Umdenken bei der Stromversorgung 2
Der Umstieg auf Solar- und Windenergie darf nicht auf Kosten der Versorgungssicherheit gehen

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Der Vorgänger Beitrag "Umdenken bei der Stromversorgung 1" befasste sich kritisch mit der Frage, ob gewinnorientierte Konzerne als Sachwalter der Versorgungssicherheit geeignet seien und welche Vorteile der Zusammenschluss der nationalen Stromnetze zu einem gigantischen Europäischen Verbund (EV) bieten würde. Der nunmehr folgende Beitrag "Umdenken bei der Stromversorgung 2" soll beispielhaft einige technischen Änderungen nennen, die bei einer Umstellung der Stromversorgung auf Solar- und Windenergie unerlässlich sind.

Eine hohe elektrische Versorgungssicherheit ist nicht nur ein Standortvorteil für die deutsche Volkswirtschaft. Sie ist inzwischen zur unverzichtbaren Überlebensvoraussetzung für die Bevölkerung geworden. Das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag hat sich dieser Frage in einer umfangreichen Studie angenommen. Im Vorwort dieser Studie aus dem Jahr 2010: "Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften – am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung". heißt es dazu erläuternd: "In modernen, arbeitsteiligen und hochtechnisierten Gesellschaften erfolgt die Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen durch ein hochentwickeltes, eng verflochtenes Netzwerk »Kritischer Infrastrukturen«. Dazu zählen u. a. Informationstechnik und Telekommunikation, Transport und Verkehr, Energieversorgung oder das Gesundheitswesen. Diese sind aufgrund ihrer internen Komplexität sowie der großen Abhängigkeit voneinander hochgradig verletzbar. Terroristische Anschläge, Naturkatastrophen oder besonders schwere Unglücksfälle haben nicht erst im zurückliegenden Jahrzehnt offenkundig gemacht, welche weitreichenden Folgen die Beeinträchtigung oder der Ausfall kritischer Infrastrukturen für das gesellschaftliche System insgesamt haben können.

Aufgrund der nahezu vollständigen Durchdringung der Lebens- und Arbeitswelt mit elektrisch betriebenen Geräten würden sich die Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls zu einer Schadenslage von besonderer Qualität summieren. Betroffen wären alle kritischen Infrastrukturen, und ein Kollaps der gesamten Gesellschaft wäre kaum zu verhindern. Trotz dieses Gefahren- und Katastrophenpotenzials ist ein diesbezügliches gesellschaftliches Risikobewusstsein nur in Ansätzen vorhanden." Hervorhebung durch den Verfasser. Beim Lesen dieser Zeilen kommt einem leicht die trojanische Seherin Kassandra in den Sinn, die von Apollon verflucht worden war, dass sie zwar alles Unheil vorhersehen würde, aber niemand ihr glauben würde.

In der Tat hat die Studie des TAB nicht die ihr gebührende Aufmerksamkeit gefunden, vielleicht weil es den meisten Menschen sehr schwer fällt, sich die verheerende Auswirkung zeitlicher Verzögerungen in einem hochgradig vernetzten System vorzustellen, Die Effizienz unseres Wirtschaftssystems beruht ja gerade darauf, dass alles "Just in time" geschieht und geschehen muss. Wenn eine Ladung leicht verderblicher Lebensmittel erst kurz NACH dem Abflug des Transportflugzeuges am Flughafen ankommt, ist sie verloren. Die Empfänger am Zielort können das Festessen zum geplanten Termin nicht servieren. Die Gäste reisen vergeblich an, Der Lieferant hat einen finanziellen Verlust usw. Ein harmloses Beispiel - aber durchaus ausschmückungs-fähig.

Weniger harmlos wäre es, wenn zwei der großen Höchstspannungsleitungen durch einen winterlichen Eisregen oder einen Terrorakt unterbrochen würden, oder wenn - wie es der Bestsellerautor Marc Elsberg in seinem Thriller "Black Out, Morgen ist es zu spät" anschaulich darstellt - wenn es Hackern gelingt, einen Schadcode in die "intelligenten Zähler" des Stromversorgungssystems einzuschleusen.

Mit dem jetzt hier vorliegenden Beitrag wollen wir die damaligen Warnungen des TAB wieder in die öffentliche Diskussion bringen. Eine Gesellschaft, die sich (zu Recht) vor den Gefahren der Atomenergie graut, hat noch erheblich mehr Anlass, sich vor den Auswirkungen eines großflächigen und langdauernden Blackouts zu fürchten. Der vorliegende Beitrag soll sich mit der Frage befassen, wie berechtigt die Warnungen des TAB sind und er soll einige Beispiele nennen, bei denen ersichtlich ist, dass hier die Sicherheit der Bevölkerung offensichtlich vernachlässigt wird, weil aus Gewinnsucht selbst naheliegende Abwehr- bzw. Schutz-Maßnahmen unterlassen werden.

Es zeigt sich - wieder einmal! - dass man Versorgungssicherheit und Zukunftsvorsorge nicht gewinnorientierten Konzernen überlassen darf, die nach den Regeln des freien Marktes agieren.

Befasst man sich heute mit Fachbeiträgen zur Frage der elektrischen Versorgungssicherheit so stößt man von Zeit zu Zeit auf abstruse Begründungen, warum denn die Gefahr eines großen Blackouts nur gering einzuschätzen sei. Das abstruseste Argument soll hier gleich zu Beginn stehen. Es lautet: "So etwas ist noch nie passiert, deswegen ist es extrem unwahrscheinlich." Statistik für Doofe: Nun lebe ich schon über 80 Jahre und bin noch immer nicht gestorben. Mein Tod ist also extrem unwahrscheinlich!

Und gleich noch so eine Beruhigungspille für Leute, die nicht nachdenken wollen: "Wenn die elektrische Energie nicht ausreicht, dann erledigen wir die überlebenswichtigsten Aufgaben eben hintereinander. Also zuerst die Trinkwasserpumpen, dann die Benzinpumpen, dann die Abwasserpumpen, dann die Melkmaschinen, dann die Kühlhäuser oder irgendwie so ähnlich und auf das Fernsehen müssen wir wohl verzichten. Hauptsache, das Netz bleibt stabil." Dieser Lösungsansatz ist schon deswegen unsinnig, weil all die genannten Geräte die Stromlieferungen "Just in time" benötigen.
Außerdem wird eine quantifizierbare Menge (auch elektrische Energie ist quantifizierbar) nicht dadurch mehr, wenn man sie portionsweise zuteilt.

Auch der Vorschlag, die verbliebenen Energiemengen reihum nacheinander den verschiedenen Regionen Deutschlands zuzuteilen und die übrigen Regionen vorübergehend vom Stromnetz abzuklemmen widerspricht der Forderung, dass die Strommengen just in time geliefert werden müssen.

Wenn es erst so spät ist, dass Elektrische Energie fehlt, dann ist es zu spät. Während eines Blackouts speichert niemand Energie, denn dazu benötigt man Zeit und benötigt eine intakte Infrastruktur. "Morgen ist es zu spät" heißt es in dem Thriller von Marc Elsberg.


Empörend ist bei all diesen Vorschlägen, dass sie offenbar nicht ernst gemeint sind, sondern nur zur Beruhigung der technisch uninformierten Bevölkerung dienen sollen.

Wie lange wollen wir uns das noch gefallen lassen? Wollen wir das Vabanque-Spiel der Großkonzerne weiter unterstützen?

Genau so gut könnte man übrigens auch eine Hungersnot überstehen, Dann essen wir eben das, was es noch gibt hintereinander: Erst die die Hülsenfrüchte, dann die Kartoffeln, dann das Gemüse. Und den Schokoladenpudding lassen wir einfach weg." Oder wir teilen die

Gefahren für die Versorgungssicherheit abwehren - Forderungen des Solarenergie-Fördervereins

Wie häufig im Leben ist Unkenntnis der Gefahren der Hauptgrund für die Vernachlässigung der Sicherheit. In der bekannten Ballade von Gustav Schwab, "Der Reiter und der Bodensee" stirbt der Reiter sogar vor Entsetzen, als er erfährt, dass er unwissentlich quer über den zugefrorenen Bodensee geritten ist.

Im vorliegenden Beitrag soll nun an völlig verschiedenen Beispielen angedeutet werden, wie es aus unterschiedlichsten Gründen zu einem schwerwiegenden Versagen der Stromversorgung kommen kann und wie sich das möglichst verhindern lässt. Dies soll außerdem in allgemein verständlicher Darstellung geschehen. Fachkundige Leser werden bei manchen Vereinfachungen um Nachsicht gebeten.

Da der Solarenergie-Förderverein seine Forderungen stets auf das Ziel ausrichtet, werden (wenn nichts anderes gesagt ist) bei den folgenden Überlegungen vorausschauend bereits die Verhältnisse zugrunde gelegt, die sich nach vollendeter Stilllegung der konventionellen Großkraftwerke und nach Umstellung auf Wind-, Sonnen- und Wasserkraft ergeben werden.

Die Momentanreserve reicht nur

Die Bedingungen für ein Gleichgewicht von Stromerzeugung und Stromverbrauch werden ungünstiger

In einem funktionsfähigen Stromnetz müssen jederzeit die erzeugte Leistung und die verbrauchte Leistung im Gleichgewicht stehen. Würde mehr Strom erzeugt als gerade benötigt wird, so würden Verbrauchsgeräte durch Überspannung beschädigt. Damit das aber nicht geschieht, würden überall die Sicherungen ansprechen und es käme sehr schnell zu Zwangsabschaltungen. Würde hingegen zu wenig Strom erzeugt, so würden ältere elektrische Geräte (in Befolgung des Ohmschen Gesetzes) weniger Strom und damit weniger elektrische Leistung ziehen. Die Verminderung ihres Leistungsbedarfs würde das Ungleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Leistung etwas abmildern, Die Geräte würden allerdings auch nicht die geforderte Leistung erbringen. Elektrobohrer alter Art würden im Bohrloch steckenbleiben, Alte Nähmaschine könnten die Nadel nicht mehr aus dem Stoff herausziehen, Knochensägen alter Art bleiben bei der Amputation stecken, die künstliche Beatmung stockt, der Kuchen wird nicht gar.
Modernere Elektrogeräte mit Schaltnetzelektronik Computer, Fernseher, auch Wäscheschleudern würden allerdings die fehlende Spannung durch einen erhöhten Stromverbrauch ausgleichen.

In einem Stromnetz mit modernen Elektrogeräten kommt es also erheblich leichter zu einem Zusammenbruch.

Wind- und Solaranlagen sollen sich an der Frequenzstabilisierung beteiligen (Stichwort "Momentanreserve")

Bedenkt man, dass hierzulande jeder Stromverbraucher seine Geräte nach Belieben ein- und ausschalten kann, dann begreift man erst, wie schwierig es für die Stromerzeuger ist, immer gerade die richtige Menge elektrischer Energie zu erzeugen. Abstrahiert man, so könnte man sagen: Es geht um aktives Aufrechterhalten eines labilen Gleichgewichts unter der Erschwernis zufallsbedingter Störungen: Die Angelegenheit ist so sicher wie der Tanz eines gut trainierten Seiltänzers auf einem ungesicherten Hochseil bei stürmischem Wetter.

Haben Sie einmal einen Zeigestab auf der Fingerspitze balanciert? Das geht noch gerade. Aber versuchen Sie einmal einen Bleistift auf dem Zeigefinger zu balancieren. Wetten, dass Ihre Reaktionen dafür nicht schnell genug sind! Es kommt beim Balancieren also auf schnelle Reaktionen an.

Stellen wir uns eine moderne Stromversorgung hauptsächlich aus Solar- und Windstrom sowie einer großen Zahl an Langzeitspeichern vor. Zur Zeit stehe die Stromerzeugungsleistung im Gleichgewicht mit der Leistung der Verbraucher. Nun werde durch einen Unglücksfall ein ganzer Stadtteil vom Verbundnetz getrennt (die vorgesehene Ersatzleitung versagt ebenfalls). Weil plötzlich weniger elektrische Leistung verbraucht als erzeugt wird, steigt die Spannung(und auch die Frequenz) im Netz an und übersteigt den zulässigen Maximalwert. Die Sicherheitseinrichtungen der empfindlichsten Verbraucher sprechen sofort an und trennen diese Verbraucher vom Netz. Damit steigt die Spannung weiter an, was dann in einer Kettenreaktion weitere Sicherheitseinrichtung zum Ansprechen bringt. Innerhalb weniger Sekunden kommt es zu einem Blackout.

Dabei hätte es doch eine gute Lösung geben können. Wenn rechtzeitig und gut dosiert die Leistung einiger Langzeitspeicher heruntergefahren worden wäre, hätte sich ein neues Leistungsgleichgewicht einstellen können. Doch für die richtige und rechtzeitige Dosierung fehlte in diesem Beispiel einfach die Zeit. Das altbekannte Problem beim Balancieren!

Sieht man das Problem aus energetischer Sicht, so wäre es in den ersten Sekundenbruchteilen nur darauf angekommen, einen plötzlichen Überschuss an elektrischer Leistung irgendwo unterzubringen. Dazu bieten sich die Schwungmassen der rotierenden Synchrongeneratoren und die Rotorflügel der Windanlagen an. Durch eine vollautomatisch einsetzende Änderung der Erregung in den Synchrongeneratoren werden diese dazu gebracht, sich ein bisschen schneller zu drehen. So wandeln sie elektrische Energie in kinetische Energie um und damit wird überschüssige elektrische Energie aus dem Stromnetz genommen. Das Leistungsgleichgewicht wird wieder hergestellt. Im weiteren Verlauf des Vorganges wird die Drehzahl des Windrades nach einigen Minuten wieder langsam auf den optimalen Wert zurückgeführt.

Das gleiche Verfahren - nur mit umgekehrten Vorzeichen führt bei einem plötzlichen Leistungsmangel im Stromnetz dazu, dass die Windanlagen kurzzeitig etwas von ihrer mechanischen Rotationsenergie abgeben, die dann in elektrische Energie bzw. Leistung verwandelt wird. Die Windanlagen drehen sich dann vorübergehend ein bisschen langsamer. Elektrotechniker bezeichnen diese Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie als Nutzung einer<i> "Momentanreserve"</i>. Der SFV fordert, dass alle größeren Windräder diese Fähigkeit erhalten, weil in einem zukünftigen Stromversorgungssystem die großen Synchrongeneratoren der Wärmekraftwerke wegfallen und keine Momentanreserve mehr darstellen können.

Auch aufladbare Batterien können "Momentanreserve" liefern. Sie benötigen dazu eine elektronische Schaltung, die reaktionsschnell auf Frequenzänderungen reagiert. Wenn die Frequenz zunimmt, nein sogar schon früher, wenn die Dauer einer Halbwelle (zwischen zwei Nulldurchgängen) sich nur geringfügig verkürzt, ist das ein Zeichen dafür, dass zu viel elektrische Leistung im Netz ist. Die aufladbare Batterie erhält dann den unbedingten Befehl zum Aufladen. Sie nimmt kurzfristig überschüssige Leistung aus dem Netz und gewinnt damit Zeit für die notwendigen Ausgleichmaßnahmen.

Überlegungen zum Restrisiko eines Super-Blackouts

Sicherheitsanforderungen müssen um so strenger sein, je höher die potentielle Schadenshöhe im Versagensfall ist

Beispiele:

Bei der Selbstversorgung eines frei stehenden Hauses mit PV-Anlage und Speicherbatterie im Inselbetrieb mag eine Ausfallsicherheit von 75% genügen.Also in einem Zeitraum von 4 Jahren fällt die Anlage durchschnittlich nur einmal aus irgend einem Grund aus. Das ist nicht dramatisch, denn notfalls können die Bewohner ins nächste Gasthaus oder zu Freunden ziehen.
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Bei der Stromversorgung eines Dorfes der "100% Erneuerbare-Energie-Regionen" ist eine höhere Ausfallsicherheit, aber doch keine extreme Ausfallsicherheit vonnöten. Im Fall eines Totalversagens kann ja immerhin noch Hilfe aus den benachbarten Regionen kommen.

Bei einem Totalausfall des Europäischen Verbundnetzes allerdings gibt es keine Hilfe von außen mehr. Wenn es nicht gelingt, seine Funktion innerhalb einer Woche wieder herzustellen, so ist mit dem Zerfall jeglicher staatlichen Ordnung und mit Tausenden von Todesfällen zu rechnen. Dazu gleich mehr im folgenden Kapitel.

Eine Ausfallsicherheit von nur 99,9 %, d.h. eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 0,1 % (ein Totalausfall pro 1000 Jahren) kann bei einem zentralisiert geführten Europäischen Verbundnetz keinesfalls akzeptiert werden.
Erinnern wir uns an die Diskussionen zur Atomenergie und an das Urteil des Bundesverfassungsgerichts zum sogenannten Restrisiko Das Restrisiko ergibt sich (grob vereinfacht) aus der Schadenshöhe multipliziert mit der Schadenswahrscheinlichkeit.
In seinem Kalkar-Beschluss vom 8. August 1978 entschied das Bundesverfassungsgericht, dass die Bevölkerung mit der Nutzung der Kernenergie ein Restrisiko als „sozialadäquate Last“ zu tragen habe, „wenn es nach dem Stand von Wissenschaft und Technik praktisch ausgeschlossen erscheint, dass solche Schadensereignisse eintreten werden."

Je höher die Schadenshöhe ist, desto höhere Ansprüche an die Verminderung der Schadenswahrscheinlichkeit dürfen und müssen wir in Befolgung des Richterspruches stellen. Ohne diese Diskussion weiter zu treiben, möge die Feststellung genügen, dass eine europäische Stromversorgung mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 0,1% keineswegs hingenommen werden muss.

Dezentralisierung der Stromversorgung vermindert die Schadenshöhe

Da das Restrisiko ein Produkt aus Schadenshöhe mal Schadenswahrscheinlichkeit ist, ließe sich eine Verminderung des Restrisikos auch durch Verminderung der Schadenshöhe erreichen. Unabhängigkeit zwischen den verschiedenen nationalen Stromnetzen sowie Unabhängigkeit zwischen den regionalen Netzen wäre somit ein Schritt in die richtige Richtung. Dies ist ein entscheidendes Argument für weitgehende Dezentralisierung der Stromversorgung. Möglichst viele dezentrale Zellen sollten autarkiefähig (nicht autark) im Netz zusammengeschlossen sein. So wird die Wahrscheinlichkeit eines folgenreichen längeren Blackouts massiv verringert, da sich die Zellen ja selbst versorgen können und das große Netz tausendfach von unten stabilisieren.

Zentrale Steuerung des Europäischen Stromnetzes erhöht die Schadenshöhe und die Eintrittswahrscheinlichkeit

Zentrale Steuerung - dieses Prinzip ist hoch riskant! Wenn der Verbrauch plötzlich ansteigt (Lastsprung) oder die Erzeugung irgendwo zusammenbricht, oder die Übertragung durch einen Teil des Stromnetzes versagt, muss möglichst noch im selben Sekundenbruchteil, also vollautomatisch die richtige Gegenreaktion eingeleitet werden, damit das Gleichgewicht erhalten bleibt. Doch bei einem so komplexen System wie dem Europäischen Verbundnetz mit seinen Millionen von Erzeugern und seinen Abermillionen von Verbrauchern, Tausenden von Batteriespeichern und Hunderten von Pumpspeicherkraftwerken, seinem Gewirr von Höchstspannungs-, Hochspannungs- Mittelspannungs- und Niederspannungsleitungen, Transformatoren und sonstigen Schaltanlagen gibt es praktisch unendlich viele Störungsmöglichkeiten, die sich - wenn sie gleichzeitig auftreten - auch noch gegenseitig verstärken und hochschaukeln können. Wenn in einem solchen Fall die richtige Reaktion unterbleibt oder zu spät kommt, oder wenn es vielleicht auch gar keine "richtige" Reaktion mehr gibt, kann es zur Zerstörung überlebenswichtiger Stromerzeugungs- oder Schaltanlagen kommen und letztlich sogar zum totalen Blackout, bei dem aufgrund der noch zu beschreibenden sonstigen Zerstörungen der Infrastruktur ein Wieder-Anfahren des Stromversorgungssystems unmöglich wird.

Das Verbundnetz soll aus autarkie-fähigen regionalen Zellen bestehen, die im Fall eines Blackouts in der Lage sind, sich selbst zu stabilisieren und die Stabilität des Verbundnetzes zu unterstützen

Wenn große Versorgungsleitungen durch einen Unfall plötzlich vom Verbundnetz abgetrennt werden, so kommt es darauf an, ob durch diesen Ausfall mehr Erzeugungsleistung oder mehr Verbraucherleistung wegfallen. Die Netzstabilität würde am wenigsten beeinträchtigt, wenn gleichzeitig gleiche Mengen von Erzeugungs- und Verbrauchsleistung wegfallen.Diese Überlegung gibt uns einen wichtigen Hinweis auf die anzustrebende Struktur des Netzes: An jedem Netzzweig ist eine Durchmischung von Solar- und Windanlagen sowie von Stromverbrauchern und Stromspeichern anzustreben, bei der die Erzeugungs- sowie Speicher- und Verbraucherleistungen etwa die gleichen Mengenverhältnisse untereinander haben, wie das gesamte Verbundnetz insgesamt. Zu vermeiden wären mächtige Fernleitungen, die ausschließlich nur die Erzeugunggsleistung heranführen, z.B. Offshore-Windleistung mit dem Verbundnetz verknüpfen. Der plötzliche Ausfall einer solchen Offshore Leitung während einer Starkwindphase könnte das Netzgleichgewicht des Verbundnetzes durchaus erschüttern.
Treibt man die Überlegung einer gleichmäßigen Durchmischung weiter, so kommt man zu dem Schluss, dass die Versorgungssicherheit erheblich erhöht werden kann, wenn das Verbundnetz im Fall einer Krise in lokale Teilnetze zerfallen kann, die je für sich autark reagieren können und von unten her das große Verbundnetz stabilisieren können. Wabenförmige autarkiefähige regionale Zellen erhöhen die Sicherheit.

Das n - 1 Kriterium muss qualitativ bewertet werden

Das n - 1 Kriterium besagt, dass für jeden wichtigen Aufgabenbereich mindestens eine Ersatzlösung bereitstehen muss, so dass gilt unter
Das n-1 Kriterium bietet keine absolute Sicherheit
In der Stromwirtschaft wird das sogenannte n - 1 Kriterium als Garant für die strukturelle Sicherheit angesehen.

Das n-1 Kriterium besagt: Wenn für einen Aufgabenbereich "n" (also beliebig viele) Vorrichtungen notwendig sind, muss für den Fall eines zufälligen Ausfalls einer Vorrichtung immer noch die Funktionsfähigkeit des gesamten Aufgabenbereichs gegeben sein, damit man in Ruhe den Schaden ausbessern kann.
Wenn z.B. beim Auto im Aufgabenbereich "Abbremsen" die Bremskraftunterstützung versagt, muss man noch auf mechanischem Weg (mit erhöhtem Kraftaufwand) bremsen können, damit man keinen Unfall baut, der das Fahrzeug völlig zerstören könnte. Man hat darnach zunächst einmal Zeit und Gelegenheit zur Bremsen-Reparatur.

Wenn der Wagen mit Fußbremse und Bremskraftverstärkung oder mit der Fußbremse bei ausgefallener Bremskraftverstärkung und schließlich sogar noch mit der Handbremse angehalten werden kann, dann wäre sogar ein n-2 Kriterium erfüllt.

Auch auf den Aufgabenbereich "Lenken" wird das n - 1 Kriterium angewendet.
Wenn die Lenkunterstützung ausfällt, muss der Wagen noch (mit erhöhter Handkraft) gelenkt werden können.

Auch bei zwei gleichzeitigen Ausfällen in verschiedenen Aufgabenbereichen (z.B. Bremsunterstützung und Lenkunterstützung fallen aus) kann der Wagen immer noch eingeschränkt gefahren werden.

Absolute Sicherheit bietet das n-1 Kriterium jedoch nicht. Immerhin kann es geschehen, dass bereits vor der Reparatur des ersten Schadens im selben Aufgabenbereich bereits ein weiterer Schaden eintritt.

Das n-1 Verfahren hilft natürlich auch nicht bei Ausfällen, an die man vorher nicht gedacht hat. Wenn z.B. die Lenkradsperre während der Fahrt einrastet, oder wenn sich z.B.eine Bierflasche unglücklich hinter dem Bremspedal verklemmt, kann es zu schwersten Unfällen und Zerstörung des Gesamtsystems kommen.

Das europäische Verbundnetz ist erheblich komplexer als ein Auto! Es wäre glatte Hybris, wenn man überzeugt ist, im europäischen Verbundnetz alle Eventualitäten von vornherein zu überblicken.

Vor wenigen Wochen (am 17.Mai 2018) wurde das Ergebnis einer Studie der TU Dresden veröffentlicht, die unter dem Stichwort "kaskadierende Ausfälle" aufzeigt, wie sich im spanischen, britischen oder französischen Stromnetz die Überlastung einzelner Stromnetzmaschen auf andere Stromnetzmaschen auswirken würde und dass es zu einem gefährlichen Aufschaukeln von Ausfällen kommen kann, obwohl bei der ursprünglichen Auslegung des Netzes das sogenannte n-1 Kriterium durchaus eingehalten wurde.
So zeigte das Simulationsprogramm der TU Dresden bei unglücklichen Kombinationen von Zufallsschäden eine kaskadenartige Zunahme versagender Netzmaschen an.
Dazu zwei Zitate aus dieser Studie:

"Solche ungünstigen Kettenreaktionen können sich bereits durch das Abschalten einer einzigen Leitung im Netz aufbauen. In einem fortgeschrittenen Stadium entsteht dann eine schnelle Dynamik, die u.a. auf den automatischen Abschaltvorrichtungen basiert, welche eigentlich der Sicherheit des Netzes dienen sollen."
"Oft zeigt die umfassendere dynamische Sichtweise, dass das Netz komplett instabil werden kann, auch wenn der statische Ansatz noch Stabilität vorhersagt."

Diese Studie kommt noch zu relativ günstigen Ergebnissen. Es ist zu befürchten, dass in der Realität unter ungünstigen Umständen noch mehr kaskadenartig zunehmende Ausfälle auftreten könnten, weil in der Realität nicht nur Netzmaschen, sondern z.B. auch Kraftwerke ausfallen können.

Das n-1 Kriterium bietet keine absolute Sicherheit
In der Stromwirtschaft wird das sogenannte n - 1 Kriterium als Garant für die strukturelle Sicherheit angesehen. Doch erst vor wenigen Wochen (am 17.Mai 2018) wurde das Ergebnis einer Studie der TU Dresden veröffentlicht, die unter dem Stichwort "kaskadierende Ausfälle" aufzeigt, wie sich im spanischen, britischen oder französischen Stromnetz die Überlastung einzelner Stromnetzmaschen auf andere Stromnetzmaschen auswirken würde und dass es zu einem gefährlichen Aufschaukeln von Ausfällen kommen kann, obwohl bei der ursprünglichen Auslegung des Netzes das sogenannte n-1 Kriterium durchaus eingehalten wurde.

Das n-1 Kriterium besagt: Wenn für einen Aufgabenbereich "n" (also beliebig viele) Vorrichtungen notwendig sind, muss für den Fall eines zufälligen Ausfalls einer Vorrichtung immer noch die Funktionsfähigkeit des Aufgabenbereichs gegeben sein, damit man in Ruhe den Schaden ausbessern kann.
Wenn z.B. beim Auto im Aufgabenbereich "Abbremsen" die Bremskraftunterstützung versagt, muss man noch auf mechanischem Weg (mit erhöhtem Kraftaufwand) bremsen können, damit man keinen Unfall baut, der das Fahrzeug völlig zerstören könnte. Man hat darnach zunächst einmal Zeit und Gelegenheit zur Bremsen-Reparatur.
Wenn der Wagen mit Fußbremse und Bremskraftverstärkung oder mit der Fußbremse bei ausgefallener Bremskraftverstärkung und schließlich sogar noch mit der Handbremse angehalten werden kann, dann wäre sogar ein n-2 Kriterium erfüllt.

Auch auf den Aufgabenbereich Lenken wird das n - 1 Kriterium angewendet.
Wenn die Lenkunterstützung ausfällt, muss der Wagen noch (mit erhöhter Handkraft) gelenkt werden können.

Auch bei zwei gleichzeitigen Ausfällen in verschiedenen Aufgabenbereichen (z.B. Bremsunterstützung und Lenkunterstützung fallen aus) kann der Wagen immer noch eingeschränkt gefahren werden.

Absolute Sicherheit bietet das n-1 Kriterium jedoch nicht. Immerhin kann es geschehen, dass bereits vor der Reparatur des ersten Schadens im selben Aufgabenbereich bereits ein weiterer Schaden eintritt.

Das n-1 Verfahren hilft natürlich auch nicht bei Ausfällen, an die man vorher nicht gedacht hat. Wenn z.B. die Lenkradsperre während der Fahrt einrastet, oder wenn sich z.B.eine Bierflasche unglücklich hinter dem Bremspedal verklemmt, kann es zu schwersten Unfällen und Zerstörung des Gesamtsystems kommen.

Das europäische Verbundnetz ist erheblich komplexer als ein Auto! Es wäre glatte Hybris, wenn man überzeugt ist, im europäischen Verbundnetz alle Eventualitäten von vornherein zu überblicken.

So zeigte das Simulationsprogramm der TU Dresden bei unglücklichen Kombinationen von Zufallsschäden eine kaskadenartige Zunahme versagender Netzmaschen an.
Dazu zwei Zitate aus dieser Studie:

"Solche ungünstigen Kettenreaktionen können sich bereits durch das Abschalten einer einzigen Leitung im Netz aufbauen. In einem fortgeschrittenen Stadium entsteht dann eine schnelle Dynamik, die u.a. auf den automatischen Abschaltvorrichtungen basiert, welche eigentlich der Sicherheit des Netzes dienen sollen."
"Oft zeigt die umfassendere dynamische Sichtweise, dass das Netz komplett instabil werden kann, auch wenn der statische Ansatz noch Stabilität vorhersagt."

Diese Studie kommt noch zu relativ günstigen Ergebnissen. Es ist zu befürchten, dass in der Realität unter ungünstigen Umständen noch mehr kaskadenartig zunehmende Ausfälle auftreten könnten, weil in der Realität nicht nur Netzmaschen, sondern z.B. auch Kraftwerke ausfallen können.
Sie, liebe Leser, merken schon, die Materie wird extrem kompliziert, und so ist es auch kein Wunder, dass die betriebswirtschaftlich geschulten Chefs der Energiekonzerne sich lieber mit der Frage befassen, wie sie möglichst hohe Gewinne erzielen können. Und damit sind wir wieder mitten im Thema, um das es hier geht, bei der Gefahr eines großräumigen langdauernden Zusammenbruchs der Stromversorgung und damit beim "Kollaps der gesamten Gesellschaft" und dem "fehlenden diesbezüglichen gesellschaftlichen Risikobewusstsein".

Massive Markteinführung von Langzeitspeichern zur Überbrückung zukünftiger lang dauernder Solar- und Windschwächen und Dunkelflauten ist vordringlich

Bei der Klimapressekonferenz des Deutschen Wetterdienstes (DWD) am 6. März 2018 in Berlin hielt der Vizepräsident des DWD, Dr. Ludwig Becker eine Rede zum Thema: Deutscher Wetterdienst analysiert wetterbedingte Ertragsausfälle erneuerbarer Energien.
Wichtigste Feststellung war seine Aussage, dass eine Kombination von Windkraft, Photovoltaik und Offshore-Anlagen sinnvoll sei. Seine Rede endete jedoch mit dem nachdenklichen Satz: "Aus meteorologischer Sicht spricht also nichts gegen einen weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland und Europa. Da das Wetter aber macht was es will, können wir niemals ausschließen, dass eine extreme Windflaute zusammen mit einer sonnenarmen Phase über Europa auftritt. Eine verantwortungsvolle Energiepolitik muss sich deshalb nicht nur um den Ausbau von Windkraft und Photovoltaik kümmern, sondern zugleich für ausreichend Reservekapazitäten sorgen. Aus einer von ihm verwendeten Grafik konnte man herleiten: In den letzten 20 Jahren war ganz Europa viermal über die beeindruckende Zeitdauer von zwei Tagen und zwei Nächten ohne nennenswerte Wind- und Sonnenenergie.

Rückholung von CO2 aus der Atmosphäre (CO2-Recycling) ist aktiv zu betreiben. Ein Teil des rückgeholten CO2 ist als Energiereserve der Langzeitspeicher einzusetzen

Bereits 1999 haben Dr. Michael Specht et al unter der Überschrift CO2-Recycling zur Herstellung von Methanol Endbericht Juli 2000 im Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) Stuttgart in der Praxis ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus atmosphärischem CO2 erfolgreich vorgeführt.

Ein glücklicher Umstand kommt uns hier zur Hilfe: Wir müssen aus Klimaschutzgründen ohnehin CO2 aus der Atmosphäre recyclieren - soviel wie möglich! Eine technische Möglichkeit besteht in der Erzeugung und dezentralen Einlagerung großer Methanolmengen. Dort, wo Methanol in wachsenden Mengen gelagert wird, kann im Bedarfsfall die notwendige Menge, (vermutlich nur ein kleiner Anteil) mit Hilfe von Brennstoffzellen oder in Kraft-Wärmekopplung zur Strombereitstellung genutzt werden. Jeder Kubikmeter Methanol, den wir dezentral einlagern, entzieht der Atmosphäre überflüssiges CO2 und erhöht gleichzeitig die Sicherheit gegenüber einem Totalblackout.

Absicherung von Steuerbefehlen, die von Hackern für Terrorakte missbraucht werden können

In dem spannenden Kriminalroman von Marc Elsberg "Blackout - Morgen kann es zu spät sein" wird dargestellt, wie es Terroristen gelingt durch Hacken des Steuerungscodes für Stromanlagen einen schwerwiegenden großflächigen Blackout herbeizuführen.

Wie dies konkret verhindert werden kann, dazu kann der SFV keinen konkreten Vorschlag machen, doch stellen wir die Forderung auf, dass dieses Thema von anerkannten Fachleuten dringend bearbeitet werden muss.


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    Die Aufmerksamkeit soll dabei auf zwei unterschiedliche Gefahren für die Versorgungssicherheit gelenkt werden:

    1) Gefährdung des Netzstabilität infolge rascher Leistungs-Änderungen. Hier handelt es sich um Vorgänge im Millisekunden- bis in den Minuten-Bereich.
    2) Fehlen von Erzeugungsleistung infolge langdauernder Wind- und Solarschwäche. Hier geht es um Probleme, die sich über Wochen hinziehen können.

    Da jede dieser beiden Gefahren letztendlich zu einem Versagen der Stromversorgung führen kann, sollen sie in ein und dem selben Beitrag behandelt werden. Aber damit nicht der Überblick verloren geht, haben wir die Gefahren und ihre einzelnen Ausprägungen nummeriert.

    1) Gefährdung der Netzstabilität (wohlgemerkt nach Stilllegung der konventionellen Großkraftwerke und nach Umstellung auf Wind-, Sonnen- und Wasserkraft)

    Hier geht es um Vorgänge, die sich im Millisekunden bis Minutenbereich abspielen. Folgende Ursachen kommen in Frage:

    • 1 a) schwer beherrschbare plötzliche Erhöhung der Netzlast (Lastsprung)
    • 1 b) gleichzeitiger Ausfall vieler Solar- und Windanlagen
    • 1 c) Fehlerhafte Programmierung oder ein von Hackern initiierten Terrorakt
    • 1 d) Plötzlicher Ausfall von Versorgungsleitungen.

    Zu 1 b)

    Zu 1 d) Unterbrechung einer großen Versorgungsleitung

    Wenn große Versorgungsleitungen durch einen Unfall plötzlich vom Verbundnetz abgetrennt werden, so kommt es darauf an, ob durch diesen Ausfall mehr Erzeugungsleistung oder mehr Verbraucherleistung wegfallen. Die Netzstabilität würde am wenigsten beeinträchtigt, wenn gleichzeitig gleiche Mengen von Erzeugungs- und Verbrauchsleistung wegfallen.Diese Überlegung gibt uns einen wichtigen Hinweis auf die anzustrebende Struktur des Netzes: An jedem Netzzweig ist eine Durchmischung von Solar- und Windanlagen sowie von Stromverbrauchern und Stromspeichern anzustreben, bei der die Erzeugungs- sowie Speicher- und Verbraucherleistungen etwa die gleichen Mengenverhältnisse untereinander haben, wie das gesamte Verbundnetz insgesamt. Zu vermeiden wären mächtige Fernleitungen, die ausschließlich nur die Erzeugunggsleistung heranführen, z.B. Offshore-Windleistung mit dem Verbundnetz verknüpfen. Der plötzliche Ausfall einer solchen Offshore Leitung während einer Starkwindphase könnte das Netzgleichgewicht des Verbundnetzes durchaus erschüttern.
    Treibt man die Überlegung einer gleichmäßigen Durchmischung weiter, so kommt man zu dem Schluss, dass die Versorgungssicherheit erheblich erhöht werden kann, wenn das Verbundnetz im Fall einer Krise in lokale Teilnetze zerfallen kann, die je für sich autark reagieren können und von unten her das große Verbundnetz stabilisieren können. Wabenförmige autarkiefähige regionale Zellen erhöhen die Sicherheit.

    2) Gefährdung der Versorgungssicherheit infolge Mangel an Langzeitspeicherkapazität bei langdauernder Wind- und Solarschwäche

    Bei der Diskussion über eine Umstellung der Stromversorgung auf Wind- und Solarenergie werden Langzeit-Stromspeicher kaum in Betracht gezogen. Statt dessen werden sogenannte "Flexibilitäten" ins Spiel gebracht. Mit weiterem Netzausbau oder mit marktlichen Mitteln z.B. Demand-Side-Management zu wechselnden Tageszeiten (Verminderung der Nachfrage durch zeitweilige Erhöhung des Strompreises) oder durch Kappung von Erzeugungsspitzen - im Ausnahmefall sogar "Lastabwurf" (angekündigte oder sogar unerwartete Abschaltung von Teilen des Stromnetzes) soll das Fehlen oder das Zuviel von Erzeugungsleistung ausgeglichen werden. Die nachteiligen Folgen für den Endverbraucher, insbesondere die Abkehr von der eingangs erwähnten Anpassung der Stromerzeugung an den Strombedarf, werden dabei kaum beachtet.

    Spricht man Elektrofachleute der Konzerne auf das Thema an, so denken sie zumeist an Stromausfälle, die durch eine schwer beherrschbare plötzliche Erhöhung der Netzlast (Lastsprung) bei unzureichender Primär-, oder Sekundär- oder Tertiär-Regelleistung oder fehlerhafter Programmierung oder bei einem von Hackern initiierten Terrorakt verursacht werden könnten. Dagegen müsse man noch einiges tun, räumen sie dann ein..

    Weist man dagegen auf eine andere Gefahr hin, dass bei einer wochenlang dauernden europäischen Dunkelflaute schließlich nur noch Wasserkraft und Bioenergie mit etwa 10 GW installierter Leistung einen Spitzen-Leistungsbedarf von über 80 GW decken sollen, so versichern sie, dass es möglich sei, das Stromnetz auch dann noch unter Kontrolle zu halten. Zum Beispiel könne der Strom in einem solchen Fall reihum in verschiedenen Regionen nur noch für wenige Stunden eingeschaltet werden, damit dort die drängendsten Aufgaben erledigt werden. Das Stromnetz bleibe jedoch voll funktionsfähig und könne - wenn die Dunkelflaute nach wenigen Wochen schließlich endet, die offen gebliebenen Verbraucherwünsche wieder erfüllen. Aus Sicht der Stromwirtschaft sei damit ihre Aufgabe befriedigend erfüllt.

    Aus unserer Sicht als Umweltschutzverein stellt eine solche Notlösung jedoch eine kaum zu bewältigende Aufgabe dar, deren mögliche Nichterfüllung sich nicht nur in wirtschaftlichen Schäden, sondern sogar im Verlust von Menschenleben auswirken kann. In unserem von großen Katastrophen bisher verschonten Land fehlt weitgehend die Fantasie, sich die Folgen eines solchen Desasters genauer vorzustellen. Erfahrungen aus der Anfangszeit des zweiten Weltkrieges sind heute nicht mehr nutzbar, denn damals wurden wichtige Aufgaben mit Hilfe von benzingetriebenen Aggregaten gelöst. Funkverbindungen erhielten routinemäßig ihren Strom aus benzingetriebenen Generatoren. Bei einem Ausfall der Wasserversorgung fuhren große Wasser-Tankwagen von Haus zu Haus und verteilten kostenlos Trinkwasser. Heute werden sowohl die Trinkwasser- als auch die Abwasserpumpen elektrisch angetrieben. Aber es ist ja nicht nur die Wasserversorgung, die gefährdet ist und nicht nur der Ausfall der Beleuchtung und des Fernsehens!
    Wir gehen weiter unten eingehender darauf ein.

    Selbst in der Übergangszeit bis zur endgültigen Abschaltung aller Fossil- und Atomkraftwerke kann uns ein heißer und trockener Sommer wie z.B. 2003 oder 2006 in erhebliche energietechnische Schwierigkeiten bringen. Siehe dazu den Bericht des Umweltbundesamtes UBA EW-I-3, Temperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke.

    Weitere Beiträge zum Thema:



    Die derzeitigen Anstrengungen zur zentralen Überwachung und insbesondere zur Fernsteuerung durch ein allumspannendes "Intelligentes Netz" leisten Terroranschlägen durch Hacker-Angriffen ungewollt Vorschub.

    Aktives Aufrechterhalten eines labilen Gleichgewichts unter der Erschwernis zufallsbedingter Störungen: Die Angelegenheit ist so sicher wie der Tanz eines gut trainierten Seiltänzers auf einem ungesicherten Hochseil bei stürmischem Wetter. Die Zuschauer zahlen bereitwillig für so ein aufregendes Spektakel. Wir dagegen bekommen den "Hochseilakt" mit der Stromversorgung ganz umsonst geboten.
    Woran aber kaum jemand denkt: Einen längeren Ausfall der Stromversorgung würden wir in den betroffenen Volkswirtschaften mit extremen Verlusten an Menschenleben sowie lebenswichtiger Infrastruktureinrichtungen bezahlen müssen.

    Es könnte durchaus geschehen, dass es durch unglückliches Zusammentreffen verschiedener Extremwetter-Ereignisse, Unglücks- oder Versagensfälle oder fehlerhafte Programmierung - sozusagen von ganz alleine - zu einem großen Blackout mit den angedeuteten heftigen Folgen kommt.

    Doch diese Möglichkeit bzw. dieses Risiko ist anscheinend den meisten Energiepolitikern unbekannt.

    Wer hat schon die ausführliche Studie des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) aus dem Jahr 2010 gelesen: "Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften – am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung". Wer eine objektive Darstellung des tatsächlichen Risikos sucht, dem sei dieses amtliche Dokument wärmstens empfohlen.

    Im Vorwort heißt es dort erläuternd: "In modernen, arbeitsteiligen und hochtechnisierten Gesellschaften erfolgt die Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen durch ein hochentwickeltes, eng verflochtenes Netzwerk »Kritischer Infrastrukturen«. Dazu zählen u. a. Informationstechnik und Telekommunikation, Transport und Verkehr, Energieversorgung oder das Gesundheitswesen. Diese sind aufgrund ihrer internen Komplexität sowie der großen Abhängigkeit voneinander hochgradig verletzbar. Terroristische Anschläge, Naturkatastrophen oder besonders schwere Unglücksfälle haben nicht erst im zurückliegenden Jahrzehnt offenkundig gemacht, welche weitreichenden Folgen die Beeinträchtigung oder der Ausfall kritischer Infrastrukturen für das gesellschaftliche System insgesamt haben können.

    Aufgrund der nahezu vollständigen Durchdringung der Lebens- und Arbeitswelt mit elektrisch betriebenen Geräten würden sich die Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls zu einer Schadenslage von besonderer Qualität summieren. Betroffen wären alle kritischen Infrastrukturen, und ein Kollaps der gesamten Gesellschaft wäre kaum zu verhindern. Trotz dieses Gefahren- und Katastrophenpotenzials ist ein diesbezügliches gesellschaftliches Risikobewusstsein nur in Ansätzen vorhanden." Soweit das Vorwort des TAB-Berichts.

    Unkenntnis des Gefahrenpotentials

    Wie häufig im Leben ist Unkenntnis der Gefahren der Hauptgrund für die Vernachlässigung der Sicherheit. In der bekannten Ballade von Gustav Schwab, "Der Reiter und der Bodensee" stirbt der Reiter sogar vor Entsetzen, als er erfährt, dass er unwissentlich quer über den zugefrorenen Bodensee geritten ist. Ganz so empfindsam sind die Manager der großen Stromkonzerne leider nicht.

    Blackouts ausschließlich als vorgeschobenes Argument gegen die Energiewende

    Die Gefahr eines Blackouts wird von den Strom-Managern allenfalls als Argument gegen Sonnen- und Windenergie ins Feld geführt, obwohl gerade die Sonnen- und Wind-Energie - natürlich im Zusammenwirken mit Speichern, insbesondere mit Langzeitspeichern - die einzige realistische Abwehrstrategie gegen die Blackouts darstellen. Dazu weiter unten mehr. Dass ihr Konzern bei weiterer Fortsetzung der zentralisierten Fernsteuerung jedes Netzanschlusses selbst mit dem Feuer spielt, ist diesen Managern vermutlich nicht bewusst.

    Sie, liebe Leser, merken schon, die Materie wird extrem kompliziert, und so ist es auch kein Wunder, dass die betriebswirtschaftlich geschulten Chefs der Energiekonzerne sich lieber mit der Frage befassen, wie sie möglichst hohe Gewinne erzielen können. Und damit sind wir wieder mitten im Thema, um das es hier geht, bei der Gefahr eines großräumigen langdauernden Zusammenbruchs der Stromversorgung und damit beim "Kollaps der gesamten Gesellschaft" und dem "fehlenden diesbezüglichen gesellschaftlichen Risikobewusstsein".

    Europas Verletzlichkeit bei Stromausfällen hat seit dem Erscheinen der TAB-Studie im Jahr 2010 wegen der weiter fortgeschrittenen Elektrifizierung aller Lebensbereiche weiter zugenommen. Das gesamte Informationswesen wird elektrisch bzw. elektronisch betrieben. Ein Stromausfall würde die Nervenbahnen des mächtigen Organismus lähmen wie ein Nervengift. Warnungen könnten nicht mehr weitergegeben, Abwehrmaßnahmen könnten nicht mehr koordiniert, Hilfe nicht mehr angefordert werden - weder per Boten noch telefonisch noch durch Fax oder Briefpost und auch nicht per Email oder mit Hilfe des Smartphones oder sonst irgendwie elektronisch.

    Ausführlich beschäftigt sich eine Studie des wissenschaftlichen Büros für Abschätzung von Technikfolgen beim Bundestag mit den Folgen eines großflächigen langandauernden Stromausfalls. Auf 259 Seiten werden eine große Zahl von Funktionsausfällen geschildert und Maßnahmen angedeutet, wie man sie ausgleichen oder vermeiden könne. Nahezu jede angedachte Maßnahme ist jedoch alleine schon deshalb zum Scheitern verurteilt, weil notwendige Informationen fehlen und Hilfe nicht mehr angefordert werden kann. Für diejenigen, die sich mit Fragen der Stromversorgung befassen, müsste diese Studie zur Pflichtlektüre erklärt werden. Es gibt sie auch in Taschenbuchform als passendes Geschenk für technisch Interessierte zur Mobilisierung unseres energiepolitischen Reformrwillens.Was bei einem Blackout geschieht - Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls 259 Seiten / Nomos-Verlag.

    Das fehlende Interesse an dezentral verteilten Langzeitspeichern ist ein Alarmsignal

    Langzeitspeicherung von Solar- und Windstrom findet in nennenswertem Umfang nicht statt. Sie wird unter dem Vorwand vermieden, die auftretenden Energieverluste seien nicht tragbar oder zu teuer. Sogar der Begriff "Langzeitspeicherung" kommt in der öffentlichen Diskussion kaum vor. Stattdessen gelingt es den Interessenvertretern der konventionellen Energieversorgung, das Leistungsdefizit einer längeren Dunkelflaute argumentativ durch einen Hinweis auf die in Sicherheitsreserve versetzten Fossilkraftwerke "weg zu diskutieren". Diese müssen bei einem Stromengpass innerhalb von 240 Stunden wieder betriebsbereit sein. So z.B. das Braunkohlekraftwerk Buschhaus. Auf diese Weise würden Fossilkraftwerke zur Dauerlösung, denn auf lange Dunkelflauten wird man sich immer vorbereiten müssen. Und der Kohleausstieg wird damit hinfällig.

    Gibt es eine Alternative?

    Langzeitspeicher sind in der fossilen Stromversorgung eine Selbstverständlichkeit. Jedes Fossilkraftwerk hat seinen Kohlebunker. Bei den Braunkohlekraftwerken befindet sich die Braunkohlegrube zumeist gleich nebenan.

    Die Notwendigkeit einer Leistungsänderung ergab sich bis in die Anfangsjahre dieses Jahrhunderts ausschließlich aus der Änderung der Stromnachfrage. Diese war leicht vorhersehbar: Mittags gab es eine "Lastspitze". Im Winterhalbjahr gab es eine weitere Lastspitze am Abend. Und an Sonn- und Feiertagen setzte der Stromverbrauch etwas später und etwas niedriger ein. Verbleibende Unwägbarkeiten in der Nachfrage konnten durch die Pumpspeicherkraftwerke (PSK) ausgeglichen werden. Die PSK zählen jedoch keineswegs zu den Langzeitspeichern. Ihr Energieinhalt langt nur für etwa 1 oder 2 Stunden Nennlastbetrieb. In dieser vergleichsweise kurzen Zeit hatten die dazugehörigen Fossilkraftwerke ihre Leistung längst an den geänderten Bedarf angepasst.

    Wenn es den Klimawandel nicht gäbe und wenn die Kohlevorkommen unendlich wären, hätte man die Stromversorgung wie gehabt problemlos fortsetzen können.

    Anfang dieses Jahrhunderts kamen die fluktuierenden Energien Wind- und Solarenergie dazu. Ihre Leistungsänderungen sind erheblich größer als die weiter oben erwähnten Änderungen der Stromnachfrage. Sie reichen von Null bis zur installierten Höchstleistung und sind - abgesehen vom Tag-Nacht-Wechsel der Solarenergie - nur kurzfristig vorhersehbar.

    Die Solar- und Windanlagen brachten ihre Langzeitspeicher nicht mit und nun fehlen sie.

    Es bleibt die Aufgabe unserer Generation, dieses lebensgefährliche Fehl auszugleichen. Die Auskünfte der Stromwirtschaft, dass die Langzeitspeicher ineffizient und viel zu teuer sei, treffen nur für die Anfangsphase zu. Massenproduktion würde die Verhältnisse rasch verbessern, wie die Photovoltaik vor 10 Jahren bewiesen hat.

    Für uns bedeutet "Umdenken bei der Stromversorgung" gerade beim Thema Langzeitspeicherung die größte Herausforderung. Hier muss die Überzeugungsschlacht geschlagen und gewonnen werden. Um die Stromversorgung aus Erneuerbaren Energien krisensicher zu machen, benötigen wir die Langzeitspeicherung.

    Bereits 1999 haben Dr. Michael Specht et al unter der Überschrift CO2-Recycling zur Herstellung von Methanol Endbericht Juli 2000 im Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) Stuttgart in der Praxis ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus atmosphärischem CO2 erfolgreich vorgeführt.

    Ein glücklicher Umstand kommt uns hier zur Hilfe: Wir müssen aus Klimaschutzgründen ohnehin CO2 aus der Atmosphäre recyclieren - soviel wie möglich! Eine technische Möglichkeit besteht in der Erzeugung und dezentralen Einlagerung großer Methanolmengen. Dort, wo Methanol in wachsenden Mengen gelagert wird, kann im Bedarfsfall die notwendige Menge, (vermutlich nur ein kleiner Anteil) mit Hilfe von Brennstoffzellen oder in Kraft-Wärmekopplung zur Strombereitstellung genutzt werden. Jeder Kubikmeter Methanol, den wir dezentral einlagern, entzieht der Atmosphäre überflüssiges CO2 und erhöht gleichzeitig die Sicherheit gegenüber einem Totalblackout.

    Zusammenfassung:

    Aus physikalischen Gründen muss im Stromnetz jederzeit die Erzeugungsleistung gleich der Verbraucherleistung sein. Leistungsunterschiede werden durch Speicher ausgeglichen. Je nachdem, ob es sich um sehr kurzfristige, schnelle Leistungsänderungen handelt oder um lang dauernde Perioden fehlender Erzeugungsleistung, kommen unterschiedliche Speicher zum Einsatz.

    Die in den rotierenden Generatoren gespeicherte "Momentanreserve" glättett allzu schnelle Leistungssprünge innerhalb der ersten Sekundenbruchteile dadurch, dass die große Schwungmassen (Massenträgheitsmomente) der rotierenden Generatoren einer Drehzahländerung ein Drehmoment entgegensetzen.

    Bei einer Umstellung der Stromversorgung vorwiegend auf Solar- und Windenergie fallen die Schwungmassen der großen Wärmekraftwerke weg. Ihre Aufgabe kann bei einer Umstellung der Energieversorgung auf Solar- und Windenergie nur erfüllt werden, wenn die Solar- und Windanlagen an der Primärregelung beteiligt werden. Dies lässt sich z.B. durch Integration reaktionsschnell reagierender Kurzzeitspeicher (aufladbare Batterien) in Solar- oder Windanlagen gewährleisten.

    <b>Für die langfristige Sekundär- und Tertiärregelung stehen die Kohlebunker der Fossilkraftwerke nicht mehr zur Verfügung. Stattdessse muss eine erhebliche Anzahl an dezentralen Langzeitspeichern zur Verfügung gestellt werden. So könnten Brennstoffzellen eingesetzt werden, die ihren Energiebedarf aus synthetischen Energieträgern (z.B. Methanol - erzeugt aus dem CO2 der Atmosphäre) beziehen und dafür elektrischen Strom liefern.

    Da auch Verkehr und Wärmeversorgung auf Elektrizität umgestellt werden soll ("Sektorkopplung") erhöht sich auch die erforderliche Höchstleistung der Speicher, die bei einer totalen Dunkelflaute für mehrere Tage zur Verfügung stehen muss.

    Die Kapazität dieser Speicher ergibt sich dann aus der Menge des dezentral bei den Langzeitspeichern eingelagerten synthetischen Energieträgers. Da aus Klimaschutzgründen CO2 aus der Atmosphäre auch mit technischen Mitteln zurückgeholt werden muss, können ständig weitere dezentrale Methanol-Speicher errichtet und befüllt werden. So wird die Kapazität dieser Langzeitspeicher von Jahr zu Jahr zunehmen. Sie wird schließlich ausreichen, eine Dunkelflaute von vielen Wochen zu überbrücken.

    Ferner warnen wir dringend vor der Gefahr, die sich ergibt, wenn das Europäischen Verbundnetz als sogenanntes "intelligentes Netz" zentral bis zum letzten Anschlussnehmer gesteuert wird.
    Im Fall eines größeren Blackouts muss das Netz vollautomatisch in eine große Zahl kleiner regionaler autarkiefähiger Zellen zerfallen. Die regionalen Zellen sollten autarkiefähig (aber nicht autark) im Netz zusammengeschlossen sein, damit wird die Wahrscheinlichkeit eines folgenreichen längeren Blackouts massiv verringert, da sich die Zellen ja selbst versorgen können und das große Netz tausendfach von unten stabilisieren und wieder in Gang setzen können.

    Insbesondere die dringende Forderung nach massivem Ausbau der Langzeitspeicherung wird in unverantwortlicher Leichtfertigkeit ständig missachtet.

    Die vor uns liegenden Aufgaben verlangen einen grundlegenden Wechsel der Energiepolitik. Der SFV wird in diesem Zusammenhang eine Verfassungsbeschwerde an das BVerfG Karlsruhe richten.
    Ziel der Klage ist es, gestützt auf Menschenrechtsgarantien, das Paris-Abkommen und die umweltvölkerrechtliche Aarhus-Konvention, vom BVerfG die Feststellung zu erlangen, dass die bisherige deutsche Klimapolitik evident unzureichend ist und deshalb eine Pflicht zur kurzfristigen Nachbesserung im Sinne eines wesentlich wirksameren und rascheren Klimaschutzes besteht.

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    alte Kopie

    Bei der Diskussion über eine Umstellung der Stromversorgung auf Wind- und Solarenergie werden Langzeit-Stromspeicher kaum in Betracht gezogen. Statt dessen werden sogenannte "Flexibilitäten" ins Spiel gebracht. Mit weiterem Netzausbau oder mit marktlichen Mitteln z.B. Demand-Side-Management zu wechselnden Tageszeiten (Verminderung der Nachfrage durch zeitweilige Erhöhung des Strompreises) oder durch Kappung von Erzeugungsspitzen - im Ausnahmefall sogar "Lastabwurf" (angekündigte oder sogar unerwartete Abschaltung von Teilen des Stromnetzes) soll das Fehlen oder das Zuviel von Erzeugungsleistung ausgeglichen werden. Die nachteiligen Folgen für den Endverbraucher, insbesondere die Abkehr von der eingangs erwähnten Anpassung der Stromerzeugung an den Strombedarf, werden dabei kaum beachtet.

    Spricht man Elektrofachleute der Konzerne auf das Thema an, so denken sie zumeist an Stromausfälle, die durch eine schwer beherrschbare plötzliche Erhöhung der Netzlast (Lastsprung) bei unzureichender Primär-, oder Sekundär- oder Tertiär-Regelleistung oder fehlerhafter Programmierung oder bei einem von Hackern initiierten Terrorakt verursacht werden könnten. Dagegen müsse man noch einiges tun, räumen sie dann ein..

    Weist man dagegen auf eine andere Gefahr hin, dass bei einer wochenlang dauernden europäischen Dunkelflaute schließlich nur noch Wasserkraft und Bioenergie mit etwa 10 GW installierter Leistung einen Spitzen-Leistungsbedarf von über 80 GW decken sollen, so versichern sie, dass es möglich sei, das Stromnetz auch dann noch unter Kontrolle zu halten. Zum Beispiel könne der Strom in einem solchen Fall reihum in verschiedenen Regionen nur noch für wenige Stunden eingeschaltet werden, damit dort die drängendsten Aufgaben erledigt werden. Das Stromnetz bleibe jedoch voll funktionsfähig und könne - wenn die Dunkelflaute nach wenigen Wochen schließlich endet, die offen gebliebenen Verbraucherwünsche wieder erfüllen. Aus Sicht der Stromwirtschaft sei damit ihre Aufgabe befriedigend erfüllt.

    Aus unserer Sicht als Umweltschutzverein stellt eine solche Notlösung jedoch eine kaum zu bewältigende Aufgabe dar, deren mögliche Nichterfüllung sich nicht nur in wirtschaftlichen Schäden, sondern sogar im Verlust von Menschenleben auswirken kann. In unserem von großen Katastrophen bisher verschonten Land fehlt weitgehend die Fantasie, sich die Folgen eines solchen Desasters genauer vorzustellen. Erfahrungen aus der Anfangszeit des zweiten Weltkrieges sind heute nicht mehr nutzbar, denn damals wurden wichtige Aufgaben mit Hilfe von benzingetriebenen Aggregaten gelöst. Funkverbindungen erhielten routinemäßig ihren Strom aus benzingetriebenen Generatoren. Bei einem Ausfall der Wasserversorgung fuhren große Wasser-Tankwagen von Haus zu Haus und verteilten kostenlos Trinkwasser. Heute werden sowohl die Trinkwasser- als auch die Abwasserpumpen elektrisch angetrieben. Aber es ist ja nicht nur die Wasserversorgung, die gefährdet ist und nicht nur der Ausfall der Beleuchtung und des Fernsehens!
    Wir gehen weiter unten eingehender darauf ein.

    Selbst in der Übergangszeit bis zur endgültigen Abschaltung aller Fossil- und Atomkraftwerke kann uns ein heißer und trockener Sommer wie z.B. 2003 oder 2006 in erhebliche energietechnische Schwierigkeiten bringen. Siehe dazu den Bericht des Umweltbundesamtes UBA EW-I-3, Temperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke.

    Weitere Beiträge zum Thema:

    Sicherheitsanforderungen müssen um so strenger sein, je höher die potentielle Schadenshöhe im Versagensfall ist
    Dezentralisierung der Stromversorgung vermindert die Schadenshöhe
    Zentrale Steuerung des Europäischen Stromnetzes erhöht die Schadenshöhe und die Eintrittswahrscheinlichkeit
    Unkenntnis des Gefahrenpotentials
    Blackouts ausschließlich als vorgeschobenes Argument gegen die Energiewende

    Das fehlende Interesse an dezentral verteilten Langzeitspeichern ist ein Alarmsignal
    Gibt es eine Alternative?
    Zusammenfassung:

    Sicherheitsanforderungen müssen um so strenger sein, je höher die potentielle Schadenshöhe im Versagensfall ist
    Beispiele:

    Bei der Selbstversorgung eines frei stehenden Hauses mit PV-Anlage und Speicherbatterie im Inselbetrieb mag eine Ausfallsicherheit von 75% genügen.Also in einem Zeitraum von 4 Jahren fällt die Anlage durchschnittlich nur einmal aus irgend einem Grund aus. Das ist nicht dramatisch, denn notfalls können die Bewohner ins nächste Gasthaus oder zu Freunden ziehen.
    .
    Bei der Stromversorgung eines Dorfes der "100% Erneuerbare-Energie-Regionen" ist eine höhere Ausfallsicherheit, aber doch keine extreme Ausfallsicherheit vonnöten. Im Fall eines Totalversagens kann ja immerhin noch Hilfe aus den benachbarten Regionen kommen.

    Bei einem Totalausfall des Europäischen Verbundnetzes allerdings gibt es keine Hilfe von außen mehr. Wenn es nicht gelingt, seine Funktion innerhalb einer Woche wieder herzustellen, so ist mit dem Zerfall jeglicher staatlichen Ordnung und mit Tausenden von Todesfällen zu rechnen. Dazu gleich mehr im folgenden Kapitel.

    Eine Ausfallsicherheit von nur 99,9 %, d.h. eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 0,1 % (ein Totalausfall pro 1000 Jahren) kann bei einem zentralisiert geführten Europäischen Verbundnetz keinesfalls akzeptiert werden.
    Erinnern wir uns an die Diskussionen zur Atomenergie und an das Urteil des Bundesverfassungsgerichts zum sogenannten Restrisiko Das Restrisiko ergibt sich (grob vereinfacht) aus der Schadenshöhe multipliziert mit der Schadenswahrscheinlichkeit.
    In seinem Kalkar-Beschluss vom 8. August 1978 entschied das Bundesverfassungsgericht, dass die Bevölkerung mit der Nutzung der Kernenergie ein Restrisiko als „sozialadäquate Last“ zu tragen habe, „wenn es nach dem Stand von Wissenschaft und Technik praktisch ausgeschlossen erscheint, dass solche Schadensereignisse eintreten werden."

    Je höher die Schadenshöhe ist, desto höhere Ansprüche an die Verminderung der Schadenswahrscheinlichkeit dürfen und müssen wir in Befolgung des Richterspruches stellen. Ohne diese Diskussion weiter zu treiben, möge die Feststellung genügen, dass eine europäische Stromversorgung mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 0,1% keineswegs hingenommen werden muss.

    Dezentralisierung der Stromversorgung vermindert die Schadenshöhe
    Da das Restrisiko ein Produkt aus Schadenshöhe mal Schadenswahrscheinlichkeit ist, ließe sich eine Verminderung des Restrisikos auch durch Verminderung der Schadenshöhe erreichen. Unabhängigkeit zwischen den verschiedenen nationalen Stromnetzen sowie Unabhängigkeit zwischen den regionalen Netzen wäre somit ein Schritt in die richtige Richtung. Dies ist ein entscheidendes Argument für weitgehende Dezentralisierung der Stromversorgung. Möglichst viele dezentrale Zellen sollten autarkiefähig (nicht autark) im Netz zusammengeschlossen sein. So wird die Wahrscheinlichkeit eines folgenreichen längeren Blackouts massiv verringert, da sich die Zellen ja selbst versorgen können und das große Netz tausendfach von unten stabilisieren.

    Zentrale Steuerung des Europäischen Stromnetzes erhöht die Schadenshöhe und die Eintrittswahrscheinlichkeit
    Zentrale Steuerung - dieses Prinzip ist hoch riskant! Wenn der Verbrauch plötzlich ansteigt (Lastsprung) oder die Erzeugung irgendwo zusammenbricht, oder die Übertragung durch einen Teil des Stromnetzes versagt, muss möglichst noch im selben Sekundenbruchteil, also vollautomatisch die richtige Gegenreaktion eingeleitet werden, damit das Gleichgewicht erhalten bleibt. Doch bei einem so komplexen System wie dem Europäischen Verbundnetz mit seinen Millionen von Erzeugern und seinen Abermillionen von Verbrauchern, Tausenden von Batteriespeichern und Hunderten von Pumpspeicherkraftwerken, seinem Gewirr von Höchstspannungs-, Hochspannungs- Mittelspannungs- und Niederspannungsleitungen, Transformatoren und sonstigen Schaltanlagen gibt es praktisch unendlich viele Störungsmöglichkeiten, die sich - wenn sie gleichzeitig auftreten - auch noch gegenseitig verstärken und hochschaukeln können. Wenn in einem solchen Fall die richtige Reaktion unterbleibt oder zu spät kommt, oder wenn es vielleicht auch gar keine "richtige" Reaktion mehr gibt, kann es zur Zerstörung überlebenswichtiger Stromerzeugungs- oder Schaltanlagen kommen und letztlich sogar zum totalen Blackout, bei dem aufgrund der noch zu beschreibenden sonstigen Zerstörungen der Infrastruktur ein Wieder-Anfahren des Stromversorgungssystems unmöglich wird.

    Die derzeitigen Anstrengungen zur zentralen Überwachung und insbesondere zur Fernsteuerung durch ein allumspannendes "Intelligentes Netz" leisten Terroranschlägen durch Hacker-Angriffen ungewollt Vorschub.

    Aktives Aufrechterhalten eines labilen Gleichgewichts unter der Erschwernis zufallsbedingter Störungen: Die Angelegenheit ist so sicher wie der Tanz eines gut trainierten Seiltänzers auf einem ungesicherten Hochseil bei stürmischem Wetter. Die Zuschauer zahlen bereitwillig für so ein aufregendes Spektakel. Wir dagegen bekommen den "Hochseilakt" mit der Stromversorgung ganz umsonst geboten.
    Woran aber kaum jemand denkt: Einen längeren Ausfall der Stromversorgung würden wir in den betroffenen Volkswirtschaften mit extremen Verlusten an Menschenleben sowie lebenswichtiger Infrastruktureinrichtungen bezahlen müssen.

    Es könnte durchaus geschehen, dass es durch unglückliches Zusammentreffen verschiedener Extremwetter-Ereignisse, Unglücks- oder Versagensfälle oder fehlerhafte Programmierung - sozusagen von ganz alleine - zu einem großen Blackout mit den angedeuteten heftigen Folgen kommt.

    Doch diese Möglichkeit bzw. dieses Risiko ist anscheinend den meisten Energiepolitikern unbekannt.

    Wer hat schon die ausführliche Studie des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) aus dem Jahr 2010 gelesen: "Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften – am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung". Wer eine objektive Darstellung des tatsächlichen Risikos sucht, dem sei dieses amtliche Dokument wärmstens empfohlen.

    Im Vorwort heißt es dort erläuternd: "In modernen, arbeitsteiligen und hochtechnisierten Gesellschaften erfolgt die Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen durch ein hochentwickeltes, eng verflochtenes Netzwerk »Kritischer Infrastrukturen«. Dazu zählen u. a. Informationstechnik und Telekommunikation, Transport und Verkehr, Energieversorgung oder das Gesundheitswesen. Diese sind aufgrund ihrer internen Komplexität sowie der großen Abhängigkeit voneinander hochgradig verletzbar. Terroristische Anschläge, Naturkatastrophen oder besonders schwere Unglücksfälle haben nicht erst im zurückliegenden Jahrzehnt offenkundig gemacht, welche weitreichenden Folgen die Beeinträchtigung oder der Ausfall kritischer Infrastrukturen für das gesellschaftliche System insgesamt haben können.

    Aufgrund der nahezu vollständigen Durchdringung der Lebens- und Arbeitswelt mit elektrisch betriebenen Geräten würden sich die Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls zu einer Schadenslage von besonderer Qualität summieren. Betroffen wären alle kritischen Infrastrukturen, und ein Kollaps der gesamten Gesellschaft wäre kaum zu verhindern. Trotz dieses Gefahren- und Katastrophenpotenzials ist ein diesbezügliches gesellschaftliches Risikobewusstsein nur in Ansätzen vorhanden." Soweit das Vorwort des TAB-Berichts.

    Unkenntnis des Gefahrenpotentials
    Wie häufig im Leben ist Unkenntnis der Gefahren der Hauptgrund für die Vernachlässigung der Sicherheit. In der bekannten Ballade von Gustav Schwab, "Der Reiter und der Bodensee" stirbt der Reiter sogar vor Entsetzen, als er erfährt, dass er unwissentlich quer über den zugefrorenen Bodensee geritten ist. Ganz so empfindsam sind die Manager der großen Stromkonzerne leider nicht.

    Blackouts ausschließlich als vorgeschobenes Argument gegen die Energiewende
    Die Gefahr eines Blackouts wird von den Strom-Managern allenfalls als Argument gegen Sonnen- und Windenergie ins Feld geführt, obwohl gerade die Sonnen- und Wind-Energie - natürlich im Zusammenwirken mit Speichern, insbesondere mit Langzeitspeichern - die einzige realistische Abwehrstrategie gegen die Blackouts darstellen. Dazu weiter unten mehr. Dass ihr Konzern bei weiterer Fortsetzung der zentralisierten Fernsteuerung jedes Netzanschlusses selbst mit dem Feuer spielt, ist diesen Managern vermutlich nicht bewusst.


    Europas Verletzlichkeit bei Stromausfällen hat seit dem Erscheinen der TAB-Studie im Jahr 2010 wegen der weiter fortgeschrittenen Elektrifizierung aller Lebensbereiche weiter zugenommen. Das gesamte Informationswesen wird elektrisch bzw. elektronisch betrieben. Ein Stromausfall würde die Nervenbahnen des mächtigen Organismus lähmen wie ein Nervengift. Warnungen könnten nicht mehr weitergegeben, Abwehrmaßnahmen könnten nicht mehr koordiniert, Hilfe nicht mehr angefordert werden - weder per Boten noch telefonisch noch durch Fax oder Briefpost und auch nicht per Email oder mit Hilfe des Smartphones oder sonst irgendwie elektronisch.

    Ausführlich beschäftigt sich eine Studie des wissenschaftlichen Büros für Abschätzung von Technikfolgen beim Bundestag mit den Folgen eines großflächigen langandauernden Stromausfalls. Auf 259 Seiten werden eine große Zahl von Funktionsausfällen geschildert und Maßnahmen angedeutet, wie man sie ausgleichen oder vermeiden könne. Nahezu jede angedachte Maßnahme ist jedoch alleine schon deshalb zum Scheitern verurteilt, weil notwendige Informationen fehlen und Hilfe nicht mehr angefordert werden kann. Für diejenigen, die sich mit Fragen der Stromversorgung befassen, müsste diese Studie zur Pflichtlektüre erklärt werden. Es gibt sie auch in Taschenbuchform als passendes Geschenk für technisch Interessierte zur Mobilisierung unseres energiepolitischen Reformrwillens.Was bei einem Blackout geschieht - Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls 259 Seiten / Nomos-Verlag.

    Das fehlende Interesse an dezentral verteilten Langzeitspeichern ist ein Alarmsignal
    Langzeitspeicherung von Solar- und Windstrom findet in nennenswertem Umfang nicht statt. Sie wird unter dem Vorwand vermieden, die auftretenden Energieverluste seien nicht tragbar oder zu teuer. Sogar der Begriff "Langzeitspeicherung" kommt in der öffentlichen Diskussion kaum vor. Stattdessen gelingt es den Interessenvertretern der konventionellen Energieversorgung, das Leistungsdefizit einer längeren Dunkelflaute argumentativ durch einen Hinweis auf die in Sicherheitsreserve versetzten Fossilkraftwerke "weg zu diskutieren". Diese müssen bei einem Stromengpass innerhalb von 240 Stunden wieder betriebsbereit sein. So z.B. das Braunkohlekraftwerk Buschhaus. Auf diese Weise würden Fossilkraftwerke zur Dauerlösung, denn auf lange Dunkelflauten wird man sich immer vorbereiten müssen. Und der Kohleausstieg wird damit hinfällig.

    Gibt es eine Alternative?
    Langzeitspeicher sind in der fossilen Stromversorgung eine Selbstverständlichkeit. Jedes Fossilkraftwerk hat seinen Kohlebunker. Bei den Braunkohlekraftwerken befindet sich die Braunkohlegrube zumeist gleich nebenan.

    Die Notwendigkeit einer Leistungsänderung ergab sich bis in die Anfangsjahre dieses Jahrhunderts ausschließlich aus der Änderung der Stromnachfrage. Diese war leicht vorhersehbar: Mittags gab es eine "Lastspitze". Im Winterhalbjahr gab es eine weitere Lastspitze am Abend. Und an Sonn- und Feiertagen setzte der Stromverbrauch etwas später und etwas niedriger ein. Verbleibende Unwägbarkeiten in der Nachfrage konnten durch die Pumpspeicherkraftwerke (PSK) ausgeglichen werden. Die PSK zählen jedoch keineswegs zu den Langzeitspeichern. Ihr Energieinhalt langt nur für etwa 1 oder 2 Stunden Nennlastbetrieb. In dieser vergleichsweise kurzen Zeit hatten die dazugehörigen Fossilkraftwerke ihre Leistung längst an den geänderten Bedarf angepasst.

    Wenn es den Klimawandel nicht gäbe und wenn die Kohlevorkommen unendlich wären, hätte man die Stromversorgung wie gehabt problemlos fortsetzen können.

    Anfang dieses Jahrhunderts kamen die fluktuierenden Energien Wind- und Solarenergie dazu. Ihre Leistungsänderungen sind erheblich größer als die weiter oben erwähnten Änderungen der Stromnachfrage. Sie reichen von Null bis zur installierten Höchstleistung und sind - abgesehen vom Tag-Nacht-Wechsel der Solarenergie - nur kurzfristig vorhersehbar.

    Die Solar- und Windanlagen brachten ihre Langzeitspeicher nicht mit und nun fehlen sie.

    Es bleibt die Aufgabe unserer Generation, dieses lebensgefährliche Fehl auszugleichen. Die Auskünfte der Stromwirtschaft, dass die Langzeitspeicher ineffizient und viel zu teuer sei, treffen nur für die Anfangsphase zu. Massenproduktion würde die Verhältnisse rasch verbessern, wie die Photovoltaik vor 10 Jahren bewiesen hat.

    Für uns bedeutet "Umdenken bei der Stromversorgung" gerade beim Thema Langzeitspeicherung die größte Herausforderung. Hier muss die Überzeugungsschlacht geschlagen und gewonnen werden. Um die Stromversorgung aus Erneuerbaren Energien krisensicher zu machen, benötigen wir die Langzeitspeicherung.

    Bereits 1999 haben Dr. Michael Specht et al unter der Überschrift CO2-Recycling zur Herstellung von Methanol Endbericht Juli 2000 im Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) Stuttgart in der Praxis ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus atmosphärischem CO2 erfolgreich vorgeführt.

    Ein glücklicher Umstand kommt uns hier zur Hilfe: Wir müssen aus Klimaschutzgründen ohnehin CO2 aus der Atmosphäre recyclieren - soviel wie möglich! Eine technische Möglichkeit besteht in der Erzeugung und dezentralen Einlagerung großer Methanolmengen. Dort, wo Methanol in wachsenden Mengen gelagert wird, kann im Bedarfsfall die notwendige Menge, (vermutlich nur ein kleiner Anteil) mit Hilfe von Brennstoffzellen oder in Kraft-Wärmekopplung zur Strombereitstellung genutzt werden. Jeder Kubikmeter Methanol, den wir dezentral einlagern, entzieht der Atmosphäre überflüssiges CO2 und erhöht gleichzeitig die Sicherheit gegenüber einem Totalblackout.

    Zusammenfassung:
    Aus physikalischen Gründen muss im Stromnetz jederzeit die Erzeugungsleistung gleich der Verbraucherleistung sein. Leistungsunterschiede werden durch Speicher ausgeglichen. Je nachdem, ob es sich um sehr kurzfristige, schnelle Leistungsänderungen handelt oder um lang dauernde Perioden fehlender Erzeugungsleistung, kommen unterschiedliche Speicher zum Einsatz.
    Die Stromwirtschaft spricht von Primär-Regelleistung, Sekundär- und Tertiär-Regelleistung.

    Die Primär-Regelleistung erfolgt innerhalb der ersten Sekundenbruchteile dadurch, dass die große Schwungmassen (Massenträgheitsmomente) der rotierenden Generatoren einer Drehzahländerung ein Drehmoment entgegensetzen. Wenn die Drehzahl sich erhöht, nehmen sie kinetische Energie auf, sie speichern Leistung. Wenn die Drehzahl sich vermindert, geben sie kinetische Energie ab, sie liefern Leistung.

    Bei einer Umstellung der Stromversorgung vorwiegend auf Solar- und Windenergie fallen die Schwungmassen der großen Wärmekraftwerke weg. Ihre Aufgabe kann bei einer Umstellung der Energieversorgung auf Solar- und Windenergie nur erfüllt werden, wenn die Solar- und Windanlagen an der Primärregelung beteiligt werden. Dies lässt sich z.B. durch Integration reaktionsschnell reagierender Kurzzeitspeicher (aufladbare Batterien) in Solar- oder Windanlagen gewährleisten.

    Für die langfristige Sekundär- und Tertiärregelung muss jedoch eine erhebliche Anzahl an dezentralen Langzeitspeichern zur Verfügung gestellt werden. So könnten Brennstoffzellen eingesetzt werden, die ihren Energiebedarf aus synthetischen Energieträgern (z.B. Methanol - erzeugt aus dem CO2 der Atmosphäre) beziehen und dafür elektrischen Strom liefern.

    Die Kapazität dieser Speicher ergibt sich dann aus der Menge des dezentral bei den Langzeitspeichern eingelagerten synthetischen Energieträgers. Da aus Klimaschutzgründen CO2 aus der Atmosphäre auch mit technischen Mitteln zurückgeholt werden muss, können ständig weitere dezentrale Methanol-Speicher errichtet und befüllt werden. So wird die Kapazität dieser Langzeitspeicher von Jahr zu Jahr zunehmen. Sie wird schließlich ausreichen, eine Dunkelflaute von vielen Wochen zu überbrücken.

    Da auch Verkehr und Wärmeversorgung auf Elektrizität umgestellt werden soll ("Sektorkopplung") erhöht sich auch die erforderliche Höchstleistung der Speicher, die bei einer totalen Dunkelflaute für mehrere Tage zur Verfügung stehen muss.

    Ferner warnen wir dringend vor der Gefahr, die sich ergibt, wenn das Europäischen Verbundnetz als sogenanntes "intelligentes Netz" zentral bis zum letzten Anschlussnehmer gesteuert wird.
    Im Fall eines größeren Blackouts muss das Netz vollautomatisch in eine große Zahl kleiner regionaler autarkiefähiger Zellen zerfallen. Die regionalen Zellen sollten autarkiefähig (aber nicht autark) im Netz zusammengeschlossen sein, damit wird die Wahrscheinlichkeit eines folgenreichen längeren Blackouts massiv verringert, da sich die Zellen ja selbst versorgen können und das große Netz tausendfach von unten stabilisieren und wieder in Gang setzen können.

    Insbesondere die dringende Forderung nach massivem Ausbau der Langzeitspeicherung wird in unverantwortlicher Leichtfertigkeit ständig missachtet.

    Die vor uns liegenden Aufgaben verlangen einen grundlegenden Wechsel der Energiepolitik. Der SFV wird in diesem Zusammenhang eine Verfassungsbeschwerde an das BVerfG Karlsruhe richten.
    Ziel der Klage ist es, gestützt auf Menschenrechtsgarantien, das Paris-Abkommen und die umweltvölkerrechtliche Aarhus-Konvention, vom BVerfG die Feststellung zu erlangen, dass die bisherige deutsche Klimapolitik evident unzureichend ist und deshalb eine Pflicht zur kurzfristigen Nachbesserung im Sinne eines wesentlich wirksameren und rascheren Klimaschutzes besteht.