Fragen und Antworten: Wie kann das gesamte Stromnetz Spaniens innerhalb von fünf Sekunden ausfallen?

Allgemeine Stromausfälle wie der, der diese Woche Spanien und Portugal heimgesucht hat, können vielfältige Ursachen haben, doch der Blackout hat deutlich gemacht, wie anfällig das regionale Stromnetz auf der Iberischen Halbinsel sein kann.

Warum konnte die Ursache noch nicht ermittelt werden?

Das Stromnetz ist ein Rückgrat mit komplexen Verzweigungen, die aus Tausenden miteinander verbundener Komponenten bestehen.

„Die Netzbetreiber müssen große Mengen an Echtzeitdaten wie Frequenzverschiebungen, Leitungsausfälle, Generatorzustände und Maßnahmen der Schutzsysteme sorgfältig analysieren, um die Abfolge der Ereignisse nachzuvollziehen, ohne voreilige Schlüsse zu ziehen“, sagte Pratheeksha Ramdas, leitender Analyst für neue Energien bei Rystad Energy, gegenüber AFP.

Was sind die üblichen Ursachen?

Ausfälle entstehen häufig durch die plötzliche Abschaltung einer Produktionsquelle, beispielsweise eines Kraftwerks, aufgrund eines technischen Defekts oder durch Brennstoffmangel bei der Versorgung von Wärmekraftwerken.

In den letzten Jahren haben Naturkatastrophen wie Stürme, Erdbeben, Waldbrände, extreme Hitze oder Kälte, die manchmal durch die globale Erwärmung noch verstärkt wurden, die Infrastruktur beschädigt oder zu Spitzenlasten bei der Nachfrage nach Heizung oder Klimaanlagen geführt.

Weitere mögliche Ursachen sind Überlastungen von Hochspannungsleitungen, die eine Umleitung des überschüssigen Stroms auf andere Leitungen erzwingen, sowie Cyberangriffe, die Spanien und Portugal zwar ausschließen, die aber mit der zunehmenden Digitalisierung der Netze immer häufiger als Bedrohung genannt werden.

Gab es ein Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage?

In Spanien sprach der Netzbetreiber REE am Montagabend von „starken Schwankungen der Stromflüsse, begleitet von sehr erheblichen Produktionsausfällen“.

In Europa ist die elektrische Frequenz im Netz standardmäßig auf 50 Hertz (Hz) kalibriert.

Eine Frequenz unterhalb dieses Niveaus bedeutet, dass nicht genügend Strom produziert wird, um den Bedarf zu decken.

Im Gegensatz dazu bedeutet eine Frequenz über 50 Hz, dass weniger Strom erzeugt werden muss.

Um die Frequenz von 50 Hz einzuhalten, müssen die Betreiber die Kraftwerke in Echtzeit anweisen, je nach Bedarf mehr oder weniger Strom zu produzieren.

„Die Aufrechterhaltung dieser Häufigkeit ist eine Frage der Ausgewogenheit“, sagte Michael Hogan, leitender Berater des Regulatory Assistance Project, einer NGO.

Wenn die Frequenz von 50 Hz abweicht, werden automatische Schutzsysteme aktiviert, die Teile des Netzes abschalten und so einen Dominoeffekt bei der Gerätebeschädigung verhindern.

„Sobald Kraftwerke beginnen, sich aus Schutzgründen selbst abzuschalten, kann die Situation schnell außer Kontrolle geraten“, sagte Hogan gegenüber AFP.

„Aber … es kommt sehr selten vor, dass es einen solchen Zustand wie gestern (Montag) auf der Iberischen Halbinsel erreicht.“

Wie es zu den Problemen am Montag kam, lässt sich nur schwer sagen.

„Einer der Faktoren, die höchstwahrscheinlich zur Instabilität beigetragen haben, ist die schwache Verbindung zwischen der Halbinsel und dem Rest des westeuropäischen Netzes. Das bedeutete, dass es in diesem Teil des Netzes nicht viel Trägheit gab, um die Schwankungen auf der spanischen Seite der Verbindung zu dämpfen“, sagte Hogan.

Aber das ist wahrscheinlich nur ein beitragender Faktor und nicht die Grundursache.

„Wahrscheinlich wird es zum Ausfall einer oder zweier großer Übertragungsanlagen kommen, was sich dann auf andere angeschlossene Teile des Netzwerks auswirkt“, sagte Hogan.

„Aber was diesen anfänglichen Übertragungsfehler verursacht haben könnte, muss noch herausgefunden werden.“

Welchen Effekt hatten erneuerbare Energien?

In Spanien stammen rund 40 Prozent des Stroms aus Solar- oder Windkraft. Am Montagmittag waren es sogar rund 70 Prozent.

Anders als gasbefeuerte Kraftwerke, die mehrere Minuten zum Anspringen brauchen, könne die Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie nicht nach Bedarf gesteuert werden und müsse oft gedrosselt werden, sagte Ramdas von Rystad Energy gegenüber AFP.

Der europäische Verbund der Übertragungsnetzbetreiber (ENTSOE) warnte am 18. April vor den Risiken einer Überproduktion von Solarenergie bei nahendem schönem Wetter.

Ramdas sagte, die Störung am Montag sei eine „klare Warnung“.

„Ohne eine stärkere nationale Widerstandsfähigkeit und eine verbesserte regionale Koordination könnten künftige Netzausfälle noch schwerwiegendere Folgen haben“, schrieb sie in einer Kundenmitteilung.

„Ohne ausreichende Flexibilitätsmaßnahmen wie Speicher, schnell hochfahrende Kraftwerke oder starke Verbindungsleitungen können große Schwankungen bei der Produktion erneuerbarer Energien das Netz destabilisieren“, sagte sie gegenüber AFP.

Lion Hirth, Energieberater und Professor für Energiepolitik an der Hertie School in Berlin, sagte, es sei „wahrscheinlich“, dass „ein System mit sehr geringer konventioneller Stromerzeugung (Kernenergie, Gas, Kohle, Wasserkraft) weniger dämpfende Trägheit hat und (mit anderen Worten) anfälliger dafür ist, dass solche Schwankungen außer Kontrolle geraten.“

„Trotz der Unsicherheit kann man wohl mit Fug und Recht behaupten, dass es nicht gerade hilfreich war, dass das iberische System am Montagmittag größtenteils mit Wind- und Solarenergie lief“, fügte er hinzu.