Alles im Fluß?

Dass wir in Europa jederzeit unbekümmert das Licht anschalten ist keine Selbstverständlichkeit, sondern erfordert präzise Steuerung der Stromflüsse. Große Verantwortung tragen die so genannten „Regionalen Sicherheitskoordinatoren“, von denen es in Europa fünf Stück gibt. Einer davon sitzt in München.

Kurz nach 22.00 Uhr, ein ganz normaler Samstagabend im November 2006. Auf vielen deutschen Fernsehern flimmert die damals beliebte TV-Show „Wetten, dass..?“. Während die Zuschauer überlegen, wie lange Moderator Thomas Gottschalk diesmal wohl überzieht, wird plötzlich der Bildschirm schwarz. Stromausfall. Was zuhause auf der Couch vor allem ärgerlich ist, bleibt vielen Menschen, die in Europa mit Energieversorgung zu tun haben, als Schockmoment in Erinnerung.

Was war passiert? Ganz im Norden Deutschlands soll das neue Kreuzfahrtschiff Norwegian Pearl von der Meyer Werft in Papenburg über die Ems ausgeschifft werden. Um die gefahrlose Durchfahrt zu ermöglichen, schaltet der verantwortliche Stromversorger E.on eine durch die Ems führende Stromleitung ab.

Im Grunde ein Routinevorgang. Doch ihre Komplexität macht Stromnetze anfällig für so genannte Kaskaden-Effekte, bei denen sich lokale Störungen über Rückkoppelungseffekte zu massiven Problemen aufschaukeln. Als die erste Warnmeldung zu einer möglichen Überlastung der Stromleitung Landesbergen-Wehrendorf eintrifft, versucht E.on gegenzusteuern. Doch die Maßnahmen haben nicht den erwünschten Erfolg, der Lastfluss erhöht sich weiter. Die Leitung schaltet sich automatisch ab.

„Strom nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands und versucht in solchen Fällen über benachbarte Leitungen zu fließen“, sagt Dirk Witthaut vom Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrum Jülich. Während sich die deutschen Fernsehzuschauer auf die Auflösung der Saalwette freuen, verteilt sich der Strom, der nicht mehr durch die Leitung Landesbergen-Wehrendorf fließen kann, unkontrolliert auf andere Leitungen im Umfeld. Weitere Leitungen überlasten und schalten sich ebenfalls ab – von Nord nach Süd, quer durch Europa.

Stromausfall löst europaweit Chaos aus

In der Folge zerfällt das europäische Verbundnetz in drei Teilnetze unterschiedlicher Frequenzen. In Teilen von Deutschland, Frankreich, Belgien, Italien, Österreich und Spanien fällt der Strom aus. Etwa 15 Millionen Menschen sind europaweit von dem Stromausfall betroffen. Aufzüge bleiben stecken, Ampeln fallen aus, Alarmanlagen und Brandmelder werden fälschlicherweise ausgelöst, der Zugverkehr kommt streckenweise zum Erliegen.

„In Coburg nutzten vier junge Männer die Gelegenheit, schlugen die Schaufensterscheibe eines Handy-Geschäfts ein und flüchteten mit mehreren Handys. In Köln stoppte die Seilbahn mitten über dem Rhein. Eine halbe Stunde lang mussten die rund 70 Fahrgäste im Finstern sitzen, bis sie befreit wurde. Die Kölner Polizei hatte während des Stromausfalls keine ruhige Minute.“ berichtet Spiegel Online.

Gegen Mitternacht ist der Spuk vorbei. Den Übertragungsnetzbetreibern ist es gelungen, die Teilnetze wieder zusammenzuschalten und die Stromversorgung wieder herzustellen. Die Fernseher gehen wieder an, „Wetten, dass..?“ ist vorbei.

Ärgerlich, aber es hätte viel schlimmer kommen können. Europa war einem Blackout, also einem Ereignis, bei dem die Stromversorgung großflächig und für lange Zeit zusammenbricht, nur sehr knapp entgangen: Schäden an Transformatoren, Leitungen oder gar Kraftwerken, was die Stromversorgung tagelang behindern hätte können, gab es nicht.

Die offiziellen Untersuchungsberichte kommen zu dem Schluss, dass die geplante Abschaltung von E.on schlecht kommuniziert wurde, so dass die anderen beteiligten Übertragungsnetzbetreiber keine Chance mehr hatten, ihre Stromerzeugungs- und Netzkapazitäten an die veränderten Bedingungen anzupassen. Auch während des Stromausfalls wussten Netzbetreiber der an Deutschland angrenzenden Länder teilweise nicht, welche Maßnahmen ihre Nachbarn bereits ergriffen hatten – und konnten deswegen nicht angemessen reagieren.

Bessere Koordinierung dringend benötigt

„Ab dem Zeitpunkt war endgültig klar, dass in der Zukunft verschiedene Koordinierungsaufgaben nötig sind, weil man die Komplexität von Stromhandel, erneuerbaren Energien und technischen Effekten im Netz nicht mehr voneinander losgelöst betrachten kann. Das war die Initialzündung zur regionalen Koordinierung der Übertragungsnetzbetreiber“, sagt Uwe Zimmermann, einer der beiden Geschäftsführer von TSCNET Services.

Blick in den Operator Room von TSCNET. Es sind drei Mitarbeiter zu sehen, die an Computern sitzen. Auf den Bildschirmen sind Schaltpläne zu sehen.
Blick in den Operator Room von TSCNET, einem Regionalen Sicherheitskoordinator in München. Insgesamt gibt es europaweit bislang fünf dieser Dienste.

Zimmermann sitzt in einem schnörkellosen Hochhaus mit Glasfassade, nahe dem Münchner Ostbahnhof. Durch das Büro laufen viele junge Mitarbeiter, das Durchschnittsalter liegt höchstens bei 35 Jahren, gesprochen wird überwiegend Englisch. Auf den ersten Blick ergeben die Schreibtische und vereinzelten Büropflanzen das Bild eines ganz normalen Arbeitsplatzes. Wäre da nicht der extra gesicherte Raum mit den besonders großen Monitoren. Rund um die Uhr werden dort in Echtzeit die Stromflüsse zwischen verschiedenen Ländern anzeigt. Ein Blick auf die Lebensadern Europas, wenn man so will.

TSCNET wurde 2008 gegründet und gilt als Antwort auf die von der EU nach dem Vorfall in Papenburg geforderte bessere Zusammenarbeit aller europäischen Übertragungsnetzbetreiber. Mit dem 2009 verabschiedeten dritten EU-Energiebinnenmarktpaket wurde die rechtliche Grundlage für diese so genannten Regionalen Sicherheitskoordinatoren gelegt.

Fünf dieser Organisationen gibt es mittlerweile. Sie unterstützen insgesamt 44 Übertragungsnetzbetreiber in ganz Europa dabei, den Stromfluss aufrecht zu halten. Das Münchner Büro deckt mit Zentral- und Osteuropa das größte Gebiet ab. Die Vereinigung CORESO mit Sitz in Brüssel, ebenfalls 2008 gegründet, übernimmt diese Aufgabe für die Gebiete Frankreich, Großbritannien, Nordirland, Italien, Spanien und Portugal. Der Baltic RSC in Tallinn überwacht Estland, Lettland und Litauen, das Nordic RSC mit Sitz in Kopenhagen ist für die skandinavischen Länder zuständig und SCC in Belgrad hat ein Auge auf die südosteuropäischen Länder.

Frühwarnsystem für potenzielle Gefahren im Netz

Es gibt zahlreiche Ereignisse, die den Netzbetrieb beeinflussen: Extreme Kältewellen wie zuletzt im Januar 2017, die große Teile Ost- und Mitteleuropas im wahrsten Sinne des Wortes erstarren ließen, können zu Leitungsausfällen führen, weil Eis und Schnee Hochspannungstrassen lahmlegen. Durch die Hitzewelle im Sommer 2018 und die begleitende Dürre mussten Kraftwerke ihre Stromproduktion herunterfahren, weil es an Kühlwasser fehlte. Die fehlenden Strommengen müssen anderswo erzeugt und durch andere Leitungen als geplant, geleitet werden. 

Stromleitung in Winterlandschaft.
Der extreme Kälteeinbruch im Januar 2017 sorgte in weiten Teilen Europas für tiefe Fröste und schwere Schneestürme. Die europäischen Übertragungsnetzbetreiber mussten intensiv zusammenarbeiten, um die Stromversorgung aufrecht zu erhalten.

Eine große Herausforderungen für den Netzbetrieb sind Solar- und Windkraftwerke, die Strom zunehmend dezentral erzeugen, der über weite Strecken transportiert muss. Die Schwankungen, denen die Erzeugung von Strom aus Photovoltaik- und Windparks unterliegen, stellen neue Anforderungen an die Überwachung und das Management der europäischen Übertragungsnetze.

Wenn Leitungen oder Kraftwerke ausfallen, müssen die Übertragungsnetzbetreiber sofort eingreifen. Der Betrieb des Stromnetzes in Echtzeit ist ihre originäre Aufgabe. Die Regionalen Sicherheitskoordinatoren sind dazu nicht in der Lage. Ihre Aufgabe ist es, potenzielle Gefahren möglichst früh zu erkennen. Sie fungieren als eine Art Verkehrsleitsystem. Die zentrale Frage, die sich die Mitarbeiter von TSCNET stellen, lautet: Wo wird viel Verkehr sein und wo ist die Bahn frei? Und wie kann man den Verkehr, also den Strom, sinnvoll verteilen?

Im Münchner Büro laufen deswegen rund um die Uhr Daten zur Netzsituation von fast allen europäischen Übertragungsnetzbetreiber ein, zum Teil auch zusätzlich aus der darunter liegenden Ebene, dem Verteilnetz. Dazu kommen Einspeiseprognose von Solar- und Windparks und Informationen zu verschiedenen Effekten in den Netzen, etwa welche Schaltmaßnahmen geplant sind aufgrund von Baumaßnahmen. Und natürlich welche Mengen Strom an der Strombörse gehandelt wurden. „All diese Informationen verschmelzen wir zu einer Prognose für den folgenden Tag“, sagt Maik Neubauer, ebenfalls Geschäftsführer von TSCNET. Je präziser die Prognose, desto weniger muss in den Netzbetrieb eingegriffen werden.

Big Data: Aus riesigen Datenmengen verlässliche Prognosen formen

„Am Anfang galt es überhaupt erstmal eine gemeinsame Sprache zu finden“, sagt Uwe Zimmermann. Damit meint der Ingenieur die Herausforderung, die riesigen Mengen Daten, die bei TSCNET zusammenlaufen und aus ganz verschiedenen Quellen stammen und mit unterschiedlichen Methoden erfasst wurden, stimmig auszuwerten. In den ersten Monaten nach der Gründung des Münchner Büros wurden zunächst Analysewerkzeuge entwickelt, um aus dieser Menge an Informationen tatsächlich eine verlässliche Prognose über die Versorgungslage treffen zu können.

Der Arbeitsablauf der Mitarbeiter von TSCNET folgt einem wiederkehrenden Rhythmus, regelmäßigen Lagebesprechungen und endet jeden Tag mit einer abendlichen Konferenz. Um 21 Uhr wählen sich die Kunden von TSCNET – Vertreter der Übertragungsnetzbetreiber aus den beobachteten Gebieten – in eine Videoschaltung ein und besprechen den nächsten Tag. Wo und wann wird das Netz unter Stress sein? Wer ist in diesem Fall unmittelbar betroffen, welcher Netzbetreiber kann diese Engpässe für seine Nachbarn kompensieren?

Prognose für jede einzelne Leitung

Die goldene Regel der Stromversorgung ist das so genannte n-1-Kriterium. Dieser Grundsatz besagt, dass in einem Netz bei prognostizierter maximaler Übertragungsleistung die Netzsicherheit auch dann gewährleistet bleiben muss, wenn eine Komponente, etwa ein Transformator oder ein Stromkreis, ausfällt oder abgeschaltet wird. Genau das also, was 2006 nicht der Fall war und zu dem verheerenden Dominoeffekt führte.

 „Bevor nicht geklärt ist, wie jede Leitung in dem von uns beobachteten Gebiet nach dem n-1-Kriterium gesichert werden kann, läuft der Koordinationsprozess weiter“, sagt Neubauer. An manchen Abenden ist das schnell geklärt, an anderen wird die Nacht für die Mitarbeiter richtig lange. Von den durchgemachten Nächten der TSCNET-Mitarbeiter bekommen die Verbraucher nur selten etwas mit. In den meisten europäischen Ländern fällt im ganzen Jahr nur wenige Minuten der Strom aus. Deutschland steht mit nur 12 Minuten Stromausfall im Jahr 2017 sogar am besten da.

Inzwischen laufe die Zusammenarbeit mit den anderen europäischen Ländern routiniert ab, versichern Zimmermann und Neubauer. Doch die Kommunikation zu verbessern bleibt eine herausfordernde Aufgabe. Die EU-Verordnung 2017/1485 sieht vor, dass alle Übertragungsnetzbetreiber ihre Daten mit einer identischen Methode auswerten, dem so genannten „Common Grid Model “. Dabei soll ein vollständig neues Datennetzwerk zwischen allen Netzbetreibern in Europa aufgebaut werden, um einen sicheren und harmonisierten Datenaustausch zu gewährleisten. Damit sollen Netzbetreiber mittelfristig auch in der Lage sein, den Zustand des Netzes für bis zu einem Jahr im Voraus prognostizieren zu können.

Ein solcher Datenaustausch bedeutet auch, dass enorme Sicherheitsvorkehrungen nötig sind. Cyberattacken sind eine reelle Bedrohung für den Netzbetrieb. Ende 2016 haben Hacker zum Beispiel das ukrainische Energienetz über Stunden lahmlegt. Der bislang extremste dokumentierte Vorfall, doch auch Hackerangriffe auf Raffinerien, Verteilungsnetze, Stadtwerke und Atomkraftwerke sind bereits zuhauf nachgewiesen. Die Wunschliste nach IT-Spezialisten auf den Career-Seiten der Sicherheitskoordinatoren ist entsprechend lang.

EU fordert mehr grenzüberschreitende Zusammenarbeit

Die EU-Kommission will, dass der europäische Energiemarkt weiter zusammenwächst. Seit vielen Monaten wird über das 4. Energiemarktpaket, ein umfangreiches Bündel an Gesetzen, dass unter dem Namen „Saubere Energie für alle Europäer“ firmiert, verhandelt. Vorgesehen ist darin auch, dass Sicherheitskoordinatoren wie TSCNET weitere Verantwortung auf gesamteuropäischer Ebene übernehmen, um das internationale Übertragungsnetz für den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien vorzubereiten. Nach EU-Vorgaben müssen bis 2030 mindestens 32 Prozent der in der EU genutzten Energie aus erneuerbaren Quellen stammen. „Die überregionale Zusammenarbeit zwischen den Netzbetreibern wird in diesem Kontext immer wichtiger, um Netzengpässe vorherzusehen und Blackout-Risiken zu minimieren“, sagt Maik Neubauer.

 „Im Prinzip werden mit den neuen Anforderungen aus dem Clean Energy Paket alle Prozesse noch einmal auf den Kopf gestellt, da die Sicherheitskoordination nach neuen Methoden, für neue Regionszuschnitte, in neuer Infrastruktur und in einer neuen Rollenverteilung zwischen uns als Regional Security Coordinator und den Übertragungsnetzbetreibern durchzuführen ist“, sagt Uwe Zimmermann. „Was in den vergangen zehn Jahren aufwändig entwickelt wurde, wird in den kommenden drei bis vier Jahren noch einmal von Grund auf überarbeitet werden.“

Kurz vor dem Klimagipfel im polnischen Katowice kündigte der für die Energieunion zuständige Vizepräsident der EU-Kommission Maroš Šefčovič an, dass die EU bis 2050 klimaneutral werden wolle. Klimaemissionen senken, gleichzeitig Wohlstand und hochwertige Arbeitsplätze zu schaffen und die Lebensqualität der Menschen zu verbessern, sei das Ziel.

Der Weg dahin führt auch über ein unscheinbares Büro am Münchner Ostbahnhof, wo einem kleinen internationalen Team sehr viel Arbeit bevorsteht. Eine Arbeit, von der die Europäer im Idealfall wenig mitbekommen. 

Dieser Text entstand im Rahmen des European Energy Media Fellowships der Heinrich-Böll-Stiftung. 

EnergiePerspektiven

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