Blackout Gefahren

Neben der Energiewende und der dadurch bedingten Abschaltung der AKWs und Kohlekraftwerke gibt es eine Fülle an weiteren möglichen Auslösern für einen Blackout.

Extremwetter

• Starkregen
• Sturm
• Hochwasser
• Wasserknappheit durch heiße Sommer
• Eisregen
• plötzlicher Wintereinbruch

Unser Stromnetz ist auf Grund der Überlandleitungen und der Umspannungswerke die der Witterung jederzeit ausgesetzt sind, sehr verletzlich.

Erdbeben

Ein wenig beachtetes Risiko sind Erdbeben. Im Jahr 2021 gab es alleine in Deutschland mehrere Hundert Erdbeben. Insofern kein so unwahrscheinliches Ereignis. Und wegen des europäischen Verbundnetzes, sind für unsere Stromversorgung natürlich auch Erdbeben in den anderen europäischen Ländern durchaus von Bedeutung.

Sonnenwinde

Als Sonnenwind wird ein koronaler Massenauswurf der Sonne (Eruptionen auf der Sonne) genannt Dabei werden große Mengen an elektrisch geladenem Plasma ins Weltall geschleudert. Treffen sie auf die Erde, verändern sie das Magnetfeld und induzieren Spannungen z. B. in die langen Überseekabel, die weltweit verlegt sind. Die Folge sind Kurzschlüsse und Brände im Stromnetz und ggfs. ein elektromagnetischen Puls EMP, der die Elektronik elektrischer Geräte zerstört.

Vor 150 Jahren, 1859 ereignete sich der letzte große Sonnensturm (Carrington-Ereignis) der das Telegraphennetz massiv beschädigte. Zu der Zeit gab es kaum elektrische Geräte, weshalb der Schaden sehr gering war. Man mag sich gar nicht ausdenken, welche Konsequenzen ein solches Ereignis heute hätte. Experten rechnen alle 100 Jahre mit einem solchen Ereignis, 2012 war es fast passiert.

Stromhandel

Strom wird grundsätzlich wie jede andere Ware an der Börse gehandelt, der sog. Strombörse oder direkt zwischen Erzeuger und Großverbraucher gehandelt. Das Besondere an diesem Handel ist allerdings die Tatsache, dass nicht mit dem physisch vorhandenen Produkt gehandelt wird, sondern mit dem erwarteten Bedarf dem sogenannten Lastgang. Für Großverbraucher wird dieser Lastgang ermittelt und daraus Prognosen für den Verbrauch und damit den Strombedarf erstellt.

Der größte Marktplatz Europas für den Handel mit Strom ist die Strombörse European Energy Exchange (EEX) in Leipzig und die Pariser EPEX

Gehandelt wird an der Börse nur zu einem Bruchteil der Strom, der am gleichen oder nächsten Tag aus der Steckdose kommt. Der überwiegende Teil ist Strom, der erst in Zukunft produziert und verbraucht werden soll. Dort kaufen große Energieversorger und Einkaufsgemeinschaften im Auftrag kleinerer Stadtwerke einen Großteil der Energie ein, die ihre Kunden benötigen. Sie kaufen über diesen Terminmarkt, um die Preise für Ihre Kunden dadurch abzusichern.

Das hat Vorteile für die Langzeitplanung bezüglich der Kosten, aber den Nachteil, dass die Prognose über den zu erwartenden Bedarf hoffentlich stimmt. Bezeichnet wird dies als Terminhandel. Die Laufzeiten liegen dabei zwischen einer Woche und mehreren Jahren.

Der Regelenergiemarkt

Zum Ausgleich unvorhergesehener kurzfristiger Schwankungen im Stromnetz durch Abschaltung großer Verbraucher, durch Wetterereignisse oder Störungen, wird Regelenergie benötigt. Sie soll verhindern, dass Netze überlastet werden und es zum Stromausfall oder Blackout kommt. Zur Sicherstellung der Netzstabilität schreiben die Übertragungsnetzbetreiber auf dem separaten Regelleistungsmarkt, die Strommenge aus, die sie zum jeweiligen Zeitpunkt benötigen könnten. Anbieter von Regelenergie sind vor allem die alten Stromproduzenten (AKWs, Kohlekraftwerke, Steinkohlekraftwerke und Gaskraftwerke). Diese greifen auf die Regelenergieverträge operativ nur in dem Umfang zurück, der notwendig ist, um das Netz zu niedrigsten Kosten stabil zu halten.

Kurzfristiger Stromhandel auf dem Spotmarkt

Weil der Großteil der Energie auf dem Terminmarkt auf Grund von Prognosen gekauft wurde, kommt es zu der Situation, dass Strommengen fehlen oder Strommengen da sind die nicht benötigt werden.

Der Spotmarkt gliedert sich in zwei Teilmärkte, den Day-Ahead- und den Intraday-Markt.

Auf dem Day-Ahead-Markt werden täglich Strom-Auktionen für jede Stunde des Folgetags durchgeführt. Die Gebote müssen bis mittags bei der Börse eingegangen sein. Dann werden aus den Schnittpunkten der sortierten Kauf- und Verkaufsgebote die Marktpreise für die verschiedenen Zeitintervalle des Folgetags bestimmt.

Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien und deren schwankender Stromerzeugung ergab sich der Bedarf für einen noch kurzfristigeren Handel. Der kontinuierliche Intraday-Markt wurde geschaffen, um den Stromverkauf aus den regenerativen Erzeugungsanlagen den sich ständig ändernden Wind- und Photovoltaik-Prognosen anzupassen. Ein gutes Beispiel wie schwierig es mit Prognosen bei den erneuerbaren Energien ist, war das Jahr 2021. Entgegen den Prognosen lagen die Erträge sowohl bei Wind- aber auch bei Sonnenstrom unter den Prognosen. Der Strom für Stunden und Viertelstunden wird bis kurz vor Lieferbeginn gehandelt. Hier werden rund um die Uhr kurzfristige Überschüsse verkauft und Engpässe kompensiert. Geschäftsabschlüsse sind bis 5 Minuten vor dem Lieferbeginn möglich.

Und gerade dieser Spotmarkt ist der Grund für Marktmanipulationen. Dazu muss man wissen, dass zwar die Netzbetreiber ein Interesse an der Stabilität des Stromnetzes haben, die Händler am Spotmarkt jedoch nur an der Gewinnmaximierung. So kommt es zu der Situation, dass beim Kauf und Verkauf bis kurz vor dem Verbrauch bzw. Hochgehen des Netzes gewartet wird, bis der Handel zum Abschluss kommt. Das führt dann zum Beispiel zu der aberwitzigen Situation, dass wir am Tag unseren überschüssigen Windstrom nach Frankreich abgeben und dafür bezahlen und in der Nacht Atomstrom aus Frankreich beziehen und wieder dafür bezahlen.

Es wäre zudem naiv zu glauben, dass der Strommarkt der Einzige wäre, der nicht zum Vorteil einiger weniger genutzt und manipuliert werden kann. Durch die Privatisierung und Aufsplittung von der Erzeugung, Netzbetrieb, Handel und Verbraucher sind Gruppen entstanden die völlig unterschiedlichen Interessen haben. Und dazu kommt dann noch die Politik, die durch ihre Entscheidungen was eine gute Energieerzeugung ist und was eine schlechte massiv Einfluss auf einzelne Markteilnehmer nimmt.

Cyberangriffe

Zum Jahresende 2021 hat das BSI, das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnologie die Gefahr für Cyberangriffe auf die Stufe rot erhöht. Dies ist die höchste Warnstufe, die diese Behörde ausrufen kann!

Neben Sicherheitslücken in Softwarepaketen sind sogenannte Ransomware Angriffe fast schon an der Tagesordnung.

Es gibt dazu aus unterschiedlichen Quellen ein schönes Sprichwort: „Die Realität ist: Es gibt zwei Arten von Unternehmen: Die, die gehackt wurden, und die, die es nur noch nicht wissen“. 

Cyberangriff auf Bestellung

Mittlerweile gibt es im Darknet einen richtigen Markt, auf dem man Viren kaufen kann. Weil sich mit Cybererpressung sehr viel Geld verdienen lässt, boomt dieser Markt. Die Computernetze der Unternehmen sind mittlerweile so groß, dass es immer irgendwo eine undichte Stelle gibt. Zudem kommt der Trend einer immer stärker vernetzten Welt durch IoT, Smarthome, Smartgrid, Smart Meter usw..

Wenn man die Presse allein im November und Dezember 2021 verfolgt hat, liest man von diversen erfolgreichen Cyberangriffen auf Stadtwerke, Firmen und Behörden. In Anbetracht dieser fragilen Sicherheit halt ich es auch hier nur für eine Frage der Zeit, bis das europäische Stromnetz erfolgreich gehackt wird, wie 2015 in der Ukraine das Netzwerk der Stromverwaltung gehackt und die Kontrolle der Hacker gebracht.  225.000 Kunden in 300 Städten waren betroffen.

Noch bedrohlicher ist ein Angriff auf einen zentralen Dienstleister wie in der Nacht vom 10. Auf den 11.  November 2021 geschehen. Die Kisters AG Dienstleiser für viele Institutionen der kritischen Infrastruktur.

Terror

Zu terroristischen Angriffen auf das europäische Stromnetz gibt es wenige Quellen. Ich gehe davon aus, dass es hier eine erhebliche Dunkelziffer an Anschlägen gibt, die aus politischen Abwägungen nicht an die Öffentlichkeit gelangen. Nachfolgend zwei Beispiele aus der jüngsten Vergangenheit in Europa die öffentlich wurden.

2020 wurde in der Schweiz im Waadtland ein Strommast einer 220 kV Überlandleitung von Swissgrid mittels einer Sprengung von unbekannten zu Fall gebracht. Ähnliche Anschläge wurden bereits in den 70er und 89er Jahren in der Schweiz verübt.

Am Münchner Ostbahnhof war in einer Baugrube am Freitagmorgen vor Pfingsten 2021 gegen 3:50 Uhr ein Feuer ausgebrochen. Dabei war eine unterirdische Stromtrasse in Brand geraten, die aufgrund der Bauarbeiten freiliegt.

Die Folgen hielt jedoch noch längere Zeit an: Circa 20.000 Haushalte waren mindesten den Vormittag ohne Strom, 20 Ampelanlagen fielen aus und das zentrale Straßenbahndepot der Stadt München war komplett stromlos, sodass die Bahnen das Depot nicht verlassen konnten. Zur Ermittlung der Brandursache war der Staatsschutz eingeschaltet worden.

menschliches Versagen

Jeder Mensch macht Fehler, also auch jeder der in einem Beruf arbeitet. Entweder ist das was er tut der Fehler, oder dass er eben eine Situation falsch einschätzt und etwas nicht tut.

Um die Folgen von Fehlern in kritischen Bereichen abzumildern, werden hier oft Checklisten eingesetzt, siehe z. B. bei der Vorbereitung eines Fluges. Obwohl die Piloten über das Wissen, die Erfahrung und die Routine verfügen, werden trotzdem Checklisten genutzt, damit auch ja nichts vergessen wird. Zudem wird im Simulator trainiert, um in kritischen Situationen die richtigen Entscheidungen zu treffen. Und trotzdem passieren menschliche Fehler.

technisches Versagen

Als technisches Versagen wird der Ausfall von Maschinen, Steuerungen, und Aggregaten definiert, die zum Betrieb der Anlage erforderlich sind.

Gründe sind z. B. der Kurzschluss eines Kondensators, das Durchbrennen eines Generators, der Defekt einer Festplatte im Computer. Alle technischen Bauteile und Maschinen unterliegen durch den Betrieb und der Lagerung einem Alterungsprozess. Mit zunehmendem Alter werden die Komponenten damit anfälliger für einen Defekt.

Um ungeplante Ausfälle zu vermeiden werden Maschinen und Anlagen von seriösen Betreibern regelmäßig gewartet und Verschleißteile ausgetauscht. Die Entscheidung ob und wann eine Maschine nicht mehr zu reparieren ist, obliegt dem Eigentümer. Der Austausch von Maschinen ist in der Regel eine große Investition, die sich das Unternehmen reiflich überlegen muss. Hat doch jede Investition einen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens für die sich der verantwortliche Manager vor den Aktionären verantworten muss.

Beispiele für eine versäumte Modernisierung der Anlagen finden wir Stand 2021 in Polen, wo ein veralteter Kraftwerkspark nicht mehr in der Lage ist, ausreichende Mengen an Strom zu liefern.

Komplexitätsversagen

Unser Stromnetz wurde einst konzipiert um den von wenigen großen Kraftwerken erzeugten Strom dorthin zu liefern, wo er gebraucht wird.

Früher gab es wenige Großkraftwerke die einfach berechen,- und steuerbar waren. Stand 2018 sind es ca. 1,7 Mio. Kraftwerke incl. der erneuerbaren Energien wie Wind, Wasser und Sonne.

Früher gab es eine zentrale Stromversorgung, heute ist die Stromversorgung zunehmend dezentrale. Daraus folgt, früher war eine einfache Steuerung und Regelung es Netzes möglich, heute wird dies immer komplexer und stößt an seine Grenzen. Nicht ohne Grund will der Gesetzgeber bei allen Verbrauchern Smartmeter, also intelligente Stromzähler einbauen lassen. Nur damit lässt sich das Netz zukünftig noch aufrecht erhalten.