Blackout real – Teil I: Was passiert im Fall eines großräumigen Stromausfalls

Ein großräumiger Stromausfall oder Blackout wird nach vorherrschender Meinung immer wahrscheinlicher, damit die Krisenvorsorge wichtiger. Gleichzeitig ist das Problembewußtsein sehr schwach ausgeprägt. In seinen zwei Teilen versucht dieser Beitrag dem gegenzusteuern. Teil I weist auf die physikalischen Grundlagen hin und beschreibt reale Erfahrungen mit Stromausfällen, garniert mit Informationen zum Blackout aus der Literatur und Risikoberichten. Teil II spiegelt hauptsächlich den Stand der Vorbereitung auf den Ernstfall sowie die Resonanz in den Medien wider und endet mit konkreten Empfehlungen zur Krisenvorsorge.

„Erfahren muss man stets, Erfahrung wird nie enden und endlich fehlt die Zeit, Erfahrenes anzuwenden.“ – Friedrich Rückert (1763-1835)

Unglückliche Einzelfälle

Paul Auster erzählt in seinem 2018 auf Deutsch erschienenen, knapp 1300 Seiten langen Roman „4 3 2 1“ ausführlich die Lebensgeschichte eines US-amerikanischen Jugendlichen und jungen Mannes, Archie Ferguson. Die Geschicht nimmt unterschiedliche Verläufe: von vier auf drei, auf zwei und schließlich auf eine Version, was der Buchtitel signalisiert. Als Zäsuren dienen jeweils Unglücksfälle: so wird Archie im Alter von dreizehn Jahren im Camp Paradise von einem herunterfallenden dicken Ast erschlagen. Kommt gerade 20jährig in London bei einem Verkehrsunfall ums Leben, weil er im Nebel beim Überqueren der Straße nach links statt nach rechts schaut. Oder stirbt als 24 Jähriger in Rochester beim Brand eines Hauses. Erst gegen Ende des Buches stellt sich heraus, dass Auster in der überlebenden Person seine eigene Geschichte erzählt, angereichert mit fiktionalen Elementen.

Nun sind dies drei unglückliche Einzelfälle, sie passieren im realen Leben nicht alle allen gleichzeitig. Und selbst wenn sie sich hundertfach ereignen würden, die Auswirkungen – einmal abgesehen vom tragischen Tod – wären beherrschbar.

Gewaltigere Dimensionen

Gänzlich anders sieht es aus bei durch Unwetter oder Erdbeben verursachten Naturkatastrophen, noch gewaltigere Dimensionen besitzt ein großräumiger Stromausfall. Hier sind ein unbeschreibliches Chaos und die heillose Überforderung der Hilfskräfte quasi vorprogrammiert.

Denn bei dem sogenannten Blackout kommen die für uns alltäglichen, selbstverständlichen Abläufe sehr schnell zum Erliegen. Der Straßenverkehr wird durch den Ausfall von Ampelanlagen und Verkehrsleitsystemen erheblich gestört. Tankstellen können keine Kraftstoffe mehr verkaufen, da der Strom zum Betreiben der Pumpen fehlt. Schiebetüren, Registrierkassen, Warenkühlung und elektronische Zahlungssysteme von Supermärkten und Discountern funktionieren nicht mehr. Neue Ware bleibt infolge der Beeinträchtigung der EDV-gestützten Logistik gänzlich aus. Hält dies länger an – realistische Szenarien gehen von einer bis zu zwei Wochen aus –, kann es zu gewaltsamen Plünderungen der noch vorhandenen Waren in den Geschäften kommen.

„Wir rennen unbekümmert in den Abgrund, nachdem wir irgend etwas vor uns hingestellt haben, das uns hindern soll, ihn zu sehen.“ – Blaise Pascal (1623-1662)

Um den Ablauf eines großräumigen Stromausfalles richtig zu begreifen, lohnt es, sich mit den physikalischen Gesetzmäßigkeiten zu beschäftigen, die zum Auslöser werden können. Dies leistet sehr anschaulich und von jedermann nachvollziehbar Peter Heller in seinem Beitrag „Die Energiewende scheitert an der Physik“ (deshalb ist sein Gedankengang hier auch vollständig wiedergegeben).

Das Gleichnis vom Teich

„Man stelle sich einen ungestörten Teich mit vollkommen glatter Oberfläche vor. In diesen werfe man jetzt vom Ufer aus einen Stein. Es ist zu beobachten, wie sich vom Punkt des Aufpralls aus Wasserwellen ringförmig in alle Richtungen ausbreiten. Schwimmt ein Stück Holz im Wasser, kann man gleichzeitig erkennen, dass dieses in Wahrheit nicht vom Fleck kommt. Es tanzt nur auf und ab. Genau wie die Wassermoleküle. Diese schwingen senkrecht zur sich ausbreitenden Welle nach oben und unten, strömen aber nicht in Richtung Ufer. Die Welle transportiert nur die Bewegungsenergie, die der Aufprall des Steins auf das Wasser übertragen hat, nicht aber die Wasserteilchen selbst.

Das ist eine gute Analogie für unser Stromnetz. Der Stein, der auf das Wasser prallt, entspricht dem Stromerzeuger. Nach einer Weile ebbt die Welle ab, die Wasseroberfläche liegt wieder ruhig und spiegelglatt da. Durch die Reibung der Wassermoleküle aneinander, mit dem Grund und dem Ufer, wurde die Energie der Welle aufgezehrt. Dies entspricht der Entnahme von Energie aus dem Stromnetz durch Verbrauch und Übertragungsverluste. Es ist ein weiterer Stein ins Wasser zu werfen, um wieder eine neue Welle (neue elektrische Energie) zu produzieren.

Nun sind nicht nur die technischen Systeme der Übertragungsnetze, sondern auch die verbrauchenden Geräte in Haushalten und Betrieben auf bestimmte Eigenschaften des erzeugten elektrischen Feldes angewiesen. Gemeint sind beispielsweise Netzspannung und Netzfrequenz. Sonst funktioniert unsere Technik nicht und geht möglicherweise sogar kaputt. Natürlich kann man diese Eigenschaften beliebig ändern (auch wenn wir dann im Ernstfall alle neue Geräte kaufen müssten), aber ganz unabhängig davon, wie man sie definiert, müssen sie überall im Netz in bestimmten Grenzen gleich sein. Anders geht es nicht. Man könnte auch sagen, die Wellenstruktur auf der Wasseroberfläche darf nur in gewissen Grenzen variieren. In der Analogie sind daher passende Steine in passenden Abständen mit passender Kraft auf den passenden Punkt zu werfen. Das macht am besten eine Maschine, die aus Rohstoffen die benötigten Steine erstellt und diese dann auch dem Teich hinzufügt. Ein Kraftwerk eben. Das ist technisch durchaus nicht trivial. Schließlich schwankt der Verbrauch. Mal wird mehr elektrische Energie dem Netz entnommen, mal weniger. Entsprechend müssen mal mehr Steine in kürzeren, mal weniger in längeren Abständen die Teichoberfläche treffen. Das ist, was unser konventionelles System leistet – oder jedenfalls bis vor der Energiewende leisten konnte.

Es ist übrigens auch unwichtig, ob man sagt, die Anzahl und Größe der Steine müsse sich nach dem Bedarf richten, wie das bisher der Fall ist. Oder ob man sagt, man müsse seinen Bedarf an den vorhandenen Steinen ausrichten, wie das die Bundesregierung („Smart Grid“) gerne möchte. Immer ist dem System so viel Energie hinzuzufügen, wie entnommen wird, damit es einen stabilen Zustand beibehält, damit – in der Metapher – das Wellenmuster auf der Teichoberfläche immer gleich aussieht.

Nun kommt die Bundesregierung und macht die Energiewende. Sie bezahlt jetzt Leute dafür, dass diese völlig willkürlich völlig unterschiedliche Steine zusätzlich in den Teich werfen. Und sie bezahlt diese mit dem Geld der Stromkunden. Mal stehen diese Leute untätig neben dem Teich und schauen zu, wie fein abgestimmt Steine ins Wasser fallen, um das Wellenmuster zu bewahren. Mal kippen diese Leute … eimerweise Steine hinzu, und bringen das ganze System aus dem Takt. Man kann noch nicht einmal vorhersagen, wann sie welches Verhalten an den Tag legen.“

Soweit Peter Heller (der gesamte Text findet sich unter www.science-skeptical.de, aufgerufen am 2.10.2019; Seite allerdings zur Zeit im Wartungsmodus).

Das letzte Wort hat die Physik

Also, die Physik gibt eindeutig vor, dass sich in einem Wechselstromnetz verbunden mit der Notwendigkeit relativ konstanter Frequenz (Norm-Frequenz in Deutschland ist 50 Hertz), Energieentnahme und Energiezufuhr stets, d.h. zu jedem Zeitpunkt ausgleichen müssen. Nur dann bleibt es stabil. Hinzu kommt, dass man elektrischen Strom nicht speichern kann, sondern hier eine Energiespeicherung erst nach Umwandlung in andere Energieformen möglich ist. So über kostspielige, mit Energieverlusten verbundene Umwege. Indem man z.B. mit nicht benötigtem Strom Wasser den Berg hinauf pumpt, um es bei Bedarf durch Rohrleitungen und Turbinen-Generatoreinheiten wieder ins Tal zu leiten (daher Pumpspeicherkraftwerk) und so elektrische Energie gewinnt.

Aus drei Gründen stiftet die Energiegewinnung aus Sonne und Wind in Deutschland nur bedingt Nutzen:

Zum einen ist sie nicht in der Lage die plan-, steuer- und verfügbare Stromerzeugung aus konventionellen Kohle-, Gas-, und Kernkraftwerken zu ersetzen. Daher: Wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, müssen diese sogenannten verlässlichen Kraftwerke zur Stabilisierung des Stromnetzes weiterhin bereitstehen. Es müssen also Kraftwerkskapazitäten doppelt vorgehalten werden. Auch im Falle einer Störung durch Leitungs- oder Kraftwerksausfall können nur bereits in Betrieb befindliche Kern- oder Kohlekraftwerke innerhalb weniger Sekunden die Leistung bereitstellen, die benötigt wird, um den Blackout zu verhindern.

Zum anderen gibt es bei uns bei der Energie keinen Engpass und keine gänzlich unerschlossenen Landstriche, im Gegensatz zu Ländern wie China oder Indien mit großem Nachholbedarf und „Entwicklungshunger“.

Aber wir haben, drittens, immer noch das Problem, dass für die massive weitere Integration von regenerativer Stromerzeugung auf Basis von Sonne und Wind die geeigneten Stromnetze fehlen oder vorhandene erst entsprechend ertüchtigt werden müssen: Sowohl die Übertragungsnetzbetreiber (50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW) als auch die vier größten Energieversorger (RWE, EnBW, E.ON und Vattenfall Europe – wobei hier durch verschiedene Beteiligungen von Tochterfirmen Bewegung in den Markt gekommen ist) und die vielen hundert Stadtwerke mit ihren Verteilnetzen müssen kräftig investieren.

Domino- und Kaskadeneffekte

Interdependenzen, d.h. Abhängigkeiten zwischen einzelnen Sektoren oder Branchen, verstärken das Risiko von Ausfällen. So können Domino- oder sogar Kaskadeneffekte auftreten. Extrem starke Interdependenzen weisen die Stromversorgung sowie Informations- und Telekommunikationssysteme auf. Sind diese betroffen, werden auch andere Sektoren/Branchen wie beispielsweise die Wasser- und Nahrungsmittelversorgung oder das Gesundheitswesen zwangsläufig in Mitleidenschaft gezogen (siehe hierzu die sehr informative, vom Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) gemeinsam mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) betriebene Internetplattform zum Schutz kritischer Infrastrukturen (z.B. Wasserwerken) – hier www.kritis.bund.de).

„Wer sich auf das Schlimmste gefasst macht, überwindet die Angst davor und kann wieder klar denken.“ – Andrew Carnegie (1835-1919)

Der Blackout im Roman

Mit dem Roman „Blackout – Morgen ist es zu spät“ von Marc Elsberg aus 2012 – 800 Seiten und über einer Million verkaufte Exemplare – ist das Thema in der Variante eines Terroranschlags schon früh auch in der Unterhaltungsliteratur angekommen. Er beschreibt wie eine international zusammengesetzte Gruppe von Terroristen im Jahre 2012 zunächst Europa von Istanbul aus und dann auch den USA von Mexiko aus den Strom abdreht. Computer-Hacker haben schon beim Jahrtausendwechsel mit speziellen Schadprogrammen den Grundstock dafür gelegt, zum Zeitpunkt des Angriffs kommen diverse Anschläge auf Strommasten und kritische Infrastrukturen hinzu. Die Kommandozentrale der Terroristen zielt darauf ab, unhaltbare Zustände in der westlichen Welt herbeizuführen, um bei einer Neuordnung der Gesellschaften den Kapitalismus zu überwinden. 

Die Folgen des Stromausfalls und die Rettungsversuche werden detailliert beschrieben. Die sprunghafte Handlung führt über die europäischen Hauptstädte und diverse Wohn- und Arbeitsorte der involvierten Personen vor und zurück. Mailand ist dabei als Wohnort der Hauptperson, Piero Manzano, Ausgangs- und Endpunkt. Zum Schluss werden die Terroristen überwältigt und das Leben gerät wieder in geordnete Bahnen, die Opfer des 23tägigen Ringens sind Legion. Im Nachwort zur Taschenbuchausgabe seines Romans schreibt Marc Elsberg, dass seine Fantasie mehrmals von der Realität eingeholt worden sei und dass Experten aus der IT- und Energie-Branche sowie dem Katastrophenschutz zwar bereitwillig Auskunft gaben, aber niemand namentlich genannt werden wollte.

Blackouts im wirklichen Leben

Keine Fiktion wie im Roman, sondern die Realität spiegeln Beschreibungen aus den Medien über Stromausfälle/Blackouts im In- und Ausland wider. Sehr aufschlussreich hierzu ist ein Interview der Deutschen Welle (DW) mit dem Blackout-Experten Thomas Leitert (hier auf dw.com), der auch darauf verweist, dass ein massiver Stromausfall nicht an deutschen Grenzen halt machen würde. Zu den Risiken durch Cyberangriffe oder terroristische Angriffe auf die Stromversorgung merkt er an, dass es solche Vorfälle auch hier in Deutschland gibt, die aber in der Öffentlichkeit nicht kommuniziert werden.

Ukraine

„Das beste Beispiel gab es vor zwei, drei Jahren in der Ukraine und im Konflikt mit Russland. Dort wurde versucht – von wem auch immer –, die Krim vom Stromnetz zu trennen, indem man einfach eine Übertragungsleitung gesprengt hat. Damit waren die Krim und 1,2 Millionen Menschen zwei Wochen lang stromlos. Die Gegenseite, das waren die Russen, haben sich dann kurz vor Weihnachten gerächt und mit einem Cyberangriff dafür gesorgt, dass in der Ukraine flächendeckend der Strom ausfiel. Ein paar hunderttausend Menschen waren mehrere Tage lang vom Stromnetz getrennt.“ So Thomas Leitert.

Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen

Der größte Stromausfall in unserer Geschichte ereignete sich demzufolge im November 2005 als rund 80 Strommasten unter der Last von Schneemassen zusammenbrachen. In Teilen Nordrhein-Westfalens und Niedersachsens waren mehr als 250.000 Menschen teilweise bis zu fünf Tage lang von der Stromversorgung abgeschnitten.

Südostküste der USA

Mitte Oktober 2018 wütete der schwere Hurrikan „Michael“ an der Südostküste der USA. Bis Freitagabend (Ortszeit) waren Berichten mehrerer US-Medien zufolge mindestens 17 Todesfälle durch den Sturm und seine Folgen bekannt, wobei teilweise noch höhere Zahlen genannt wurden. Hunderttausende Menschen waren weiter ohne Strom.

Berlin

Am Dienstag, den 19. Februar 2019, gegen 14:10 Uhr schneidet ein Blackout zehntausende Berliner von der Stromversorgung ab. Viele Straßenzüge im Südosten der Hauptstadt sind folglich ohne Strom, Heizung und Licht, rund 27.000 Haushalte und 2000 Gewerbebetriebe davon betroffen. Laternen und Ampeln fallen aus, Straßenbahnen fahren nicht. Polizeiwagen sind in dem Blackout-Gebiet verstärkt auf Streife. Erst am Mittwochabend gehen laut Feuerwehr in Berlin-Köpenick die ersten Wohnungen wieder ans Stromnetz. Ursächlich war eine Bohrung auf einer Baustelle an der Salvador-Allende-Brücke, bei der sowohl die Hauptleitung, als auch die Ersatzleitung beschädigt wurden.

Venezuela

Am 8. März 2019, gegen 9 Uhr, wird auf tagesschau.de die Meldung verbreitet: „Weite Teile Venezuelas ohne Strom – Verdacht auf Sabotage“. Seit mehreren Stunden sei der Strom ausgefallen, Grund eine Havarie am Guri-Stausee, dem Wasserkraftwerk, das 70 Prozent der Energie des südamerikanischen Landes liefert. In der Hauptstadt Caracas und in 22 der insgesamt 23 Bundesstaaten sei die Elektrizitätsversorgung zusammengebrochen. Weil die U-Bahn und zahlreiche Ampeln ausfielen gab es in Caracas ein Verkehrschaos und ebenfalls Probleme am Hauptstadtflughafen Simón Bolívar. Viele Bewohner der Stadt versuchten vor Einbruch der Dunkelheit zu Fuß nach Hause zu kommen. Aufgrund des Tage andauernden massiven Stromausfalls sind nach Angaben einer Nichtregierungsorganisation vom 15. März 15 Dialyse-Patienten gestorben.

Zukunftsszenario des Weltwirtschaftsforums

Fast wie fiktive Erzählliteratur wiederum mutet, zumindest in Teilen, der Risikobericht 2019 des Weltwirtschaftsforums (WEF) an, veröffentlicht im Vorfeld des Jahrestreffens in Davos/Schweiz. Darin werden als theoretische Szenarien Zukunftsschocks beschrieben, u.a. die Klimamanipulation zur Schwächung des Gegners – sogenannte Wetterkriege –, ein Ende der Wasserversorgung in Großstädten sowie die absichtliche Unterbrechung der Nahrungsversorgung. Und, versehen mit einem Schuss Panik, das Zeitalter der Unsicherheit ausgerufen.

Sehr aussagekräftig ist das Schaubild zu 30 globalen Risiken auf der Grundlage einer vom 6. September bis 22. Oktober 2018 durchgeführten Experten-Befragung. Über die Wahrscheinlichkeit des Eintretens (X-Achse bis 4,5) und die Auswirkungen/Folgen (Y-Achse bis 4,0) werden die neun wahrscheinlichsten (>3,41) und zugleich gravierendsten (>3,46) Ereignisse definiert. Das sind 1. Wetterextreme, 2. Versagen beim Klimaschutz und der Anpassung an den Klimawandel, 3. Naturkatastrophen, 4. Frischwassermangel, 5. großangelegte Cyber-Angriffe, 6. Verlust an Artenvielfalt und Zusammenbruch des Ökosystems, 7. menschengemachte Umweltschäden und Katastrophen, 8. zwischenstaatliche Konflikte, auch militärischer Art, 9. massenhafte Wanderungsbewegungen aufgrund von Konflikten, Katastrophen, Umwelt- oder wirtschaftlichen Gründen.

Diese neun globalen Risiken finden sich alle zur Gänze im oberen rechten Teil des Schaubilds (Figure I: The Global Risks Landscape 2019, S. 5). Der gesamte Risikobericht des WEF kann einfach als PDF heruntergeladen werden: weforum.org.

Fortsetzung folgt

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