Aging Infrastructures" führen. Wohin das führen kann, ist bereits in Großbritannien zu beobachten. Zusätzlich steigt der Bedarf an konventioneller Regelleistung, um die Netzstabilität aufrecht erhalten zu können. So verdreifacht etwa die Austrian Power Grid die Reservekapazitäten für den Sommer. Das System muss weiter bzw. verstärkt an der Belastungsgrenze betrieben werden, wie auch die Redispatch-Maßnahmen zeigen.

Hohe Strompreise

Dem gegenüber stehen Strompreise über 100 Euro, die erstmals 2017 wieder mehrfach aufgetreten sind.

Rekordnegativstrompreise

Am 08. Mai 2016 wurde nach dem 25. Dezember 2012 mit dem Rekordnegativstrompreis von -221,99 Euro pro MWh der bisher zweitniedrigste Wert mit -130,09 Euro erreicht (siehe auch unter Alle Jahre wieder …. Muttertag … und Rekordnegativstrompreise). Am 01. Mai 2017 gab es während 16 Stunden Negativstrompreise. Davon während 11 Stunden unter 30 Euro, was einen neuen Rekord in der Dauer und Höhe darstellt.

Strompreis - Jahre - tiefster Preis

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2020

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Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 4. Quartal 2020

20-4 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 3. Quartal 2020

20-2 - 07 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 2. Quartal 2020 - Juni

20-2 - 06 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 2. Quartal 2020 - Mai

20-2 - 05 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 2. Quartal 2020 - April

20-2 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 1. Quartal 2020

20-1 - Strompreise

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2019

Zum vollständige Anzeigen der Tabellen, bitte das jeweilige Bild anklicken. Es gibt eine kleine Abweichung zwischen der eigenen Auswertung (209 Stunden) mit der offiziellen (211 Stunden).

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 4. Quartal 2019

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 3. Quartal 2019

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 2. Quartal 2019

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 1. Quartal 2019

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2018

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Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im 4. Quartal 2018

 

Strompreise unter 20 Euro im 3. Quartal 2018

18-3 - Strompreise

Strompreise unter 20 Euro im 2. Quartal 2018

 

Strompreise unter 20 Euro im 1. Quartal 2018

Negativstrormpreise Deutschland/Österreich EEX

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2017

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Strompreise unter 20 Euro im 4. Quartal 2017

Strompreise unter 20 Euro im 3. Quartal 2017

Strompreise unter 20 Euro im 2. Quartal 2017

 

Strompreise unter 20 Euro im 1. Quartal 2017

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2016

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Strompreise unter 20 Euro im 4. Quartal 2016

strompreise-4-qu-2016

Strompreise unter 20 Euro im 3. Quartal 2016

Strompreise 3.Qu 2016

 

Strompreise unter 20 Euro im 2. Quartal 2016

Strompreise 2.Qu 2016

Strompreise unter 20 Euro im 1. Quartal 2016

Während es im Jänner 2015 25 Stunden mit Negativstrompreisen gab, waren es 2016 nur 5.

Strompreise unter 20 bzw. über 100 Euro im Jahr 2015

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Strompreise unter 20 Euro im 2. Halbjahr 2015

Strompreise unter 20 Euro im 1. Halbjahr 2015

Strompreise 1.HJ 2015

Anmerkung: In den eigenen Auswertungen wurde offensichtlich eine Stunde übersehen, da andere Quellen von 126 Stunden sprechen.