Sonntag, 24. August 2014

Blackout gefällig?

Im Zusammenspiel der Kraftwerke, Stromnetze und Verbraucher sind regionale oder auch weiträumige Stromausfälle nicht auszuschließen. In Deutschland waren Blackouts in der Vergangenheit relativ selten; jeden Bürger trafen sie etwa eine Viertelstunde pro Jahr. Das wird in der Zukunft nicht so bleiben. Wegen der Einspeisung der volatilen Sonnen- und Windenergie werden die Stromnetze zwangsläufig immer instabiler, und Zusammenbrüche des Stromnetzes werden nicht ausbleiben. Schon jetzt sind fast tausend mal so viele korrigierende Eingriffe der Leitstellen pro Jahr erforderlich, als es vor der Ausrufung der Energiewende  im Jahr 2011 der Fall war. Das ist vergleichbar mit dem Autoverkehr: wer den Sicherheitsabstand beim Autofahren permanent nicht einhält, für den erhöht sich unweigerlich das Risiko eines Auffahrunfalls.

Münsterland als Vorbote

Der letzte größere Blackout in Deutschland geschah am 28. November 2005 im Münsterland. Ein heftiger Schneefall brach über diese Gegend herein, der nasse Schnee klebte an den Stromleitungen und Masten, bis diese schließlich unter diesem Gewicht zusammenkrachten. In der Folge knickten weitere Masten unter der Schneelast, sodass ein großer Landstrich mit 250.000 Bewohnern ohne Strom war. Der Verkehr kam sofort zum Erliegen, aber auch die vielen Kühe dieser ländlichen Gegend konnten nicht zur gewohnten Zeit gemolken werden, was einen besonderen Stress für diese Tiere bedeutete. Das Technische Hilfswerk musste mit Notstromaggregaten ausrücken, um die Melkmaschinen in Gang zu setzen.

Wegen der umfangreichen Störungen im Verteilnetz, dauerte es über eine Woche, bis die Gegend wieder vollständig mit Strom versorgt werden konnte. Für Deutschland war ein so langer Stromausfall über lange Zeit eine Ausnahme. Der Schaden hielt sich jedoch in Grenzen, weil viel nachbarschaftliche Hilfe gewährt wurde und die umliegenden größeren Städte von diesem Blackout verschont blieben.

Planspiele der Bundesregierung

Der Münsteraner Blackout war für die Bundesregierung der Anlass, ein Expertengremium darüber beraten zu lassen, was so alles bei einem wirklich großräumigen Stromausfall passieren könnte.
Im Folgenden werden die Erkenntnisse dieser Fachleute stichpunktartig zusammengefasst:

- Die Festnetztelefone fallen sofort aus, die Mobiltelefone einige Tage später.
- Fernseher und Radio fallen sofort aus, sofern nicht batteriebetrieben.
- Alle Internetverbindungen sind gestört, weil die Router ausfallen.
- Der Schienenverkehr bricht sofort zusammen; Passagiere müssen aus Tunnels geborgen werden.
- Die Schranken der Tiefgaragen blockieren.
- Die Tankstellen fallen aus, da Pumpen nicht betriebsbereit.
- Alle Fahrstühle und Rolltreppen kommen abrupt zum Stillstand.
- Die gesamte Beleuchtung einschließlich der nächtlichen Straßenlaternen fällt aus.
- Alle Heizungen und Klimaanlagen fallen aus.
- Alle Industrie- und Handwerksbetriebe müssen die Arbeit einstellen.
- Das Trinkwasser fällt aus, weil die Pumpen ohne Strom sind.
- Die Abwasseranlage- und Toiletten funktionieren nicht mehr.
- Milchvieh, Schweine und Geflügel sind schon nach wenigen Stunden extrem gefährdet.
- Die Geschäfte müssen schließen, da Ladenkassen nicht funktionieren.
- Die Lebensmittelversorgung bricht mangels Nachschub zusammen.
- Die Bankfilialen bleiben geschlossen, da die Geldautomaten nicht funktionieren.
- In den Krankenhäusern kommen die OP- und Dialysestationen in große Schwierigkeiten.
- Die Polizei kann mangels Mobilität ihre Aufgaben nicht mehr erledigen.
- Die Kriminalität nimmt rasch zu.
- etc. etc. etc.

Die oben genannten Experten haben auch die volkswirtschaftlichen Kosten eines Blackouts berechnet. Sie kommen auf 10 Euro pro nicht gelieferter Kilowattstunde. Dazu ein Rechenbeispiel:
Nehmen wir an, im Spätherbst passiere in Deutschland flächendeckender Stromausfall. Zu dieser Jahreszeit würden etwa 70 Gigawatt, entsprechend 70 Millionen Kilowatt Leistung ausfallen. Dann gilt für 1Stunde Stromausfall folgende Rechnung: 70 Millionen kWh mal 10 Euro = 700 Millionen Euro. Für 10 Stunden wären wir bereits bei 7 Milliarden Euro angelangt; in einer knappen Woche bei 70 Milliarden Euro. Wahnsinnige volkswirtschaftliche Kosten!

Ursachen und deren Behebung

Sieht man von menschlichem Versagen ab, so können Blackouts vor allem als Folge eines Spannungskollapses passieren oder aus Netzüberlastung. Ersteres ist denkbar, wenn große Energiemengen über weite Entfernungen transportiert werden müssen. Dabei kann die Spannung auf unzulässig niedrige Werte fallen, sofern nicht ausreichend Blindleistung vorhanden ist. Das Absinken der Spannung lässt bei unverminderten Leistungsbedarf den Strom weiter ansteigen, was zu einer Spirale nach unten führt, falls nicht umgehend Verbraucher abgeschaltet werden. Die Überlastung kann eintreten, wenn beispielsweise im Norden Deutschlands viel Windstrom eingespeist wird, bei insgesamt niedrigem Verbrauch.

Nach einem Blackout - sofern keine Leitungsschäden vorhanden sind - gibt es meist noch Netzteile die unter Spannung stehen. An sie wird, Stück für Stück, das restliche Netz vorsichtig zugeschaltet. Sollte kein Netzabschnitt mehr unter Spannung stehen, so müssen Kraftwerke für eine schnelle Stromproduktion in Anspruch genommen werden. Häufig benutzt man "schwarzstartfähige" Kraftwerke, das sind Gasturbinen oder Wasserkraftwerke, die besondere Ausrüstungen dafür besitzen.

Bei der Restrukturierung eines Stromnetzes sind die regenerativen Erzeugungseinheiten, also Wind- und Sonnenstrom meist nicht hilfreich. Wegen ihrer volatilen Einspeisung liefern sie keinen kalkulierbaren Beitrag zum Netzaufbau. Das unkontrollierte Zuschalten von Erzeugungsleistung kann die Frequenz in einer instabilen Netzinsel erheblich beeinflussen. Wenn die dadurch verursachte Erhöhung der Frequenz die zulässigen Grenzen überschreitet, so resultieren daraus wieder unkontrollierbare Abschaltungen.

Und so weiter, und so fort.

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