Risiko für einen europaweiten Strom- und Infrastrukturausfalls („Blackout“)

Für viele Menschen und auch Verantwortungsträger ist ein Blackout nur schwer vorstellbar, da noch kaum jemand von uns so etwas erlebt hat. Das letzter Ereignis, wo in Europa gleichzeitig mehrere Länder von einem Blackout betroffen waren, ist mittlerweile über 42 Jahre her. Am Ostermontag 1976 löste ein Waldbrand einen Dominoeffekt aus, wo in Folge Teile der Schweiz, Österreichs und Deutschlands ohne Strom waren. Die Situation von damals ist in keinster Weise mit heute vergleichbar. Blackouts gibt es aber auf der ganzen Welt, auch in Industriestaaten wie den USA (siehe Die fünf größten Blackouts weltweit). Zuletzt 2012 nach dem Hurrikan Sandy, wo auch New York betroffen war. Im Unterschied zu Europa ist man aber in diesen Ländern auf lokale und überregionale Störungen vorbereitet, da diese immer wieder auftreten. Daher fällt uns die Risikoabschätzung auch so schwer (siehe auch Verletzlichkeitsparadoxon bzw. Truthahn-Illusion).

Stefan Röttinger, 46509 Xanten

„Ich verfolge Ihre Seite seit mehreren Jahren sehr aufmerksam. Es ist mit Abstand die beste Seite (politisch – ideologisch  neutral und fachlich versiert) zu diesem Thema, die mir im Web bekannt ist. Weiter so…!“

Aus 16 Jahren ehrenamtlichen Feuerwehrdienst (ca. 1.000 Einsätze) und fünf Jahren internationaler Katastrophenhilfe (u.a. Erdbeben Haiti 2010; größtes Flüchtlingslager der Welt in Dadaab, Kenia, 2011 und Taifun Hayan, Phillipinen, 2013) weiß ich, wie es aussieht, wenn man von jetzt auf gleich in eine unerwartete Katastrophensituation gerät und wie lange es dauert, bis adäquate Hilfe greifen kann.

Wahrscheinlichkeit eines Blackouts

Eine im Zusammenhang mit dem Thema „Blackout“ immer wieder geäußerte Frage ist die nach der Wahrscheinlichkeit des Eintritts. Diese kommt aus unserem bisherigen Risiko-Denken. Dabei wird leicht übersehen, dass sich extrem seltene, aber mit enormen Auswirkungen behaftete Ereignisse mit den bisher bewährten Methoden nicht erfassen lassen (siehe „Schwarzer Schwan“ bzw. die Truthahn-Illusion). Daher spielt in diesem Zusammenhang die Wahrscheinlichkeit nur eine nachgeordnete Rolle, wenngleich sie der Verfasser als sehr hoch einstuft und damit rechnen, dass dieses Ereignis binnen der nächsten fünf Jahre eintreten wird. Entscheidend sind vor allem die Konsequenzen, die mit diesem Ereignis verbunden sind. Es geht daher vorrangig darum, die absehbaren Schäden zu minimieren und die Ausfallzeiten kurz zu halten. 

Michael Kugler, Abteilung Sicherheitspolitik, Bundeskanzleramt

„Ich kenne keine staatliche Risikoanalyse, welche die Einschätzungen von Herbert Saurugg bzgl. eines Blackouts innerhalb der nächsten fünf Jahre bestätigen würde. Ich kenne jedoch auch keine, welche diese in Abrede stellen würde.“

Verschiedene Quellen sprechen von einer geringen Wahrscheinlichkeit für ein totales Blackout des gesamten Netzes. Hier liegt die Betonung oft auf “gesamtes Netz”. Das ist durchaus plausibel und erwartbar. Aber es reicht, wenn weite Teile Europas betroffen sind. Andere Quellen wiederum adressieren mit einer geringen Wahrscheinlichkeit einen mehrwöchigen Stromausfall. Auch das ist plausible. Andererseits wären die Auswirkungen eines solchen Ereignisses bereits derart zerstörerisch, dass es gar keine sinnvolle Vorsorge mehr gibt. Außer natürlich ein rechtzeitiger Systemumbau. Daher handelt es sich oft nur um “Wortklauberei”, die mit der Realität von Schwarzen Schwänen  und systemischen Risiken wenig zu tun hat.

Neben der Mathematik und Statistik gibt es jedoch zahlreiche Anhaltspunkte, die sehr wohl eine seriöse Risikoabschätzung ermöglichen. Dazu muss man aber bestehende Denkrahmen verlassen. So geht es etwa auch um die Frage, ob wir uns als Gesellschaft ein solches Ereignis leisten können. Und diese ist ganz klar mit NEIN (!!!) zu beantworten. Denn ein solches Ereignis würde in Mitteleuropa, im Gegensatz zu vielen anderen Weltgegenden, zu unvorstellbaren und verheerenden Auswirkungen führen. Ganz einfach, weil wir alles auf eine funktionierende Stromversorgung aufgebaut und so gut wie keine Rückfallebenen mehr haben. Weder auf der persönlichen, noch auf organisatorischen oder staatlichen Ebenen. Daher kam bereits 2010 die Studie des deutschen Büros für Technikfolgenabschätzung zum Schluss:

TAB-Studie: “Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften durch Stromausfall”

„Eine nationale Katastrophe wäre ein langandauernder Stromausfall aber auch deshalb, weil weder die Bevölkerung noch die Unternehmen, noch der Staat hierauf vorbereitet sind. Spätestens am Ende der ersten Woche wäre eine Katastrophe zu erwarten, d. h. die gesundheitliche Schädigung bzw. der Tod sehr vieler Menschen, sowie eine mit lokal bzw. regional verfügbaren Mitteln und personellen Kapazitäten nicht mehr zu bewältigende Problemlage.

Nassim TalebAntifragilität

„Es ist sehr viel leichter, sich zu überlegen, ob eine Sache fragil ist, als das Eintreten eines für diese Sache potenziell gefährlichen Ereignisses vorherzusagen. Fragilität ist messbar; Risiken sind nicht messbar.“

Schweiz: Ein Ereignis, das alle 30-100 Jahre auftreten kann

In der Schweiz gibt es eine gesamtstaatliche Risikoanalyse, die auch eine Wahrscheinlichkeit anspricht. Bereits im Risikobericht 2012 wie auch im Update 2015 wurde ein Blackout bzw. eine Strommangellage neben einer Pandemie als die Top-Risiken für die Schweiz und damit wohl für ganz Europa identifiziert. Schadenpotenzial nur für die Schweiz: Rund 100 Milliarden Franken. Nicht zuletzt auch deshalb wird in der Schweiz die Bevölkerung umfassend über dieses Thema informiert. Wie zuletzt am 02. Jänner 2017 im Rahmen des SRF-Thementages Blackout, wo auch die Risikolandschaft (Blackout-Studio: Wer ist betroffen?) angesprochen wurde.

Vielschichtige Veränderungen bei den Rahmenbedingungen

Die Voraussetzungen für ein Blackout in Europa sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Dafür gibt es vielschichtige Gründe und ausreichend schwache Signale. Für eine wirkliche Risikobeurteilung ist daher vor allem Achtsamkeit gefordert.

  • Die Volatilität bei der Energiebereitstellung ist infolge des Anwachsens des Anteils erneuerbarer Energien enorm gestiegen, ohne dass bisher eine vermehrte Pufferung und Bevorratung in Angriff genommen wurde. Leider wird hier häufig übersehen, dass bei fossilen Energieträgern der Speicher in der Primärenergie beinhaltet ist, was es jedoch bei Sonne und Wind nicht gibt.
  • Der Abbau von konventionellen Kraftwerken und von Kernkraftwerken führen zum Abbau der Momentanreserve (wg. dem Abbau der Synchrongeneratoren = “rotierende Masse”, z. B. durch den Atomausstieg Deutschlands bis 2022 (~10 GW) bzw. Kohleteilausstieg bis 2020 (~7 GW)), ohne dass dafür Ersatz in Sicht ist. Das steigert die Fragilität des Stromnetzes in fortschreitendem Maße.
  • Die zur Aufrechterhaltung der Netzsicherheit und Netzstabilität notwendigen ad hoc-Eingriffe der Netzbetreiber haben deutlich zugenommen und ihre Anzahl steigt andauernd weiter (siehe Auswertung Redispatching & Intradaystops).
  • Der Netzausbau hat besonders in den unteren Spannungsebenen (Verteilnetz) mit der Veränderung bei der Energiebereitstellung nicht Schritt gehalten und die Beobachtbarkeit dieser Netzebenen ist weiterhin schlecht oder überhaupt nicht vorhanden. Der erforderliche Netzausbau im Übertragungsnetz, um den Windstrom aus Norddeutschland in die Süddeutschen Verbrauchszentren zu bringen ist massiv verzögert. Eine Fertigstellung wird nicht vor 2025 erwartet. Auch in Österreich ist der Ringschluss des 380-kV-Ringes im Raum Salzburg massiv verzögert, womit einerseits der im Osten produzierte Windstrom nicht ausreichend zwischengespeichert werden kann und zum anderen bei einem Blackout die Netztransportkapazitäten fehlen, um Österreich und Europa rasch wieder hochfahren zu können.
  • Die immer noch abnehmende durchschnittliche Nichtverfügbarkeit des Stromes (SAIDI-Wert) verstellt den Blick auf die sich anbahnenden Schwierigkeiten. Hier täuschen Zahlen über die tatsächliche Situation hinweg. 
  • Die Energiehandelstätigkeiten nehmen auf die Begrenztheit des Netzes keinerlei Rücksicht und daraus entstehende Probleme werden über den Netzbetreibern den Energienutzern aufgebürdet. Der Markt ist offenbar wichtiger als die Versorgungssicherheit und physikalische Grenzen.
  • Die staatlichen Eingriffe durch Gesetzgebungen, besonders auch durch Subventionen und durch “Schutzmaßnahmen” für Investoren verzerren den Markt und belasten Netzbetreiber wie auch Netznutzer.
  • Alleingänge der Länder (hier besonders Deutschland) stören das gesamteuropäische Stromnetz, den Energiehandel darin und erzeugen Kostenverschiebungen, welche selbst hocheffiziente Pumpspeicherwerke unwirtschaftlich werden lassen.
  • Gesetzgeberischen Maßnahmen ignorieren mehr und mehr die physikalisch bestimmte Wirklichkeit und ignorieren auch Gefahren des vermehrten Einsatzes der Informationstechnik und der extrem ansteigenden Vernetzung sämtlicher Komponenten ohne dass die Sicherheit bei dieser Vernetzung verbessert wird. Gesetze für das Melden und Sammeln von Vorfällen (z. B. IT-Sicherheitsgesetz) erhöhen die Sicherheit keineswegs. Die Gefahren eines Einwirkens von außen wachsen derzeit erheblich. Auch Erfahrungen in anderen Branchen werden ignoriert und als unzutreffend für die Energiebranche betrachtet.
  • „In einem Strommarkt, indem es noch keine Anreize zur Stromspeicherung gibt, fehlt es dazu an etwas entscheidendem: Dem Geschäftsmodell“ 8’40“ Nach der Kohle
  • Siehe auch den ausführlichen Beitrag Blackout – Wie sicher ist die deutsche Stromversorgung?

Energie(Strom)versorgung im Wandel

Die nachfolgenden Schaltbilder von Markus Zdrallek von der Bergischen Universität Wuppertal zeigen die massiven Veränderungen im Stromversorgungsystem. Dies inbesondere auf der Verteilnetz-/Kundenebene (grün). Auf der Übertragungsnetzebene (rot) kommt zwar die Windkraft dazu, aber dafür werden dort auch mehr Kraftwerke und damit auch rotierende Massen stillgelegt.

Veränderte Einspeisung

Windkraft
Photovoltaik
Kernenergie-Ausstieg
Blockheizkraftwerke
Biomasse

Neue elektrische Verbraucher

Elektrofahrzeuge
Wärmepumpen

Elektrische Speicher

Basisproblem: Zunehmender Aufwand für die Stabilisierung des Stromnetzes

 

Kosten für das Engpassmanagement (AUT); Datenquelle: APG (Stand: August)

In den vergangenen Jahren ist der Aufwand für die Netzstabilisierung massiv angestiegen. So waren in Österreich dafür 2011 noch 2 Millionen Euro erforderlich. 2017 waren es bereits 319 Millionen Euro. Dabei geht es längst nicht nur um Kosten. Dahinter stecken erhebliche Eingriffe in den Netzbetrieb, um die Systemsicherheit aufrechterhalten zu können (siehe auch Auswertung Redispatching & Intradaystops). Damit steigt auch die Anfälligkeit für zusätzliche Störungen. Ein System, das immer häufiger an der Belastungsgrenze betrieben werden muss, wird störungsanfälliger und neigt zu Dominoeffekten. Ähnliche Probleme sind auch in den anderen Ländern zu beobachten (siehe etwa Polen entgeht nur knapp dem BlackoutBelgien: Alarm auf dem StrommarktSchweiz: Wieso uns bald ein Blackout drohen kann, usw.).

Mögliche Auslösefaktoren

Als tatsächliches Auslöseereignis kommen dann eine ganze Reihe von Ereignissen in Frage, für die es bereits Erfahrungen auf anderen Kontinenten gibt. Das „wahrscheinlichste“ Szenario aus Sicht des Verfassers ist ein Systemversagen. Das heißt, ohne zusätzliche externe Einwirkung. Einfach, weil die Komplexität dann nicht mehr beherrschbar ist und es zu massiven Betriebsmittelüberlastungen kommt und diese sich aus Eigenschutz vor Zerstörung abschalten. In gewisser Weise ist das auch ein „Best-Case-Szenario“, da damit am wenigsten Infrastrukturschäden zu erwarten sind. Damit sollte eine raschere Wiederherstellung der Stromversorgung gelingen. Alle hier dargestellten Folgen und Auswirkungen sind auf dieses „Best-Case-Szenario“ ausgelegt. Sonstige potentielle Auslöser:

  • Naturereignisse (Erdrutsch, Erdbeben, Hochwasser, Trockenheit (Kühlwassermangel), Sonnensturm)
  • Menschliches Versagen (Schaltfehler, Fehlreaktionen)
  • Technisches Versagen (Wartungsmängel, Überalterung von Anlagen, Fehler)
  • Ausfall der Primärenergie (Mangel an ÖL, Gas, Kohle oder Brennstäben, Wasser)
  • Systemische, organisatorische Mängel
  • Der internationale Stromhandel führt laufend zu überhöhten Systembelastungen; Unterschied Physik <-> Markt
  • Kriminelle Handlungen (Diebstahl (Kupfer!), Betrug, Erpressung)
  • Gezielte terroristische Anschläge
  • Elektromagnetischerpuls (EMP), Mikrowellen, Koronaler Massenauswurf der Sonne (KMA; Zerstörung von Elektronikbauteilen)
  • Cyber-Angriffe

Wann ist das Risiko am höchsten?

 

Als besonders sensible Phase ist eine länger andauernde Kältewelle im Winter einzustufen (vgl.“Monitoring-Bericht 2012 der deutschen Bundesnetzagentur“ oder Schweiz: Wieso uns bald ein Blackout drohen kann, FRA: Bei Kältewellen drohen Versorgungsprobleme). Auch die Weihnachtszeit stellt eine zunehmend größere Herausforderung dar (Eine Analyse der Situation rund um Weihnachten 2014 bzw. Eine Analyse der Situation rund um Weihnachten 2015). Bei Vorliegen der entsprechenden Rahmenbedingungen ist jedoch ein Eintritt auch zu jedem anderen Zeitpunkt möglich, wie etwa die Situation während der Hitzewelle im August 2015 in Polen oder die Kühlprobleme von Kraftwerken im Sommer 2018 gezeigt hat.

Jeder Jahreszeit führt auch zu unterschiedlichen Auswirkungen. Während im Winter, insbesondere bei Kältewellen, ein massives Wärme- und Heizproblem droht, können Kühlgüter leichter über die Runden gebracht werden. Im Sommer wiederum fällt das Heizproblem weg, dafür können rascher Seuchenlagen entstehen.  

Weiterführende Informationen

Aktuelle Situation

Aktuelle Meldungen und Auswertungen zur Situation im europäischen Stromversorgungssystem

Negativstrompreise

Auswertung der Tage mit negativen Strompreisen

Risikoeinschätzungen

Auswertung unterschiedlicher Quellen (Studien, Behörden, Medien) 

Auswirkungen eines Blackouts

Welche Auswirkungen ein Blackout auf die Bevölkerung, Organisationen und Unternehmen haben wird, sehen Sie hier.

Blackout-Vorsorge Leitfäden

Hier finden Sie weiterführende Informationen für persönliche und organisatorische Vorsorgemaßnahmen.

Weiterführende Informationen

Hier finden Sie weiter-führende Informationen und Links zu anderen Organisationen und Quellen rund um das Thema Blackout und Vorsorge.