Stromversorgung: zunehmend unzuverlässig

Wie jedes Jahr hat die Bundesnetzagentur im letzten November Zahlen zu Unterbrechungen der Stromversorgung im Jahr davor, also in diesem Falle 2022, veröffentlicht.

„Die Stromversorgung in Deutschland war im Jahr 2022 sehr zuverlässig. Die Anzahl der Störungsmeldungen in der Nieder- und Mittelspannung nahm gegenüber dem Vorjahr ab,” ließ sich Klaus Müller, Präsident der Bundesnetzagentur, bei dieser Gelegenheit zitieren.

Die durchschnittliche Unterbrechungsdauer je angeschlossenem Letztverbraucher sei im Berichtsjahr 2022 mit 12,2 Minuten im Vergleich zu 2021 (12,7 Minuten) leicht gesunken und biete „somit weiterhin ein konstant hohes Qualitätsniveau“.

Doch Vorsicht: Es gibt unübersehbare Anzeichen, dass dieses Qualitätsniveau bedenklich bröckelt. Lassen Sie uns heute also einen kritischen Blick auf die Versorgungssicherheit werfen.

Flächendeckende Probleme

„Sorge um Stromausfälle nimmt zu“, so lautete eine Überschrift in einem Bericht der Deutschen Industrie- und Handelskammer (DIHK) vom 13. Mai 2024. Thema war eine Umfrage zur Versorgungssicherheit, die die DIHK im Februar 2024 „vor dem Hintergrund einer wachsenden Sorge in der Wirtschaft vor Stromausfällen“ bei knapp 1000 Unternehmen durchgeführt hat.

Demnach hatten Stromausfälle 2023 in Deutschland eine erhebliche Bedeutung: Kurze Stromausfälle unter drei Minuten meldeten 42 Prozent der antwortenden Betriebe, in der Industrie gar die Hälfte der Befragten. Von Stromausfällen, die über drei Minuten andauerten, berichtete mit 28 Prozent knapp ein Drittel (in der Industrie 29 Prozent). 

Die Umfrage ist zwar nicht repräsentativ für die gesamte Wirtschaft, dennoch sprechen die Ergebnisse für sich. Der Bericht resümiert „flächendeckende Probleme“, die sich „über alle Spannungsebenen“ erstrecken und „zwangsläufig zu wirtschaftlichen Schäden“ führen.

Sieben Prozent der Unternehmen haben als Reaktion auf die Stromschwankungen im vergangenen Jahr bereits, wie man es sonst eher in einem Entwicklungsland für notwendig halten würde, eigene Absicherungsmaßnahmen in Form von Notstromaggregaten zur Abdeckung von Spitzenlasten eingerichtet, und elf Prozent in Form von Energiespeichern. Lt. IHK-Energiewende-Barometer aus dem August 2023 hatten sich sogar insgesamt 46 Prozent der Befragten auf unterschiedliche Art und Weise gegen Stromausfälle abgesichert.

Bei der Bundesregierung mahnt der Bericht zur Lösung des Problems „Investitionen in die Modernisierung und Kapazität der Übertragungs- und Verteilnetze und die Leistungsfähigkeit des Stromsystems“ an und „Vorschriften und Standards für die Stromversorgung, die die Gewährleistung einer stabilen Stromversorgung und die Minimierung von Ausfällen sicherstellen“.

Wachsende Zweifel an der Zuverlässigkeit

Natürlich haben diese Stromausfälle auch unangenehme finanzielle Konsequenzen. Immerhin 32 Prozent, also ein Drittel, gaben für die Stromausfälle zusätzliche Kosten von bis zu 10 000 Euro an, 15 Prozent Kosten von 10 000 bis 100 000 Euro und zwei Prozent sogar von über 100 000 Euro. 

Konkret wird als Beispiel ein Unternehmen aus der Kategorie „mittelgroß“ (250–499 Mitarbeiter) erwähnt, das Kosten im Bereich 10 000–50 000 Euro meldete und dem vonseiten des zuständigen Stadtwerkes keine Ursache genannt wurde.

Das ist kein Einzelfall, sondern das besonders Beunruhigende an den Ergebnissen der Umfrage ist: Stromausfälle, Kabelschäden und Bauarbeiten (13 Prozent) und Gewitter (acht Prozent) haben tatsächlich nur einen geringen Anteil an den Ausfällen. Zwei Drittel der Unternehmen konnten aber überhaupt keine Ursache identifizieren, elf Prozent machten die Netzbetreiber dafür verantwortlich, bei drei Prozent wurden die Ausfälle auf Netzschwankungen zurückgeführt!

Der stellvertretende DIHK-Hauptgeschäftsführer Achim Dercks erklärte dazu: „Solange Unternehmen die Ursachen für den Großteil der Stromausfälle nicht kennen, werden Zweifel an der Zuverlässigkeit der Netze wachsen.” Und er ergänzt: „Dabei wird die Betroffenheit perspektivisch voraussichtlich noch größer. Denn stabile Stromnetze werden als Folge der fortschreitenden Elektrifizierung der Produktionsprozesse noch wichtiger – das gilt vor allem für viele Industrieunternehmen. Dem müssen unsere Stromnetze Rechnung tragen.”

Technik reagiert sensibel

Warum aber bewerten die Unternehmen die Versorgungssicherheit ganz anders als die Bundesnetzagentur? Das hat, wie in einem Artikel in der WELT über die DIHK-Umfrage zu lesen ist, damit zu tun, dass die Behörde lediglich den sog. SAIDI-Wert („System Average Interruption Duration Index“) erfasst, d. h. „nur Stromunterbrechungen, die länger als drei Minuten dauern. Kürzere Blackouts werden nirgendwo systematisch erfasst.“

Das ist etwa so wie bei der Deutschen Bahn, wo Verspätungen bis zu sechs Minuten nicht als Verspätungen erfasst werden – also ein Trick, um die Statistik zu verschönern. Was in der Statistik deswegen nicht erscheint, kann aber für Unternehmen dennoch eine Menge Ärger und Kosten erzeugen.

Die DIHK hat aber ja gerade die Stromunterbrechungen unter drei Minuten erfasst. Und auch deren Folgen sind erheblich. Im WELT-Artikel werden beispielsweise folgende genannt: „Digital programmierte Fräsmaschinen etwa spucken auf einmal fehlerhafte Werkstücke aus, die nur noch entsorgt werden können. Präzisionsmaschinen schalten sich durch Selbstschutz-Mechanismen automatisch ab, Prozesse geraten ins Stocken. Auf den Rotationspressen der Druckindustrie reißen die Papierbahnen.“

Den Chef des Kunststoffverarbeiters Hehnke, der immer häufiger Fehlfunktionen unter seinen rund 50 Spritzgussmaschinen registriert, zitiert die WELT mit dem Statement: „Je energieeffizienter die Unternehmen werden, desto sensibler reagiert die Technik auf Spannungsschwankungen im Stromnetz.“

Ein anderer Grund für die unterschiedlichen Aussagen wird aber auch der Befragungszeitraum sein: Die positive Bewertung der Bundesnetzagentur wurde auf der Basis von Zahlen von 2022 abgegeben, die DIHK fragte nach Vorfällen im Jahr 2023 – dem Jahr des Abschaltens der letzten deutschen Kernkraftwerke …

Gesicherte Leistung: null Prozent!

Das Netz wird nämlich deswegen unzuverlässiger, weil gesicherte Leistung in Deutschland in den letzten Jahren weggebrochen ist. Es wird immer gerne behauptet, zehn Windkraftwerke könnten 500 Haushalte versorgen. Das ist rein rechnerisch auch richtig, aber in der Realität eben nicht zu jedem Zeitpunkt.

Wir dürfen nicht vergessen, dass Wind und Sonne keine gesicherte Leistung liefern, wie wir auf der folgenden Abbildung sehen können (diese und die folgenden Erklärungen finden Sie auch in meinem im Kaufladen des Sandwirts erhältlichen Buch „Die große Energiekrise“). Bei Windenergie liegt die gesicherte Leistung nur bei ein bis zwei Prozent (ein ganz klein bisschen Wind gibt es immer …), bei Sonnenenergie aber bei null(!) Prozent ­– schon allein deswegen, weil nachts nun mal garantiert keine Solarenergie geliefert werden kann. 

Was bei diesem Thema immer gerne vergessen wird: Der sichere Betrieb des elektrischen Versorgungssystems für jede Sekunde erfordert, dass die Erzeugungsleistung der Kraftwerke im Gleichgewicht mit dem Stromverbrauch steht. Das Netz ist kein Speicher. Jede vom Stromverbraucher gemachte Einschaltung oder Abschaltung an elektrischer Energie wird mit Lichtgeschwindigkeit durch automatisches Hoch- oder Runterfahren der Generatoren der Kraftwerke ausgeführt.

Unser Stromversorgungsnetz wird mit einer Frequenz von 50 Hertz (Hz) betrieben. Alle elektrischen Geräte wie Elektromotoren oder Computer sind auf diese Frequenz eingestellt. Ändert sich die Frequenz, funktionieren die Geräte nicht mehr korrekt. Sie wird erzeugt von den rotierenden Massen der Generatoren der Kraftwerke, die sich 3000-mal in der Minute, also 50-mal in der Sekunde drehen.

Die Primärregelung konventioneller Kraftwerke

Ändert sich die Frequenz im Netz, etwa durch Ausfälle einer Stromleitung oder eines Kraftwerks, so geraten die Kraftwerke außer Tritt. Falls die Frequenz unter 47,5 Hz sinkt, können an den Generatoren mechanische Resonanzschwingungen auftreten, die zu ihrer Zerstörung führen. Die Kraftwerke gehen deshalb bei Erreichen dieser Grenze automatisch vom Netz. Die Folge kennen wir als Blackout. Aber auch eine zu hohe Frequenz führt zu Schäden, so dass die Netzbetreiber die Frequenz im Bereich von +/- 0,05 Hz halten.

Ich rate Ihnen, sich bei netzfrequenz.info einmal den Frequenzverlauf unserer Stromversorgung einige Zeit zu betrachten. Es ist wie ein Wunder. Man weiß, dass in diesem Moment in Deutschland alles Mögliche an Zu- und Abschaltungen passiert. Hier fährt ein ICE aus dem Bahnhof und zieht Strom, dort wird ein Elektrolichtbogen eines Stahlwerks abgeschaltet, in einer Stadt geht die abendliche Straßenbeleuchtung an.

Hunderttausende von Menschen schalten den Fernseher ab nach der Tagesschau, irgendwo fällt ein Kraftwerk aus, oder es geht ein Sturm über Deutschland und in Minuten schalten sich Tausende von Windkraftanlagen aus Sicherheitsgründen ab, weil sie ihre Flügel auf Durchzug stellen. Betrachten Sie eine Weile die Linie der Netzfrequenz, die stoisch zwischen 50,05 und 49,95 Hz schwankt.

Jedenfalls meistens. In der folgenden Grafik (von netzfrequenzinfodienst.de) sehen Sie eine Situation am Abend des 28. April 2024. Der grün markierte Bereich ist der ideale Frequenzbereich, der aber an diesem Abend gegen 20 Uhr plötzlich auf 49,825 Hz absackte und erst nach zwölf Minuten wieder den sicheren Korridor erreichte.

Bei 47,5 Hz hätte es einen Blackout gegeben. Über diese durchaus ernste Situation ist öffentlich nicht diskutiert worden, von ihr wissen bisher nur Insider. 

Dass so etwas bisher nur selten passiert, dafür sorgt die Primärregelung unserer konventionellen Kraftwerke. Wenn ein Ungleichgewicht zwischen Leistung und Verbrauch entsteht – etwa wenn ein Stahlwerk hochgefahren wird –, so wird die fehlende Energie aus der Schwungmasse aller rotierenden Kraftwerksgeneratoren entnommen. Das passiert automatisch innerhalb von Sekunden. Die sinkende Frequenz wird durch erhöhte Kraftwerksleistung wieder stabilisiert.

Bei länger anhaltender Unterversorgung wird die Sekundärreserve – etwa Pumpspeicherwerke – aktiviert. Dies umfasst eine Regelung von bis zu 15 Minuten. Bei größeren und längerfristigen Ungleichgewichten (Tertiärregelung) werden im Reservebetrieb befindliche Kraftwerke, üblicherweise Gas- und Steinkohlekraftwerke, durch aktives Eingreifen des Netzbetreibers hochgefahren.

Kein stabiler Netzbetrieb gewährleistet

Aber: Solche Regelungen sind bei Wind- und Solarkraftwerken nicht möglich, wenn sie mit dem maximalen Wind und mit Sonneneinstrahlung arbeiten. Mehr Wind und Sonne stehen nicht auf Kommando in Sekunden zur Verfügung. Hinzu kommt, dass Solaranlagen keine rotierende Masse haben und so für eine Primärregelung ausfallen.

Bei einer Windkraftanlage ist ein Beitrag zur negativen Primärregelung möglich, ein Hochfahren für eine positive Primärregelung ist nicht möglich, es sei denn, sie würde permanent auf etwa 90 Prozent ihrer Leistung gedrosselt – etwa durch Verstellung der Rotoren – und bei Bedarf hochgefahren.

Doch was macht man bei einer solchen Anlage in der Flaute? Jürgen Pannicke, Fachmann für elektrische Energieversorgung, schreibt dazu in seinem Buch „Die Zukunft der elektrischen Energieerzeugung“ von 2022 das ernüchternde Fazit: „Ein Energieversorgungsnetz, das hauptsächlich aus Wind- und Solarkraftwerken besteht, ist nicht in der Lage, einen stabilen Netzbetrieb zu gewährleisten.“

Überproduktion

Deutschland aber setzt mehr und mehr auf Wind und Solar – insbesondere der Ausbau der Photovoltaik erreicht immer neue Rekorde. Lt. heise online wurden in Deutschland im 1. Quartal 2024 202.024 neue Photovoltaik-Anlagen errichtet, die zusammen 3340 MW Spitzenleistung erreichen. Insgesamt stehen damit nun 85 000 MW Photovoltaik maximaler Leistung zur Verfügung. Das sind aber viel mehr, als wir eigentlich vernünftig brauchen können.

Denn der Stromverbrauch im Sommer beträgt maximal am Tage 60 000 MW. Um Schwankungen abzufangen, werden etwa 20 Prozent an konventionellen regelbaren Kraftwerken benötigt. Selbst wenn es keinen Windertrag geben sollte, können also nur 48 000 MW der maximalen Photovoltaikmenge abgenommen werden. Fast die Hälfte müsste dann abgestellt (und trotzdem bezahlt) werden.

Oder sie muss gar ins Ausland verschenkt werden. Wie es dazu kommt und was diese Überproduktion überhaupt anrichtet, können wir auf der folgenden Grafik (Quelle: Rolf Schuster) sehen, die die unterschiedliche Volatilität der Stromerzeugung in Deutschland und Frankreich zeigt. 

Wir sehen hier, dass die Börsenstrompreise in Deutschland im April 2024 zumeist doppelt so hoch waren wie in Frankreich. Aber dann, wenn es in Deutschland eine Überproduktion an Solar- und Windstrom gab – wie am 6./7., 13./14. und 29. April und am 2. Mai, ist Deutschland günstiger als Frankreich.

Wir verschenken den Strom

Das klingt im ersten Moment gut, aber es bedeutet: Dann wird der Strom zu negativen Preisen auch in die Nachbarländer exportiert und die dortigen Stromabnehmer bekommen vom deutschen Stromkunden Geld bezahlt, damit der überschüssige Strom abgenommen wird. Das heißt, wir verschenken den Strom, weil wie die Photovoltaik eben nicht abstellen können.

Frank Hennig hat hier das eindrucksvolle Beispiel erwähnt, dass dann österreichische Pumpspeicherwerke das Wasser aus den Oberbecken an der Turbine vorbeilaufen lassen, damit wieder Strom durch das Heraufpumpen verbraucht werden kann. Denn mit den negativen Strompreisen aus Deutschland verdient man beim Stromverbrauch klotzig Geld.

Die Solar-und Windkraftbetreiber hingegen bekommen auch in diesen Fällen die garantierte Einspeisevergütung aus dem Bundeshaushalt. Minister Lindner beklagte bereits, dass diese Subvention in diesem Jahr voraussichtlich 19 Milliarden € betragen wird. 19 Milliarden für was?

Und solche Überproduktions-Situationen wie im April und Mai werden im Sommer noch mal richtig zunehmen, weil wir eben so unglaublich viele Kapazitäten dazu gebaut haben.

Bundesregierung bleibt Antwort schuldig

Nun kommen aus Frankreich zunehmend Warnungen über eine kritische Lage in der Stromversorgung. Französische Kernkraftwerke können zwar über die Grenzen liefern, sogar mehr als bisher. Aber seit Anfang März sind die Exporte über die Ostgrenzen in Richtung Belgien, Deutschland, Schweiz und Italien so groß, dass eine Gefahr für das französische Netz entsteht. Frank Henning wies darauf hin, dass lt. Netzbetreiber RTE zeitweise die Exportmengen begrenzt werden müssten.

Die Netzstabilität in Deutschland hängt nun zunehmend von Importen ab. Am 28. April kam es zu der weiter oben bereits erwähnten und gezeigten schweren Frequenzabweichung.

Trotz aller Subventionen von bisher Hunderten von Milliarden und weiter steigenden Kosten bleibt die Bundesregierung die Antwort schuldig, wie eine gesicherte und wettbewerbsfähige Stromversorgung erreicht werden kann.

Eine grundsätzliche energiepolitische Korrektur wird von Tag zu Tag dringlicher.

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1 Kommentar. Leave new

  • Ralf Schmidt
    3. Juni 2024 16:21

    Na, das ist doch einmal ein Fortschritt.
    Früher hieß es im Bezug auf die DDR: Der letzte macht das Licht aus.
    Heute,
    im “besten Deutschland aller Zeiten” ist das nicht mehr notwendig.
    Da geht das Licht ganz fortschrittlich automatisch aus.

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