Stromerzeugung

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Blackout

Die Sicherheit der Stromversorgung sollte in einem Industrieland wie der Schweiz an oberster Stelle stehen. Ein mehrtägiger Stromausfall hätte katastrophale Auswirkungen. Es ist höchste Zeit, dass Politik und Stromkonzerne handeln.

Der Schock nach der Sendung "Blackout" des Schweizer Fernsehens SRF sass tief. Anfang Januar 2017 wurden in einem fiktiven Film die Konsequenzen eines mehrtägigen Stromausfalls so authentisch wie möglich demonstriert. Schnell wurde klar, wie abhängig ein hoch industrialisiertes und dicht besiedeltes Land wie die Schweiz vom Strom ist. Doch wie es so ist, der real wirkende Film wurde schnell vergessen. Denn im Bewusstsein kommt der Strom ja wie selbstverständlich aus der Steckdose. Dass der Strom erzeugt und übertragen werden muss, scheint ebenso nebensächlich zu sein wie Mobilfunk- oder Festnetze.

Auch ohne Stromausfall ist der reibungslose Ablauf unseres Alltags von funktionierenden Datennetzen abhängig. So werden auf einer Zugfahrt von Bern nach Zürich rund 1 Mio. Datensätze erzeugt, die über das SBB-eigene Datennetz zu den Computern in der Fahrwegesteuerung und -überwachung übertragen werden. Auch wenn die SBB ein eigenes Bahnstromnetz betreiben, würde der Bahnbetrieb bei Stromausfall eingestellt werden. Denn Bahnhöfe, die elektronische Zugsicherung und Stellwerke funktionieren ohne öffentliches Stromnetz und auch ohne Datennetz nicht.

Ungeahnte Auswirkungen auf den Alltag, …

Dass ohne Strom nicht nur der Bahn-, sondern zumindest in Städten ohne Ampeln auch der Strassenverkehr zusammenbricht, liegt auf der Hand. Ganz alltägliche Vorgänge wie das Einkaufen oder Tanken würden unmöglich. Auch Bargeldbezüge am Automaten oder Kartenzahlungen in Geschäften, Restaurants oder Tankstellen sind dann nicht mehr möglich. Bankomaten, elektronische Kassensysteme, Kartenlesegeräte, automatische Schiebetüren etc. funktionieren ohne Strom nicht mehr. Grundsätzlich müssen die Menschen dann mit der Menge Bargeld auskommen, die sie zum Zeitpunkt des Stromausfalls in ihren Portemonnaies oder in ihrem Haushalt vorrätig haben.

Grossverteiler und deren Supermärkte bleiben aufgrund ihrer elektronischen Kassensysteme ab dem Stromausfall geschlossen. Lebensmittel wären in externen Lagern zwar noch vorhanden, kämen dank automatisierter Logistikprozesse jedoch nicht in die Läden. Die Filialen lagern speziell bei Frischprodukten nämlich nur kleine Vorratsmengen. Diese automatisierte Lebensmittelnachschubversorgung bricht ohne Strom sofort gänzlich zusammen – ohne Strom- und Datennetz kann nichts mehr bestellt und geliefert werden. Ohne Kühlung verdirbt die eingelagerte Tiefkühl- und Frischware zudem schnell, und Lebensmittel würden innert Tagen knapp.

Notstromaggregate sichern zwar Teile der Logistikzentren, können aber keine Tage, sondern nur wenige Stunden überbrücken, bis der Notstromdiesel nicht mehr läuft.

… das Gesundheitswesen …

Besonders hart würde es chronisch Kranke treffen, die permanent Medikamente nehmen müssen. Denn auch hier ist die gesamte Logistik der Apotheken auf funktionierende Strom- und Datennetze angewiesen. Neubestellungen und Lieferungen, aber auch Bezüge in den Läden via Kartenzahlung wären unmöglich. Gegen Barzahlung und Rezept könnte Lagerware bezogen, aber nicht mit den Krankenkassen abgerechnet werden.

Düster sähe es auch in den Spitälern aus. Zwar verfügen grössere Einrichtungen über dieselbetriebene Notstromaggregate, damit die Geräte in Intensivstationen weiterlaufen, Notoperationen oder Dialysen ausgeführt werden können sowie die Liftanlagen und die Notstrombeleuchtung funktionieren. Aber auch hier ist der nötige Dieselkraftstoff nicht endlos. Für die im Spital in grossen Mengen benötigten Medikamente und Verbrauchsmaterialien bestehen ähnliche Verhältnisse wie in kleineren Apotheken. Spitalapotheken bevorraten aus wirtschaftlichen Gründen möglichst kleine Mengen und sind auf eine funktionierende Logistik angewiesen.

Niedergelassene Ärzte haben unterdessen einen hohen Elektronisierungsgrad erreicht. Telefon, Computer, Laborgeräte, Röntgen und weitere Analyse- und Diagnosegeräte funktionieren ohne Strom nicht. So kann man weder auf Patientendaten zugreifen noch Analysen durchführen. Zudem ist auch hier eine gekühlte Medikamentenbevorratung kantonal vorgeschrieben und wird streng kontrolliert. Jedoch verfügen nur wenige Praxen über eine Notstromversorgung. Bei längerem Stromausfall verfallen erwärmte Medikamente und Substanzen und müssen demzufolge vernichtet werden, was schnell Schäden von mehreren zehntausend Franken zur Folge hat.

… und in der Wärmeerzeugung und Kühlung

Nicht nur unsere CO2-freundlichen Wärmepumpen funktionieren ohne Strom nicht mehr, sondern auch Öl- und Gasheizungen. Alle Heizsysteme werden zudem über Sensoren, Regler und Fühler gesteuert, die ihre Funktion ohne Strom einstellen. Auch die weit verbreiteten Warmwasserboiler oder Wärmetauscher funktionieren ohne Strom nicht. Selbst die Strom- und Wärmeerzeugung mit Solarenergie käme zum Erliegen, weil weder Wechselrichter, Stromspeicher noch Pumpen oder Steuerungen ohne Spannungsversorgung funktionieren.

In Büros würde die Klimatisierung und in Minergiegebäuden die Luftumwälzung stillstehen, was auf den ersten Blick nicht so dramatisch klingt. Ohne Strom würde es im Sommer schnell warm werden, was zwar nicht lebensbedrohlich ist. Besonders in der industriellen Fertigung pharmazeutischer Produkte, in der Herstellung hochwertiger Lebensmittel oder auch in der Verfahrenstechnik gibt es aber Produktionsprozesse, die auf dauernde Kühlung angewiesen sind. Andernfalls entsteht hier schnell Ausschuss, und die Produktion steht ohne Strom sofort still, was beides hohe Kosten zur Folge hat. Allgemein werden zudem die Kosten eines Produktionsstopps und dessen Wiederanfahren unterschätzt. Deswegen sollte eine sichere Stromversorgung gerade in der effizienten und hoch automatisierten Schweiz einen hohen Stellenwert haben.

Netzstabilität

Man muss es nicht schönreden: In den letzten Jahren haben sich Stromausfälle gehäuft, was mehrere Ursachen hatte. Einerseits ist die Schweiz Teil des europäischen Stromnetzverbunds. Hier wird elektrische Energie in unterschiedlichen Mengen erzeugt, verbraucht, bezogen, eingespeist. Dazu braucht es leistungsfähige Stromleitungen, die oft ebenso leidenschaftlich bekämpft werden wie Mobilfunkantennen. Andererseits wird die Stromerzeugung mit zunehmendem Anteil von Ökostrom wetterabhängiger. Zudem wird im Winterhalbjahr mehr Energie verbraucht (und auch exportiert) als im Sommerhalbjahr.

Grundsätzlich betreibt die Schweiz wie die umliegenden Länder ihr Stromübertragungsnetz mit einer Frequenz von 50 Hertz. Um diese Frequenz stabil zu halten, müssen Stromproduktion und ‑verbrauch stets im Gleichgewicht stehen. Sinkt oder steigt die Frequenz im Netz, können elektrische Geräte, aber auch wichtige Generatoren Schaden nehmen, was auch für die bereitgestellten 400-V-Dreiphasenspannung für die Haushalte gilt.

Spezialisten bei der nationalen Netzgesellschaft Swissgrid erkennen eine drohende Unter- oder Überlast des Netzes und damit mögliche Frequenzschwankungen meist rechtzeitig. Bereits bei ganz kleinen Abweichungen ergreifen sie Massnahmen und führen das Übertragungsnetz ins Gleichgewicht zurück. Deren Plattform Wide Area Monitoring ermöglicht es Netzbetreibern, die Stabilität von Stromnetzen über grosse Entfernungen zu überwachen, und verbindet Messstationen in ganz Europa. Hier erfolgen laufend Messungen, werden die Netzfrequenzen berechnet und synchronisiert sowie die dazugehörigen Daten in Echtzeit geliefert. Der aktuelle Zustand des Schweizer Übertragungsnetzes wird damit schnell erkennbar, und der Netzeinsatz lässt sich optimieren.

Beinahe-Stromcrash im letzten Jahr

Am Montag, dem 20. Mai 2019, bestand im Schweizer Übertragungsnetz eine äusserst kritische Situation. Einzelne Netzelemente wurden erheblich überlastet oder drohten überlastet zu werden. Eine eingehende Analyse zeigte, dass bei einer hohen inländischen Stromproduktion (rund 12 Gigawatt) insgesamt rund 4,5 Gigawatt exportiert wurden, ein hoher Anteil davon nach Deutschland. Typischerweise laufen die Lastflüsse jedoch in umgekehrte Richtung von Deutschland in die Schweiz. Diese atypische Export- und Produktionssituation führte zu Verletzungen der Netzsicherheit. Durch den unerwarteten Stromhandel hatten sich die Exportmengen zwischen Sonntag und Montag kurzfristig erhöht. Die europäischen Netzprognosen hatten diese Verletzungen im Voraus nicht erkannt. Die Netzsicherheitsverletzungen mussten im Echtzeitbetrieb mit den Kollegen der europäischen Übertragungsnetzbetreiber umgehend gelöst werden. Es zeigte sich, dass die auf Flussmodellen basierenden Prognosen erheblich von den effektiven Lastflüssen abweichen können. Aufgrund des fehlenden Stromabkommens mit der EU ist die Schweiz jedoch vom Market Coupling ausgeschlossen. Und so muss befürchtet werden, dass die Abweichungen zwischen Prognosen und effektiven Lastflüssen weiter zunehmen werden. Mit einem Stromabkommen würde Swissgrid in den Modellen zur Lastflussberechnung und Kapazitätsvergabe der europäischen Partner berücksichtigt und hätte bessere Kenntnis über die Lastflüsse durch die Schweiz.

Dabei wäre es ausserordentlich wichtig, dass auch die Schweizer Stromübertragungsnetze in europäische Netzmodellierungen eingebunden sind. Allfällige Verletzungen der Netzsicherheit könnten damit besser prognostiziert und schneller erkannt sowie koordinierte Massnahmen getroffen werden, damit Verletzungen im Echtzeitbetrieb wie am 20. Mai 2019 gar nicht erst auftreten.

Politik und Stromkonzerne in der Pflicht

Bis 2050 soll die Schweiz CO2-neutral werden, so der Wille von Bundesrat und Volk. Dass dieses Ziel ohne Kompensation im Ausland erreicht wird, ist utopisch. Nach vorsichtigen Schätzungen müssten im Inland min. 1500 Wind- und 6500 Solarstromanlagen entstehen. Davon sind wir jedoch sehr weit entfernt. Nach dem Abschalten unserer veralteten Atomkraftwerke in spätestens 20 bis 25 Jahren werden Stromimporte weiter zunehmen und die Abhängigkeit vom Ausland noch grösser. Aus dem Bundesamt für Energie (BFE) ist zu hören, dass das Potenzial für Wasserkraftanlagen ausgeschöpft sei. Heute bestehen hier knapp 700 Anlagen ganz unterschiedlicher Grösse. Viele Neu- und Ausbauten von Kraftwerken und Stromleitungen scheitern an Einsprachen oder gerichtliche Klagen. Für viele Stromkonzerne wird es zunehmend ungemütlich, konnte man sich doch jahrzehntelang auf hohen Margen ausruhen und auf eine hohe Planungssicherheit zählen. Beides ist heute nicht mehr der Fall, sodass Stromkonzerne und die Politik aktiv werden und sich vorbereiten sollten, damit es zu keinem längeren Blackout kommt. Offensichtlich besteht hier aber noch kein allzu hoher Leidensdruck.