Blackout - wie kommt es dazu?

Der Begriff „Blackout“ ist nicht wirklich klar definiert und wird daher auch oft falsch verwendet. Gerne wird er in Medien für gewöhnliche Stromausfälle verwendet. Das5vor12 andere Extrem ist widerum, dass man damit erst einen mehrwöchigen Stromausfall meint. Daher sollte man immer hinterfragen, was genau damit gemeint ist. In der Fachwelt spricht man auch von einer Großstörung. 

Eine europäische Großstörung („Blackout“)

Die Basis für ein mögliches Blackout sind die zunehmenden Netzeingriffe, um das System stabil zu halten. Der letzte Tropfen, der dann das Fass zum Überlaufen bringen kann, kann ganz unterschiedliche Ursachen haben, wie etwa Extremwetterereignisse, technisches Versagen, Cyber-Angriffe, Komplexitätsüberlastung, Marktmanipulation, Sonnenstürme, Erdbeben, Terror-Anschläge, usw.

Die Voraussetzungen für ein Blackout sind in den vergangenen Jahren auch in Europa aus folgenden Gründen deutlich gestiegen:

PV- und Winkraft im Burgenland

  • Die Energiewende bringt Probleme mit sich
    Die Leistung der erneuerbaren Energieformen Wind und PV schwankt nicht nur sehr stark, sie kann mitunter auch einmal ganz ausfallen. Die Situationen, in denen Strom knapp wurde, haben in den letzten Jahren zugenommen. In den letzten Wintern kämpfte Europa mehrere Wochen mit Stromknappheit. Die Volatilität bei der Energiebereitstellung ist infolge des Anwachsens des Anteils erneuerbarer Energien gestiegen, ohne dass eine vermehrte Pufferung und Bevorratung in Angriff genommen wurde. In der Grafik ist, als Beispiel, der Verbrauch und die Erzeugung des Burgenlandes dargestellt. Der durchschnittliche Verbrauch bewegt sich bei ca. 200MW und ist in orange dargestellt. Die Linienkurve stellt die Stromerzeugung im Burgenland dar. Bei idealen Windverhältnisssen werden ca. 1000MW produziert, dass sind ca. 5 mal so viel wie verbraucht wird. Kurze Zeit darauf (wenn der Wind aufhört und/oder in der Nacht) sinkt die Produktion fast gegen Null. Solange diese emense Schwankungsbreite nicht sinnvoll, durch Speicher gepuffert werden kann, ist ein zusäzlich geplanter Ausbau der PV- und Windenergie nicht Zielführend und gefährdet die Netzstabilität. Systemrelevante Speicherlösungen sind zur Zeit aber noch immer nicht in Sicht.
  • Netzausbau hält mit den Anforderungen nicht schritt
    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. Im Hoch- und Höchstspannungsnetz wäre Ebenfalls ein Leitungsausbau von Nöten um zu jeder Zeit den Überschuß aus der Windenergie (z.B. Seewinkel im Burgenland) zu den Speicherkraftwerken in Westösterreich zu bringen. Der 380kV-Ring in Österreich wurde bereits in den 80er-Jahren des letzten Jahrhundert geplant und ab den 90er Jahren wurde mit dem Bau begonnen. Heute, ca. 30 Jahre später, ist dieser für eine Ausfallssicherheit und Redundanz sehr Wichtige Ring immer noch nicht fertig. Die Fertigstellung des letzten Teilstückes zwischen Kaprun und Salzburg scheitert immer noch an Bürgerprotesten. Siehe auch: Salzburgleitung: APG beginnt mit dem Bau
  • Infrastruktur nicht auf Klimawandel vorbereitet: Der Klimawandel hat verheerende Folgen für die Sicherheit der europäischen Stromnetze. Sowohl thermische als auch Atomkraftwerke benötigen Flusswasser zum Kühlen. Je wärmer das Flusswasser, desto geringer die Kühlleistung. Viele Flüsse werden von Gletschern gespeist. Die Gletscher schwinden zusehends und deshalb kommt während der Hitzeperioden zu wenig oder gar kein Wasser mehr nach. Dadurch wird die Situation erheblich verschärft.

Rotor

  • Abbau der Momentanreserve
    Der Abbau von konventionellen Kraftwerken und von Kernkraftwerken führt zum Abbau der Momentanreserve ohne dass dafür Ersatz in Sicht ist. Das steigert die Fragilität des Stromnetzes in fortschreitendem Maße. Die bewegten Drehmassen der Synchrongeneratoren in Kraftwerken enthalten durch die Drehung eine mechanische Energie. Daher wirken diese wie ein Energiepuffer. Dieser Puffer wirkt instantan (also sofort und ohne weitere Maßnahmen) und gleicht Schwankungen durch große Erzeugungsleistungs- oder Lastveränderungen  so lange aus, bis die fehlende Leistung durch die Wirkung der Primärregelung ersetzt werden kann. Die Frequenz ist bei Synchrongeneratoren übereinstimmend mit der Drehzahl. Damit ist die Frequenz des erzeugten Wechselstromes die Kenngröße für die Leistungs-Frequenz-Regelung. Der Unterschied von der gemessenen Frequenz zur Sollfrequenz (50 Hz im europäischen Stromsystem) ist der Maßstab für die Primärregelung, die so rasch wie möglich den Abfall der Drehzahl durch zusätzliche Energieeinspeisung (positive Regelenergie) stoppen soll. Die gesamte Regelung ist demnach ein komplexer Vorgang, der nur im Einklang mit den Naturgesetzen beherrscht werden kann. „Flexibilität“ reicht dafür nicht! Das Thema „Stabilität darf im Übrigen nicht nur auf Energiemangelsituationen beschränkt werden. Auch Energieüberschuss muss in gleicher Weise beherrscht werden. Immer ist die Frequenz der Dreh- und Angelpunkt.

    Damit kommt der Momentanreserve eine ganz besondere und vor allem unverzichte Bedeutung für die Systemsicherheit des europäischen Stromversorgungssystems zu.



    Siehe YouToube-Video: Blackout am 15.01.2020 in Deutschland.
    Blackout in Deutschland
  • Infrastruktur nicht auf Klimawandel vorbereitet: Der Klimawandel hat verheerende Folgen für die Sicherheit der europäischen Stromnetze. Sowohl thermische als auch Atomkraftwerke benötigen Flusswasser zum Kühlen. Je wärmer das Flusswasser, desto geringer die Kühlleistung. Viele Flüsse werden von Gletschern gespeist. Die Gletscher schwinden zusehends und deshalb kommt während der Hitzeperioden zu wenig oder gar kein Wasser mehr nach. Dadurch wird die Situation erheblich verschärft.
  • Anzahl der Noteingriffe steigt enorm
    Die zur Aufrechterhaltung der Netzsicherheit und Netzstabilität notwendigen ad-hoc-Eingriffe der Netzbetreiber haben deutlich zugenommen und ihre Anzahl engpassmanagementkostensteigt andauernd an. So waren in Österreich dafür 2011 noch 2 Millionen Euro erforderlich. 2017 waren es bereits 319 und 2018 346 Millionen Euro. Dabei geht es jedoch längst nicht nur um Kosten. Dahinter stecken erhebliche Eingriffe in den Netzbetrieb, um die Systemsicherheit aufrechterhalten zu können. 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.
  • Cyberangriffe
    Die Digitalisierung und Vernetzung unseres Stromnetzes steigt rasant und unaufhaltsam Tag für Tag. Die Anlagen und Infrastruktursysteme unseres Netzes wurden unter ganz anderen Voraussetzungen als sie heute vorherrschen errichtet. Einst autark laufende Kraftwerke sind heute stark mit anderen Anlagen vernetzt. Die Sicherheitsvorkehrungen können mit dem Tempo der Vernetzung jedoch nicht mithalten. Das Sicherheitsdesign vieler Anlagen ist schlicht und einfach veraltet.
  • Falsch verstandene Sicherheit
    Die immer noch abnehmende durchschnittliche Nichtverfügbarkeit des Stromes (SAIDI-Wert) verstellt den Blick auf die sich anbahnenden Schwierigkeiten.
  • Der Markt ist wichtiger als die Versorgungssicherheit
    Die Energiehandelstätigkeiten nehmen auf die Begrenztheit des Netzes keinerlei Rücksicht und daraus entstehende Probleme werden über die Netzbetreiber den Energienutzern aufgebürdet. Der Markt ist offenbar wichtiger als die Versorgungssicherheit und physikalische Grenzen.
  • Ignorieren der physikalisch bestimmte Wirklichkeit
    Di    e staatlichen Eingriffe durch Gesetzgebungen, besonders auch durch Subventionen und durch “Schutzmaßnahmen” für Investoren verzerren den Markt und belasten Netzbetreiber wie auch Netznutzer. Gesetzgeberische 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.
  • Alleingänge der Länder
    Alleingeänge, besonders von Deutschland, stören das gesamteuropäische Stromnetz, den Energiehandel darin und erzeugen Kostenverschiebungen, welche selbst Pumpspeicherwerke unwirtschaftlich werden lassen.

Das sind nur einige der Punkte, die unser Netz immer instabiler machen. Einzelne Störungen werden in der Regel zeitgerecht erkannt und man kann entgegensteuern. Treffen jedoch mehrere Störungen aufeinander, kann dies zu einen nicht mehr zu stoppenden Dominoeffekt führen, welcher das Netz bis zum kippen bringt. Diese pränzlichen Situationen häufen sich in den letzten Jahren enorm. 2017 musste in Österreich an 301 Tagen stabilisierend eingegriffen werden und die Kosten hierfür haben sich um mehr als das 170-fache, von 2 Mio. Euri im Jahr 2011 auf 346 Mio. Euro im Jahr 2018 gesteigert.

Ob man jetzt an den viel zitierten Blackout glaubt oder nicht, ist jedem selbst überlassen. Es geht bei dem Thema Blackout jedoch nicht um glauben, sondern ausschließlich darum ob man technische und physikalische Fakten und Grundgesetze akzeptiert oder nicht.

Da man als Bürger, auch wenn man die Gefahr erkennt, nicht wirklich viel gegen die derzeitige Situation tun kann, zählt im Grunde für den Einzelnen nicht das "Ob" und das "Wann" das Ereignis eintritt, sondern nur die Fähigkeit sich in einer Krise möglichst lange und ohne fremde Hilfe, selbst versorgen zu können.