Von Stromausfällen zur Stabilität | Agentur Zukunft

Resilienz-Aufbau in einem Stromnetz des 21. Jahrhunderts – von Gerard Reid

KKW Schkopau – Rauch, H2O, CO2 – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft

Im vergangenen Jahr kam es in ganz Europa zu einer Reihe von Stromausfällen, die uns alle zum Nachdenken anregen sollten. Ende Januar letzten Jahres fiel nach schweren Stürmen in Teilen Westirlands der Strom aus. Dann gab es im April 2025 den Stromausfall auf der Iberischen Halbinsel und kürzlich einen Stromausfall in einem Teil Berlins, der durch einen physischen Angriff auf ein Kabel verursacht wurde. Ich betrachte diese Warnsignale als ernstzunehmende Warnung, denn ein mehrtägiger Stromausfall in einer Stadt wie London würde zu einem Chaos führen, das nur als solches bezeichnet werden kann, da Strom in jeder modernen Gesellschaft nicht mehr nur eine Annehmlichkeit, sondern eine Voraussetzung für die Teilnahme am modernen Leben ist. Deshalb ist Resilienz wichtiger denn je und wir müssen in sie investieren.

Jahrzehntelang basierten Stromversorgungssysteme auf einer kleinen Anzahl großer, zentralisierter Kraftwerke, die Strom in eine Richtung über lange Übertragungsleitungen transportierten. Dieses Modell funktionierte, als die Nachfrage vorhersehbar war und die Stromerzeugung in sehr großen Kraftwerken außerhalb unserer Großstädte konzentriert war. Heute sieht die Welt ganz anders aus, mit riesigen Mengen an erneuerbaren Energien sowohl in und auf Gebäuden als auch auf Feldern. Deutschland beispielsweise hatte vor 30 Jahren 1.000 Kraftwerke. Heute produzieren 4,5 Millionen Haushalte Strom über Solaranlagen auf ihren Dächern, von denen viele mit Batterien ausgestattet sind. Hinzu kommen eine steigende Nachfrage nach Strom und sich ändernde Nutzungsmuster, da wir unsere Volkswirtschaften digitalisieren und elektrifizieren. All dies belastet die elektrische Infrastruktur, die im 20. Jahrhundert und für das 20. Jahrhundert gebaut wurde, erheblich.

Umspannwerke, Übertragungswege, Netzknotenpunkte und einzelne Fehlerquellen sind keine obskuren technischen Details mehr, sondern kritische Infrastrukturen, die alle kartiert und für jedermann im Internet frei einsehbar sind, auch für die Übeltäter, die kürzlich in Berlin ein Stromkabel in Brand gesetzt haben, was zu einem fünftägigen Stromausfall führte. Der Vorfall in Berlin ist jedoch kein Einzelfall. In den USA gab es in den letzten Jahren zahlreiche Angriffe auf Transformatoren. Hinzu kommen die zunehmenden Risiken im Zusammenhang mit dem Klimawandel, die das System anfälliger für Ausfälle machen. Das Ergebnis ist die unangenehme Erkenntnis, dass das Stromnetz für das 21. Jahrhundert nicht widerstandsfähig genug ist und wir besser schnell die notwendigen Investitionen und Änderungen vornehmen sollten, bevor es zu einer echten Katastrophe kommt.

Netzbetreiber sprechen ständig von sogenannten SAIDI-Werten (System Average Interruption Duration Index), die die durchschnittliche Anzahl von Minuten pro Jahr messen, in denen ein Kunde ohne Strom ist, und die weltweit als Maßstab dafür dienen, wie gut das Stromnetz eines Landes ist. Diese Kennzahl misst jedoch nicht die Risiken und die katastrophalen Auswirkungen, wenn kritische Teile dieses Systems ausfallen. Was wir brauchen, ist eine bessere Vorbereitung auf größere Ausfälle des Systems und insbesondere eine Begrenzung des Ausmaßes und der Auswirkungen sowie eine Verkürzung der Wiederherstellungszeit, wenn doch einmal etwas passiert. Dabei geht es um Investitionen in die Widerstandsfähigkeit, was die Frage aufwirft, wie dies zu bewerkstelligen ist.

Der erste Schritt besteht darin, zu verstehen, wo das System tatsächlich ausfällt, und sich auf die wichtigsten Engpässe zu konzentrieren. Verbindungsleitungen, große Kraftwerke, Transformatoren, Umspannwerke, Zuleitungen und Kontrollräume sind von überproportionaler Bedeutung. Verliert man sie, verliert man eine große Anzahl von Kunden oder ganze Regionen. Sobald die Betreiber wissen, welche Ausfälle am schmerzhaftesten sind, müssen diese Anlagen gezielt verstärkt und kontinuierlich überwacht werden.

Transformatoren verdienen besondere Aufmerksamkeit, da sie die Achillesferse des Systems sind. Große Transformatoren sind Sonderanfertigungen, teuer und langsam in der Herstellung. Die Vorlaufzeiten betragen oft Monate oder sogar Jahre. Wenn man einen an einem kritischen Standort verliert und keinen Plan hat, schwindet die Widerstandsfähigkeit sofort. Die Erhöhung der Widerstandsfähigkeit bedeutet daher, eine bewusste Transformatorstrategie zu haben, die von Ersatzteilen bis zu mobilen Umspannwerken reicht.

Insbesondere das Verteilungsnetz ist ein wichtiger Engpass. Hier werden Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen, Dachsolaranlagen, Batterien und Rechenzentren angeschlossen, doch die Transparenz ist hier oft nicht gegeben, da die meisten Betreiber immer noch blind arbeiten und keinen Echtzeit-Einblick in den Bedarf, die Spannung und die Überlastung ihrer Netze haben. Die Verbesserung der Ausfallsicherheit erfordert daher Investitionen in Sensoren, Überwachung und Automatisierung, damit Fehler schnell lokalisiert, isoliert und behoben werden können.

Energiespeicher können ebenfalls eine entscheidende Rolle für die Widerstandsfähigkeit spielen, wenn sie an kritischen Punkten im System eingesetzt werden, wo sie dazu dienen können, oft kostspielige und zeitaufwändige Netzaufrüstungen zu vermeiden und bei einem Ausfall Notstrom zu liefern. Bei richtiger Anwendung verschaffen Speicher bei Störungen Zeit, verbessern die Stromqualität für den Kunden, verringern die Überlastung überlasteter Leitungen, und diese Batterien können auch für wichtige Netzdienstleistungen wie Blackstart und Frequenzreaktion genutzt werden.

Die Flexibilität der Nachfrage ist der nächste Hebel und oft der kostengünstigste. In einem modernen System sollten Kunden nicht passiv sein. Mit den richtigen Preissignalen und Automatisierung kann die Nachfrage auf Systembelastungen reagieren, ohne dass es jemand bemerkt. Das Laden von Elektrofahrzeugen kann verschoben werden, Wärmepumpen können vorheizen, während Batterien in Gebäuden und Haushalten die Systembelastung senken können. Der Punkt ist, dass Kunden, wenn sie aussagekräftigen Preissignalen ausgesetzt sind und durch Energiedienstleistungen und digitale Steuerung unterstützt werden, Teil der Lösung für die Widerstandsfähigkeit werden und nicht Teil des Problems.
Eine weitere Realität ist, dass moderne Stromversorgungssysteme zu komplex geworden sind, um manuell betrieben zu werden, was bedeutet, dass in Technologie und insbesondere in KI investiert werden muss. KI sollte Ingenieure nicht ersetzen, sondern ihnen ermöglichen, das System klarer zu sehen, bessere Entscheidungen zu treffen und schneller zu handeln. KI ermöglicht es Betreibern, Anlagendaten, Wettervorhersagen, Nachfragemuster und Marktsignale in einem einzigen Betriebsbild zu kombinieren. KI ermöglicht auch vorausschauende Wartung statt reaktiver Reparaturen, und bei richtiger Anwendung kann KI dazu verwendet werden, Fehler früher zu erkennen, sie schneller zu isolieren und das System intelligenter neu zu konfigurieren. Darüber hinaus ermöglicht KI die Konvergenz von Märkten und Betrieben, indem sie es ermöglicht, Netzengpässe sofort im Preis widerzuspiegeln und so Millionen von Geräten, von Batterien bis hin zu EV-Ladegeräten, zum Nutzen des Stromnetzes zu koordinieren.

Damit verbunden ist die Sicherheit sowohl auf cybertechnischer als auch auf physischer Seite. Es muss einen pragmatischen und risikobasierten Ansatz für die Sicherheit geben, da nicht alles nach dem gleichen Standard geschützt werden muss. Der Schwerpunkt sollte auf der kleinen Anzahl von Anlagen liegen, deren Verlust überproportionale Auswirkungen hätte. Die Absicherung dieser Standorte, die Verbesserung der Zugangskontrolle, die Segmentierung der Betriebsnetzwerke und die Einübung von Reaktionen auf Vorfälle verringern die Wahrscheinlichkeit, dass eine einzelne böswillige Handlung zu einem systemweiten Ereignis wird.

Dann haben wir noch die Wirtschaftlichkeit, denn ohne die richtigen wirtschaftlichen Anreize funktioniert nichts davon kosteneffizient. Die Regulierung tendiert immer noch dazu, Netzbetreiber für den Bau von Kabeln und Transformatoren zu belohnen, anstatt in effizientere Lösungen wie Sensoren, Batterien und Software zu investieren. Stattdessen müssen Betreiber, Versorgungsunternehmen und Anlagenbesitzer Anreize erhalten, in Resilienz zu investieren. Darüber hinaus müssen grundlegende Dinge wie intelligente Stromzähler überall eingeführt werden, und es müssen Vorschriften erlassen werden, die es Versorgungsunternehmen ermöglichen, ihren Kunden intelligente Tarife anzubieten, was die Systemresilienz erhöht und die Kosten senkt. Unter dem Strich prägt das Regelwerk letztlich das System, und wir brauchen Gesetzgeber und Regulierungsbehörden, die sich für die Gestaltung eines widerstandsfähigeren Systems einsetzen.

Schließlich ist der Aufbau eines widerstandsfähigen Stromsystems heute ein Muss für jede moderne Gesellschaft, und wir müssen die Elektrizität zum Rückgrat einer nachhaltigen und digitalen Wirtschaft des 21. Jahrhunderts machen und nicht zu ihrem schwächsten Glied.