Nach dem Lockdown ein Blackout?

Immer häufiger wird in den Medien von einem europaweiten Strom-, Infrastruktur- sowie Versorgungsausfall, berichtet. Was steckt dahinter? Ein Blick hinter die Kulissen soll etwas mehr Klarheit schaffen.

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© PantherMedia/Pirlik (YAYMicro)

Das Bundesheer warnte bereits im Jänner 2020 in der sicherheitspolitischen Jahresvorschau 2020 von einem sehr wahrscheinlichen Eintritt eines Blackouts binnen der nächsten fünf Jahre. Damals galten eine Pandemie oder ein Terroranschlag in Österreich noch als weniger wahrscheinlich als ein Blackout. Spätestens seit März 2020 sollte allen klar geworden sein, dass auch extrem seltene Ereignisse eintreten und unser bisheriges Wirtschafts- und Gesellschaftsleben in wenigen Tagen auf dem Kopf stellen können. Auch ein Blackout wäre ein solches Szenario, wo innerhalb weniger Stunden Europa zum Stillstand kommen würde. Deutlich rascher und chaotischer als bei der Corona-Pandemie.

Menschen neigen dazu, sich an den bisherigen Erfahrungen zu orientieren und im besten Fall aus Fehlern der Vergangenheit zu lernen. Das war bisher ein Erfolgsmodell, auch wenn Prävention häufig billiger als die Schadensbehebung gewesen wäre. Doch dieses Modell wird mit der steigenden Vernetzung und Komplexität immer gefährlicher. Denn wir unterschätzen dabei die potenziellen Kaskadeneffekte in komplexen Systemen. Die Blockade des Suez-Kanals hat einen kleinen Vorgeschmack darauf geliefert, wie kleine Ursachen zu gravierenden Auswirkungen führen können.

Die Truthahn-Metapher



In Europa – mit dem größten und verlässlichsten Stromversorgungssystem der Welt – gibt es keine Erfahrungen mit weitreichenden Störungen. Weder in der Energiewirtschaft noch in der Gesellschaft selbst. Daher macht sich auch eine Truthahn-Illusion breit: Ein Truthahn, der Tag für Tag von seinem Besitzer gefüttert wird, nimmt aufgrund seiner täglich positiven Erfahrungen (Fütterung und Pflege) an, dass es der Besitzer nur gut mit ihm meinen kann.
Ihm fehlt jedoch die wesentlichste Information, dass die Fürsorge nur einem Zweck dient: Am Tag vor Thanksgiving, bei dem die Truthähne traditionell geschlachtet werden, erlebt er eine fatale Überraschung. Diese Metapher wird in der Fachwelt gerne für sehr seltene Ereignissen, die jedoch mit enormen Auswirkungen verbunden sind, verwendet: sogenannten Extremereignissen („X-Events“). Dabei verwechseln wir gerne die Abwesenheit von Beweisen mit dem Beweis der Abwesenheit bzw. Nichtexistenz. Deshalb wird auch die Blackout-Gefahr in weiteren Teilen der Gesellschaft massiv unterschätzt.

Hinzu kommt unsere sehr hohe Versorgungssicherheit in allen Lebensbereichen. Egal, ob das die Strom-, Wasser-, Lebensmittel- oder Gesundheitsversorgung betrifft. Wir sind gewohnt, dass immer alles in bester Qualität zur Verfügung steht. Daher wurden viele Rückfallebenen reduziert – oft aus reinen betriebswirtschaftlichen Überlegungen oder Sorglosigkeit.
Gleichzeitig werden dadurch die Handlungskompetenzen, um mit weitreichenden Versorgungsstörungen umgehen zu können, unzureichend trainiert.

Just-in-time-Produktion und Logistik haben viele wirtschaftliche Vorteile. Bei größeren Störungen, wie wir das kürzlich im Rahmen der Corona-Krise, der Suez-Kanal Blockade oder der Stromausfälle in Texas erlebt haben, können jedoch rasch globale Schockwellen ausgelöst werden. Was würde daher passieren, wenn weite Teile Europas für zumindest mehrere Tage zu einem chaotischen Stillstand kommen würden? Wären wir darauf vorbereitet?

Kaum auszumalen. Daher neigen wir dazu, das Thema auszublenden und wie der Truthahn davon auszugehen, dass das schon nicht passieren wird. Und irgendjemand ist sicher dafür zuständig und wird sich auch darum kümmern, oder?

Die österreichischen und europäischen Netzbetreiber leisten jeden Tag hervorragende Arbeit, um dieses Worst-Case-Szenario zu verhindern. Doch wie die bisher zweitschwerste Großstörung am 8.1.2021 gezeigt hat, gibt es keine hundertprozentige Sicherheit. Schon gar nicht, wenn immer häufiger physikalische Grenzen und systemische Zusammenhänge missachtet werden, welche im zweiten Teil beleuchtet werden.

Am 8.1.2021 kam es zur bisher zweitschwersten Großstörung im europäischen Verbundsystem.

© Austrian Power Grid AG

Steigende Herausforderungen im europäischen Verbundsystem



Seit Jahren steigen die Herausforderungen für eine stabile Stromversorgung im europäischen Verbundsystem, was in der Öffentlichkeit kaum wahrgenommen wird. So sind etwa in Österreich die Kosten für das akute Engpassmanagement von zwei Millionen Euro 2011 auf 346 Millionen 2018 – dem bisherigen Höchstwert – gestiegen. Statt an zwei musste an 301 Tagen eingegriffen werden, um die Systemstabilität aufrechterhalten zu können.

Dafür ist eine Reihe von Veränderungen verantwortlich, die vorwiegend außerhalb Österreichs liegen. Auch wenn wir im Vergleich zu vielen anderen Ländern mit unseren Wasser- und Pumpspeicherkraftwerken eine hervorragende Ausgangslage haben, sitzen wir mit 36 anderen Ländern in einem gemeinsamen Boot. Wenn dieses untergeht, gehe auch wir unter und das ist leider vielen nicht bewusst.

Aktuell besonders entscheidend sind die Entwicklungen in Deutschland, wo bis Ende 2022 rund 20 GW an Atom- und Kohlekraftwerksleistung abgeschaltet werden sollen. Im Jänner 2021 mussten aber bereits nach wenigen Tagen Kohlekraftwerke, die für eine vorzeitige Stilllegung bestimmt waren, wieder reaktiviert und ans Netz genommen werden. Einige wurden nun sogar als systemkritisch eingestuft.

Deutschland setzt derzeit den zweiten vor dem ersten Schritt, indem systemrelevante Elemente entfernt werden, ohne gleichwertige Ersatzlösungen zur Verfügung zu haben. Man verlässt sich wie die Nachbarländer zunehmend häufiger auf Importkapazitäten, die aber meist zeitgleich benötigt werden. Besonders kritisch wirkt sich das bei der systemrelevanten Momentanreserve (= der rotierenden Masse der Generatoren) aus, da diese bisher kaum in den Sicherheitsbetrachtungen eingeflossen sind. Die unprofessionelle Vorgangsweise wurde auch vom deutschen Bundesrechnungshof kritisiert: „Die Annahmen des BMWi für die Bewertung der Dimension Versorgungssicherheit am Strommarkt sind zum Teil unrealistisch oder durch aktuelle politische und wirtschaftliche Entwicklungen überholt. Zur Bewertung der Dimension Versorgungssicherheit am Strommarkt hat das BMWi kein Szenario untersucht, in dem mehrere absehbare Risiken zusammentreffen, die die Versorgungssicherheit gefährden können.“

Dazu kommt die generelle Speicherproblematik, ohne welche die steigende Volatilität in der Erzeugung durch die neuen Erneuerbaren (PV und Wind) nicht beherrschbar ist. Dabei müssen mehrere Zeitdimensionen – von inhärent (Momentanreserve) bis saisonal – überbrückt werden können. In Deutschland gibt es derzeit eine Speicherkapazität von rund 40 GWh in Form von Pumpspeicherkraftwerken. In Österreich stehen hingegen rund 3.300 GWh zur Verfügung. Deutschland hat einen durchschnittlichen Tagesverbrauch von rund 1.500 GWh!

Zudem wurden in den vergangenen Jahren in vielen Ländern Kraftwerksüberkapazitäten und damit verlässlich berechenbare und verfügbare Erzeugungskapazitäten stark reduziert, womit es kaum mehr einen Puffer gibt.
Hinzu kommt, dass der Infrastrukturumbau (Netze, Speicher, Betriebsmittel) nicht mit der Geschwindigkeit der Abschaltungen bzw. den neuen Kraftwerksstandorten mithalten kann und um Jahre verzögert ist. Ganz abgesehen davon, dass ein Großteil des bisherigen Kraftwerksparks in den nächsten Jahren an sein Lebensende kommt und ersetzt werden müsste, was unter den derzeitigen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen jedoch kaum passiert.

Am 8.1.2021 kam es zur bisher zweitschwersten Großstörung im europäischen Verbundsystem, die wahrscheinlich durch zwei wesentliche Faktoren getriggert wurde: reduzierte Verfügbarkeit von Momentanreserve und ein großflächiger Stromtransport (Stromhandel) vom Balken Richtung iberische Halbinsel.

Der Stromhandel soll jedoch gem. EU-Vorgabe bis 2025 massiv ausgeweitet werden. Demnach müssen bis 2025 mindestens 70 Prozent der Grenzkuppelstellen für den Stromhandel zur Verfügung gestellt werden, was ein Vielfaches der heutigen Praxis darstellt. Dafür wurde die Infrastruktur jedoch nie ausgelegt. Was im Alltag zu einer Optimierung führt, schafft gleichzeitig eine steigende Fragilität, da sich Störungen wesentlich rascher und flächiger ausbreiten können.

Das europäische Verbundsystem gehorcht jedoch nur einfachen physikalischen Gesetzen. Werden diese ignoriert – was derzeit in vielen Bereichen passiert –, droht ein Systemkollaps mit katastrophalen Auswirkungen, da derzeit niemand weiß, wie lange es dauern könnte, bis dieses System wieder hochgefahren werden kann. Ganz abgesehen von den unvorstellbaren Kaskadeneffekten in allen anderen Lebensbereichen: Es droht in Europa die größte Katastrophe nach dem 2. Weltkrieg!

In Österreich sind wir wahrscheinlich in der Lage, als eines der ersten Länder in Europa wieder ein Stromnetz aufzubauen, was immer noch rund einen Tag oder länger dauern könnte.

© Austrian Power Grid AG

Die Auswirkungen eines Blackouts



Bei einem Blackout fällt nicht nur binnen Minuten in weiten Teilen Europas die Stromversorgung aus, sondern auch alle anderen wichtigen Infrastrukturen, wie etwa die Telekommunikationsversorgung. Damit steht abrupt die gesamte Logistik und Versorgung mit lebenswichtigen Gütern still. Während die Zeit des Stromausfalls noch absehbar ist, ist eine realistische Einschätzung in anderen Bereichen kaum möglich. Aufgrund der allgemeinen schlechten Vorsorge droht damit eine unfassbare Katastrophe.

In Österreich sind wir wahrscheinlich in der Lage, als eines der ersten Länder in Europa wieder ein Stromnetz aufzubauen, was immer noch rund einen Tag oder länger dauern könnte. Bis auf europäischer Ebene wieder überall der Strom fließt, wird laut Experten-Einschätzungen im besten Fall zumindest eine Woche vergehen.

Aber auch danach kehrt noch keine Normalität zurück. Denn bis die Telekommunikationsversorgung, also Handy, Festnetz und Internet, wieder funktioniert (Phase 2), muss zumindest mit weiteren Tagen gerechnet werden.
Hier drohen schwerwiegende Hardwareschäden, Störungen und Überlastungen. Ohne Telekommunikation gibt es jedoch kaum eine Produktion noch Warenverteilung, da keine Resynchronisierung möglich ist. Erst danach kann wieder mit einem breiteren Wiederanlauf gerechnet werden (Phase 3), wo wir in Teilbereichen bereits von Monaten und Jahren sprechen. Im Februar musste in Texas aufgrund der Strommangellage eine Chipfabrik abgeschaltet werden. Man rechnet damit, dass man bis Juni wieder einen Normalbetrieb aufnehmen wird können.

Hier wird auch die sehr hohe Versorgungssicherheit in allen Lebensbereichen zum Bumerang: Es fehlt an den erforderlichen Eigenvorsorgemaßnahmen und Rückfallebenen. Viel zu viele Menschen und Organisationen verlassen sich einfach blind darauf, dass immer alles funktioniert und verfügbar ist. Eine Truthahn-Illusion!

Bereits 2011 warnte daher das Büro für Technikfolgenabschätzung beim Deutschen Bundestag in einer Studie: „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.“
Doch haben wir dazugelernt? Nicht wirklich. Unsere infrastrukturellen und versorgungstechnischen Abhängigkeiten haben in den vergangenen 10 Jahren noch deutlich zugenommen.

Der wichtigste Schritt ist die Vorbereitung auf das Ereignis und beginnt dabei in den eigenen vier Wänden: Sich und die eigene Familie zumindest zwei Wochen völlig autark mittels eigener Vorratshaltung versorgen zu können.

© Shutterstock/Mark Anthony Ray

Was kann getan werden?



Kurzfristig ist fast nur die Vorbereitung auf das Ereignis möglich, was auch ganz generell gilt: Verhindern und Sicherheit sind wichtig, aber zu wenig. Es braucht ein Sowohl-als-auch-Denken: Wir müssen auch in der Lage sein, mit unerwarteten Ereignissen umzugehen. Das betrifft alle Ebenen. Auch, weil wir gerade die größte Infrastrukturtransformation aller Zeiten am offenen Herzen und ohne Auffangnetz betreiben.

Der wichtigste Schritt beginnt dabei in den eigenen vier Wänden: Sich und die eigene Familie zumindest zwei Wochen völlig autark mittels eigener Vorratshaltung versorgen zu können. Dazu gehören zwei Liter Wasser pro Person und Tag für zumindest drei bis fünf Tage. Nach dem Stromausfall kann auch wieder gekocht, aber nicht eingekauft werden. Daher Lebensmittel wie Nudel, Reis und Konserven für zwei Wochen. Das Gleiche gilt für wichtige Medikamente, Kleinkinder- oder Haustiernahrung. Taschenlampen, ein batteriebetriebenes Radio, Müllsäcke und sonstige wichtige Hilfsmittel, die man dann brauchen könnte.

Wie aus verschiedenen Untersuchungen bekannt ist, kann sich rund ein Drittel der Bevölkerung maximal vier Tage und ein weiteres Drittel maximal sieben Tage selbst versorgen. Denn wenn sich die Menschen nicht mehr ausreichend selbst versorgen können, kommen sie nicht in Arbeit, um die Systeme wieder hochzufahren. Eine Teufelsspirale beginnt sich zu drehen. Daher ist eine breite Eigenvorsorge in der Bevölkerung wesentliche Voraussetzung dafür, damit wir ein solches Szenario bewältigen können. Das betrifft insbesondere auch jene Organisationen und Unternehmen, die in einem solchen Fall einen Notbetrieb aufrechterhalten können müssen.

Mittelfristig müssen wir das Stromversorgungssystem in robuste Energiezellen umbauen, wo sich Störungen nicht mehr sofort großflächig ausbreiten können. Komplexe Systeme lassen sich nicht zentral steuern. Probleme müssen dort gelöst werden, wo sie auftreten. Hier gibt es viele Parallelen zu anderen Bereichen der Transformation. Daher müssen wir vernetztes Denken fördern, um mit der von uns geschaffenen Komplexität Schritt halten zu können. Der größte Stolperstein ist dabei unser Bildungssystem, da wir nach wie vor lineares Denken für die Industriegesellschaft ausbilden. Wir sind aber bereits Teil der Netzwerkgesellschaft.


Text: Herbert Saurugg, internationaler Blackout- und Krisenvorsorgeexperte, Präsident der Österreichischen Gesellschaft für Krisenvorsorge (GfKV), Autor zahlreicher Fachpublikationen sowie Keynote-Speaker und Interviewpartner zum Thema „ein europaweiter Strom-, Infrastruktur- sowie Versorgungsausfall (‚Blackout‘)“.

Saurugg beschäftigt sich seit rund einem Jahrzehnt mit der steigenden Komplexität und Fragilität lebenswichtiger Infrastrukturen sowie mit möglichen Lösungsansätzen, wie die Versorgung mit lebenswichtigen Gütern wieder robuster und antifragiler gestaltet werden kann. Saurugg betreibt einen umfangreichen Fachblog und unterstützt Gemeinden, Unternehmen und Organisationen bei der Blackout-Vorsorge:
www.saurugg.net

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