Meinung - Tinos Kolumne

Strom

Der Strom kommt aus der Steckdose. Ja, das ist richtig. Aber was, wenn nicht?

Update 2006-11-15: Zwischenbericht von EON

Im Heise-Forum wurde der Link zum offiziellen Bericht von EON gepostet: www.eon-netz.com/Ressources/downloads/BNetzABerichtundAnlage.pdf

Ich habe mir das Dokument durchgelesen und es bestätigt in etwa, was ich mir dachte:

Die Redundanzbedingung N+1 war verletzt. Das Leitungsnetz in der Region Nordwestdeutschland ist inzwischen zu dünn. Allerdings ist man hinterher natürlich immer schlauer, solche Probleme kommen vor. In wieweit es den Versorgen anzulasten ist, dass sie den Netzausbau nicht ordentlich vorgenommen haben, ist eine Frage, die ich nicht klären will.

Was aber unbedingt angesprochen werden muss ist die Unverfohrenheit von EON auch nur zu versuchen das ganze als Menschliches Versagen hinzustellen und die Mitarbeiter büßen zu lassen. Der Fehler liegt nicht bei den Mitarbeitern sondern ganz klar auf der Ebene der Netzversorger. Nicht nur bei EON, sondern ganz generell trifft das sicher auf jeden Energieversorger zu.

Nachdem die Leitung über die Ems abgeschaltet worden war brauchte nur noch eine weitere Transferleitung zu wackeln und dann gab es kein Halten mehr, d. h. kein Mensch auf diesem Planeten hätte das mit dem Stromausfall dann noch verhindern können. Die Ursache für den späteren Stromausfall ist somit in einem Fehler bei der Vorbereitung bei der Abschaltung der Leitung über die Ems zu suchen.

Wie der Bericht schreibt war die Situation nach Abschalten der Leitung schnell angespannt. Da die Redundanzbedingung nicht gegeben war wurde der weitere Ausfall sehr wahrscheinlich.

Auf der Leitung waren vor der Abschaltung ca. 1700 MW die sich dann nach der Abschaltung auf die anderen Leitungen verteilten. Einige der Leitungen waren nicht in der Lage, überhaupt 1700 MW zu transportieren und liefen danach nahe an der 100% Marke der zulässigen Leistung. Jeder, der mit Netzwerken zu tun hat, weiß, dass dies keine tragfähige Situation ist, auch wenn die 100%-Marke bedeutet, dass man kurzzeitig weitere 25% Überlast in Kauf nehmen kann, wie im Stromnetz (ich habe nur Erfahrung mit Internet, da kann man keine Leitung durchglühen, aber ich habe deshalb Erfahrung mit Überlastsituationen und Kapazitätsplanung).

Wie man im Vorfeld noch von N+1 ausgehen konnte ist mir schleierhaft. Der Bericht spricht es nicht an, aber ich denke, bestimmten Leuten war vorher bekannt dass es knapp werden würde (und die Mitarbeiter in der Leitzentrale waren vermutlich nicht darüber informiert). An einen möglichen Ausfall dachte vermutlich freilich keiner.

Ich denke, dass insgesamt der Wunsch der Vater des Gedanken war dass genug Leistungskapazität vorhanden wäre, aber in Wirklichkeit einfach nicht genug Leitungskapazität zur Verfügung steht (ja, Präsens, das gilt auch heute noch). Das ist kein Fehler von den Leuten in der Leitstelle, denn so etwas kann man nicht "ad hoc" entscheiden, sondern das muss ordentlich geplant werden.

Wenn man auf Anlage 14 des Berichtes sieht, bemerkt man, dass die Leitung Landsbergen-Wehrendorf von ca. 50% Auslastung auf fast 100% Auslastung sprang als die Leitung über die Ems abgeschaltet wurde. Den anderen Leitungen in der Gegend ging es ähnlich, wie die Warnmitteilungen ja nahelegten.

Es ist müßig darüber zu spekulieren dass den erfahrenen Igenieuren in dem Moment wohl klar war, dass sie sich außerhalb der Redundanzbedingung befanden. Sie hatten keine Möglichkeit - außer durch Rückschalten der Leitung über die Ems - die Situation wieder zu stabilisieren. Jedoch ist solch ein Vorgang nicht mit dem umlegen eines Lichtschalters zu vergleichen. Nicht nur hätte das mit der Werft koordiniert werden müssen, solche Schaltungen benötigen auch noch eine Vorbereitung und Koordination. Etwas, das zwei Personen in einer Leitzentrale in einer angespannten Situation in solch kurzer Zeit nicht leisten können. Das ganze hat sich in knapp einer Viertelstunde abgespielt, also einer kürzeren Zeit als die Leute, die denken, dass sie es besser wissen, brauchen, um ihre Meinung zu tippen!

Dass die eilig vorgenommene Maßnahme der Leitzentrale einen gegenteiligen Effekt hatte ist in diesem Zusammenhang nicht wichtig. Es ist überhaupt beachtlich, dass die Ingenieure in der kurzen Zeit einen Plan fassen wollten die Situation noch zu retten. Die Maßnahme kam zu spät, wie der Abstand von 2s zur Auslösung der Leitungen zeigt. Der kurzfristige (derzeit noch unbekannte) Anstieg der Energieübertragung von Ost nach West (ich nehme an, "Wetten Dass?" war aus und die Leute schalteten ihren Fernseher ab) war zudem nicht vorhersehbar und überlastete die Leitungen, die sowieso schon über dem Sollwert liefen. Die Leitungskapazität reichte einfach nicht aus um diese Veränderung aufzunehmen, statt mit "N+1" liefen sie da eigentlich schon eher mit zu wenig Leitungskapazität (waren schon überall über dem Limit), d. h. der Dominoeffekt war nicht mehr aufzuhalten.

Etwas das positiv ist

Das Ganze hat aber einige Dinge gezeigt, die ich wahrscheinlich weiter unten schon geschrieben habe, aber im Bericht wird es eben deutlich:

• Der automatische Lastabwurf, also die Notfallpläne im Falle einer Unter- bzw. Überversorgung, haben gegriffen und waren effektiv. Es waren zwar sehr viele Haushalte von der Abschaltung betroffen, aber der Strom wurde sehr schnell wiederhergestellt. Insbesondere wenn man bedenkt, wie umfangreich die Stromausfälle waren ist die Zeit von oft nur wenigen Minuten bis etwas über 30 Minuten beachtlich flott.
• Was mich besonders fasziniert ist, wie schnell der europäische Stromverbund wiederhergestellt werden konnte. Anlage 21 zeigt mir, wie "beherzt" die Leute da vorgegangen sind und der Stromverbund nach nicht einmal 45 Minuten wieder stand. So etwas zu bewerkstelligen ist alles andere als leicht, es zeigt, auf welchem hohen Niveau die Leute zu solch einer Nachtschlafenden Zeit agieren konnte. Das wiederum zeigt, dass das Personal der Situation vollauf gewachsen war.
• Die Aussage der Stromversorger, dass es zu so etwas wie in Nordamerika hier nicht passieren kann, ist richtig. Damit ist aber nicht gemeint war, dass es hier keinerlei Stromausfälle gibt, sondern dass diese eben nicht so lange andauern und aus anderen Gründen eintreten als in Amerika. Das Netz hierzulande ist also nicht marode, es ist nur so, dass es dringend stärker ausgebaut werden muss.

Die Schwarzmalerei der Politik ist nicht gänzlich berechtigt, insgesamt ist das Stromnetz sehr leistungsfähig und funktioniert im Rahmen der Möglichkeiten hervorragend. Allerdings denke ich, dass die Stromversorger nicht behaupten können, sie hätten ihre Hausaufgaben zur gänze erledigt. Der Ausbau des Netzes in den letzten Jahren ist definitiv nicht umfangreich genug gewesen, das aufzuholen wird schwierig, denn je mehr Baumaßnahmen notwendig werden desto größer wird die Ausfallwahrscheinlichkeit durch eben diese Baumaßnahmen.

Und nun die Negativa

Ich stelle hier mal die provokante Frage in den Raum, wer bitte auf diesem Planeten hätte es besser gemacht haben als die Leute? Ja, es mag Fehleinschätzungen gegeben haben, aber man muss den Zeitfaktor berücksichtigen, und auch die qualifizierte Tätigkeit nachdem die Störung eingetreten war. Schließlich hat man es mit Menschen zu tun und nicht mit Robotern.

Menschliches Versagen als Grund anzugeben ist lächerlich. Es ist destruktiv und zeugt von einem menschenverachtenden Verhalten des Arbeitsgebers E.ON! Das menschliche Versagen liegt ganz klar wesentlich deutlicher bei den Managern als bei dem Bedienpersonal!

Das ist ganz klar ein Bauernopfer, und einem Energieversorger nicht würdig. Bitte mal bedenken, dass es nur zwei Mitarbeiter waren auf deren Schultern nun die "Schuld" gewälzt werden sollen. Was hier gemacht wird ist übelstes Mitarbeiter-Bashing jenseits der Schwelle zum Mobbing. Ich bin der Meinung, die Leute gehören beurlaubt, aber nicht, weil sie einen Fehler begangen haben, sondern weil sie mit dem Schock klarkommen müssen, den sie durch solch eine Situation erlitten haben. "10 Mio Menschen ohne Strom wegen mir?" Definitiv, solchen Arbeitnehmern muss man helfen und sie nicht untertunken.

Es ist die Aufgabe eines Arbeitsgebers, seine Arbeitnehmer vor den schlimmsten Auswirkungen der Arbeit zu schützen, und genau diese Situation gehört dazu! Mitarbeiter als die Sündenböcke für firmeninterne Fehlentscheidungen (eine zu geringe Gesamt-Netzkapazität) büßen zu lassen ist ungeheuerlich!

Nocheinmal zum Mitdenken

• Die Stromversorger sind gesetzlich zur Redundanz verpflichtet. Das bedeutet, egal welches Betriebsmittel ausfällt, das darf zu keiner Situation führen, in der die Stromversorgung gefährdet ist.

• Selbst wenn die Leitung über die Ems aus unbekannten Gründen ausgefallen wäre, z. B. weil einer der Mitarbeiter einfach so zum Spaß abgeschaltet hätte, hätte es zu keinem Stromausfall, ja nicht einmal zu einer kritischen Situation kommen dürfen.

• Unstrittig dürfte sein, dass es zu keinem Stromausfall gekommen wäre, wenn die Leitung über die Ems nicht abgeschaltet worden wäre.

Damit ist bewiesen dass der Fehler im Netz der EON und nicht bei den Mitarbeitern von EON lag.

-Tino

Update 2006-11-06: Ebene 3 hat sich in 3 Inseln aufgespaltet

Heise Ticker: www.heise.de/newsticker/meldung/80582
Mein Kommentar www.heise.de/newsticker/foren/go.shtml?read=1&msg_id=11555187&forum_id=107852

Nach diesen Angaben hat sich die Ebene 3 in 3 Inseln aufgespaltet, wobei in einer Insel Strommangel herrschte. Innerhalb der Insel aber, und das muss man bitte bedenken, war nicht alles dunkel, sondern weite Teile wurden weiter versorgt. Der "Automatische Lastabwurf" ist die augenscheinlichste Auswirkung, denn jeder in Ebene 1 der abgeklemmt wird, ist ohne Strom.

Allerdings geschieht ein "Lastabwurf" nicht so einfach wie man sich das denkt. Nicht nur die Strommenge ist entscheidend, sondern auch das Phasenverhältnis und die Netzfrequenz. Ich gehe von folgendem aus (bitte bedenken: Ich bin an sich Laie der sich allgemein mit den Grundlagen kundig gemacht hat. Wichtig: "Insel" bedeutet nichts festes, es sind einfach nur Bereiche die sich absplitten, wo diese genau liegen ist nicht unbedingt vorherbestimmbar, hinterher sieht man ja, wo sie sind):

• Die erste Insel (ich nenne sie mal "nord") hat sich vermutlich isoliert, weil der Energietransfer Nord-Süd die Leitungen überlastet hat. Deshalb wurde die Verbindung aufgetrennt. Normalerweise sollte auch hier N+1 zum Einsatz kommen, d. h. auch nach Abschaltung der Starkstromleitung hätte genug Reservetransferkapazität vorhanden sein müssen, so dass beim Ausfall einer weiteren Leitung keine Überlastsituation auftreten kann. Das gilt besonders für das Auftreten zusätzlicher plötzlich und ungeplant auftretender Überlastsituationen. Dies war hier offensichtlich nicht der Fall, d. h. es wurde nicht schlampig, sondern fahrlässig gearbeitet. Die Überlast ist vermutlich entstanden da gegen das Prinzip N+1 verstoßen wurde. Die Separierung geschah durch Überlast, d. h. zu hohen Stromfluss (z. B. Hitzeentwicklung). Hier lag aber der entscheidende Fehler, alles weitere das folgt ist der "Dominoeffekt".
• Nachdem sich die Insel "nord" aus dem Stromverbund verabschiedet hatte, hingen nur noch die beiden anderen Inseln (ich nenne sie "west" und "ost") aneinander. Diese beiden Inseln hatten aber nicht ausreichend Reservekapazität um zu kompensieren. Hier trat keine Überlast in dem Sinne ein, dass etwas "überlastet" wurde, lediglich fehlte der Strom. Dadurch sinkt die Netzfrequenz und es laufen nun andere Notfallprozeduren an. Es trennen sich dann die Leitungen mit dem größten Phasenversatz auf, das sind also die Leitungen, über die die höchsten Energien wandern. Dadurch entsteht dann zwar schnell eine Überlast, aber der Effekt ist, dass sich die Insel, in der genug Energie bereitsteht, von der Insel, die zu wenig Energie hat, abspaltet. Die Insel "ost" hatte also genug Leistung und blieb stabil, die Insel "west" hingegen hatte hinterher viel zu wenig Leistung.
• Nun tritt der "Automatische Lastabwurf" auf den Plan. Dieser setzt aber nicht in Ebene 3 an, sondern in Ebene 2. Randbereiche die Energie ziehen und nur noch schwer versorgt werden können (also wiederum die mit dem größten Phasenversatz) werden automatisch abgetrennt, bis sich die Netzfrequenz wieder stabilisiert. Das ist dann ein Kaskadeneffekt, d. h. die Ebene 3 Insel "west" hat sich in viele kleine Ebene 2 Bereiche aufgespaltet, die über die Ebene 3 noch versorgt werden können, einige Ebene 2 Bereiche hingen danach wohl nicht mehr an der Ebene 3 und so gut wie alle Querverbindungen (benachbarte Ebene 2 haben wohl untereinander Querverbindungen wenn ich das richtig sehe, diese haben aber sehr geringe Kapazitäten, die Hauptverteilung zwischen Ebene 2 geschieht über Ebene 3) dürften abgebrochen worden sein. Resultat des Lastabwurfs ist, dass auf der Ebene 1 im angeworfenen Bereich keine Energie mehr da ist da die Ebene 2 nichts mehr liefert. In den restlichen weiter versorgten Bereichen treten aber auch Notsituationen auf, nicht weil zu wenig, sondern weil zu viel Energie da ist. Klingt paradox, ist aber leicht verständlich. Die Netzfrequenz sinkt bei mehr Last. Bei weniger Last steigt sie. Sie darf aber nicht zu stark ansteigen, sollte das der Fall sein gehen Kraftwerke offline um zu kompensieren (Abschalten geht nicht so schnell). Der Effekt ist übrigens derselbe wie beim "Automatischen Lastabwurf", das ist ja das schöne, wenn auch kompliziert zu denken.
• "Kraftwerke" in abgeschalteten Ebene 1 (also Blockheizkraftwerke, Biogasanlagen bei Bauern, Photovoltaik oder kleinere Windkraftwerke privater Betreiber, etc.) können in solch einem Fall nicht mehr einspeisen, d. h. selbst wenn ein lokaler Bauer den Ort versorgen könnte geht das in solch einem Fall nicht (im "Cleveren" Fall hängt der Ort separat an Ebene 2, meistens aber hängt er an einem Umspannwerk und das geht komplett offline und schaltet somit auch die Ebene 1 aus die an sich Energie liefert).
• Kraftwerke an der Ebene 2 versorgen ihre Ebene weiter. Solche Kraftwerke sind kleinere Kraftwerke wie (ich vermute da nur!) Müllverbrennunganlagen, Laufwasserkraftwerke, regionale Fernwärmeblockkraftwerke usw. Dies geschieht unabhängig davon, ob die Ebene 2 an der Ebene 3 hängt. Es kann also durchaus sein, dass eine "Ebene 2" versorgt wurde obwohl sie sich aus dem Stromverbund ausgeklinkt hat (was meistens passiert sein dürfte um die Ebene 2 zu schützen).
• Kraftwerke an Ebene 1 gingen wohl auch zum Teil offline. An der Ebene 1 hing z. B. der Windpark im Norden, das sind aber auch die großen Kraftwerke (Öl, Kohle, AKW) die in die Ebene 3 einspeisen. Der "Dummy" (also die Last) dieser Kraftwerke ist immer die Ebene 2. Somit kann es sein, dass Ebene 2 mit Überversorgung (wie z. B. bei mir in der Nähe, die Lechwerke in Augsburg) aus dem Verbund der Ebene 3 ausscheren damit dort weniger Energie zur Verfügung steht. Das klingt paradox, denn es steht zu wenig Energie zur Verfügung, aber Kraftwerke verschwinden aus der Ebene 3 weil dort seltsamerweise regional zu viel Energie existiert, da sich die Ebene 3 ja in Inseln aufgespaltet hat.

Bei den Kraftwerken gibt es prioritäten. Wasserkraftwerke lassen sich am schnellsten regeln (Schleusen dicht und fertig), während man ein AKW nicht einfach mal so schnell runterfahren kann, es verbleibt da nur die Möglichkeit der Notabschaltung.

Deshalb gibt es "Shunts". Das sind gigantische Widerstände, die man zuschaltet um die Energie zu vernichten die zu viel ist. Wiederum paradox, in Teilen von Deutschland geht der Strom aus und in anderen Teilen wird Energie "sinnlos" vernichtet. Aber auch das ist eine Notmaßnahme: Ein Dampfkraftwerk (meistens werden die Turbinen mit Dampf betrieben) braucht das Stromnetz als Bremse. Die Turbinen würden sonst zu schnell drehen und auseinanderbrechen (kein Scherz). Das bedeutet, dass solche Kraftwerke ein wirklich echtes Problem haben wenn sie "plötzlich" (das dauert keine 5 Minuten) vom Netz offline gehen. In Hollywood hätte man dann eine wunderhübsch in Szene gesetzte Explosion, in Wirklichkeit ist das ganze einigermaßen unspektakulär, wenn auch absolut notwendig und sinnvoll konstruiert.

Was der "kleine Mann" sieht ist nicht einmal die Spitze vom Eisberg. Die wahren Probleme sind nicht die dass der Strom ausfällt. Auch die weiteren Notmaßnahmen die dann einsetzen um die Kraftwerke zu schützen, also Auftrennung oder Lastabwurf wegen Überlast, Phasenlage oder Netzfrequenz, sind weniger problematisch, denn das alles geht vollautomatisch (Tschernobyl wäre nicht hochgegangen hätte das Bedienpersonal nicht eingegriffen!). Wenn man also in den Automatismus nicht eingreift (was in unübersichtlichen Sitationen mehr als ratsam ist), dann hat man vorher sozusagen ein schönes Legohaus und hinterher nur noch einen Sack voll Legosteine die komplzierter zusammenzusetzen sind als ein Puzzle.

Und genau dann fangen die echten Probleme an. Es ist recht einfach ein isoliertes Gebiet wieder online zu bekommen. Man sorgt dafür dass genug Energie zur Verfügung steht (z. B. indem man die offline gegangegen Kraftwerke synchronisiert und wieder online bringt), trennt das abgeschaltete Gebiet vollständig auf und schaltet es dann peu a peu wieder zu.

Nach ca. 1h haben die Leute zwar Strom, was sie aber nicht wissen ist, dass das nur ein Anfang ist. Denn der Ort (bzw. der Bereich) sind nur singulär versorgt, also über eine einzige Leitung. Aus Redundanzgründen muss ein Ort aber mehrfach versorgt werden (meist ein Ring, seltener ein Geflecht), damit beim Ausfall in Ebene 2 (Baum reißt kleine bis mittlere Überlandleitung runter) nicht gleich der Strom ausfällt (das ist übrigens was Deutschland von der 3. Welt unterscheidet, bei uns ist die Stromversorgung hochredundant).

Laien würden sagen "na, dann klemmt die offene Seite halt zusammen", und genau das geht aber nicht. Der Verbraucher will seinen Sinus (auch wenn er das nicht weiß, da sonst seine Glühlampen reihenweise durchbrennen), also kann man keinen Phasensprung beim Zusammenschalten riskieren (das wäre wie ein kleiner Kurzschluss, so als ob man beim Drehstrom einfach zwei Phasen koppelt). Deshalb geht in solchen Regionen oft für kurze Zeit (1 Minute und darunter) das Licht aus, um die Synchronisierung zu erreichen (nur wenn die Phasenlage beider Seiten stimmt kann man zusammenschalten).

Also, aus einem Netz eine Baumstruktur zu machen, das geht sehr schnell, ist aber nicht redundant. Die Vermaschung wiederherzustellen, das ist die Kunst. Und diese Kunst beherrschen nicht viele Leute - einen Automaten dafür wird es wohl niemals geben, das ist nämlich alles andere als leicht. Das ist auch der Grund warum es nicht so einfach ist "mal schnell die abgeschaltete Hochspannungsleitung wieder in Betrieb zu nehmen". Abschalten ist leicht, das wiedereinklinken einer herausgenommenen Leitung braucht hingegen viel Fingerspitzengefühl und eine ordentliche Vorbereitung. Aus diesem Grund konnte EON die Überlast auch nicht schnell mal wieder durch zuschalten der Leitung beseitigen, sie konnten also nur "hilflos" zusehen. Der Fehler lag darin begründet, dass eben nach Abschaltung der Leitung nicht ausreichend Redundanzen verfügbar waren (und das ist eben reine Schlamperei, sofern nicht unvorhersehbares eingetreten ist, wovon ich eben nicht ausgehe).

Der Windpark hatte deshalb auch garantiert keine Schuld. Er lief auf 30% Leistung. Selbst wenn der auf einmal 100% Leistung gesprungen wäre oder sich vollständig aus dem Netz verabschiedet hätte (er gilt als 1 Kraftwerk, bei N+1 kann ein Kraftwerk jederzeit abgeworfen werden ohne dass etwas passieren darf), darf kein Problem entstehen. Wenn diese Aussage nicht stimmt dann ist im Energiegesetz etwas grundfalsch. Der Windpark kann keine Transferleistungen überlasten, die Energieversorger müssen in der lage sein, mit jeder Energiemenge klarzukommen die im Netz entstehen. Lediglich für Naturgewalten (die z. B. auf einmal 3 Höchstspannungsleitungen vernichten) sind sie nicht verantwortlich zu machen, aber bei nur 2 zerstörten Höchstspannungsleitungen darf nichts weiter ausfallen, so viel Redundanz muss da sein (insbesondere da großflächige Wetterphänomene eben nicht urplötzlich auftreten, also rechtzeitig genug Reservekapazität bereitgestellt werden kann).

Und noch etwas, das ich wichtig finde

Es war (vor einiger Zeit) in Diskussion, dass die Energie-Leitzentren zusammengelegt werden sollen. Genau das ist aber nicht richtig. Man kann nicht "eine Energieleitzentrale in Deutschland" haben, auch wenn das Kosten spart. So etwas zu tun wäre fatal. Man braucht "Leitzentralen vor Ort", d. h. solche, die ihre Regionen kennt und überwacht, so dass man in Notfällen wie momentan ausreichend qualifiziertes Personal hat.

Gibt es nur eine große Zentrale besteht die Gefahr, dass diese rein zum Operating verkommt, und so nicht schnell genug richtig reagieren kann. "Richtig" bedeutet nicht "es fällt kein Strom aus", sondern "der Strom ist schnellstmöglich wieder da".

Wenn die Zentrale dann nämlich z. B. in einem nichtversorgten Gebiet liegt, in dem Ampeln ausgedallen sind und die Leute verwundert in den dunklen Straßen stehen um zu gucken, was denn los ist, dann kann man das Personal nämlich nicht zusammenziehen. Meine Überlegung dabei ist, dass es eine Deutschlandweite Koordinierungszentrale gibt (das könnte die von Politikern jetzt geforderte Überwachungsbehörde sein!), die die Unterzentralen in jedem größeren Bundesland (also 5 bis 7) koordiniert. Diese Zentralen sind für die Ebene 3 und bedingt für Ebene 2 zuständig. Dann kommen noch für jeden Ebene 2 Verbund kleine Regionale Zentralen hinzu, d. h. für die Stadwerke eine usw.

Da die Zentralen prinzipiell unabhängig sind, aber wechselseitig sich in ihrer Funktion ersetzen können, wäre Deutschland beim Ausfall von 2 bis 3 dieser Unterzentralen noch voll funktionsfähig. Regional können die Regionalzentralen in der Ebene 2 zwar versagen, aber auch das sollte von den Unterzentralen in Ebene 3 kompensierbar sein.

Ja, das kostet einige Millionen im Jahr an qualifiziertem Personal. Aber eine ordentliche Stromversorgung muss das uns Wert sein. Denn der Preisanstieg der letzten Zeit hat nichts damit zu tun, dass die Verwaltung so teuer wäre, dies sind nämlich Fixkosten und die haben sich nach unten verändert. Die Preistreiberei der letzten Zeit ist schlicht Wucher um die Übernahmeschlachten zu finanzieren. Es wird Zeit, dass ein Energieversorger nicht nach Quantität sondern nach Qualität bewertet wird, d. h. die Firma mit dem besseren Management des Netzes darf die andere Firma mit einem schlechteren Management übernehmen, nicht die finanzstarke die finanzschwache.

Aber so funktioniert unsere Wirtschaft nicht. Ergo muss die Politik da die Karten in der Hand behalten und entsprechende Vorgaben machen. Bei der Lobby die die Versorger aber haben sehe ich sehr sehr schwarz.

Sprich: Was heute passiert ist ist nur ein Anfang. Es werden jetzt Maßnahmen ergriffen, und die funktionieren bis die Rotstifte wieder angesetzt werden. In 5 Jahren oder so sind wir wieder in der Situation von heute - oder eher sogar schlimmer.

Energie-Flashmob

Das bringt mich dazu, mal darauf hinzuweisen, dass es dank des Internet möglich ist, einen Flashmob auf die Energieversorger loszulassen. Man braucht dazu nur eine Website und genügend Leute (100000 sollten genügen), die auf Anweisung hin binnen Sekunden alle zusammen den E-Herd und Lüfter ein- und ausschalten.

Dadurch entstehen Lastwechsel im Bereich von 100 bis 300 MW, so etwas muss ein modernes Stromnetz einfach problemlos aushalten! Ich gehe davon aus, dass es das aber momentan nicht tut. Und dafür wären alleine die Energieversorger verantwortlich, denn das ist dann wirklich ein marodes Energienetz (300 MW ist nicht einmal ein Kraftwerk, da N+1 vorhanden sein muss muss ein Energienetz solche plötzlichen Schwankungen aushalten, tut es vermutlich derzeit aber nicht).

(Update 2006-11-06 ende)

2006-11-05: Blackout in einigen Teilen Deutschlands

Die Netzbetreiber rätseln, aus den spärlichen Informationen, die derzeit grassieren, habe ich mir folgendes Bild gemacht:

• In vielen Regionen in Deutschland fällt der Strom aus.
• In einigen Regionen in Europa fällt der Strom aus.
• Französische Netzbetreiber behaupten, Deutschland sei schuld.
• RWE meint, zu wenig Kraftwerkleistung im Netz.
  

Wie kann das passieren? Und was passierte überhaupt?

Dazu muss ich etwas ausholen. Ich bin an sich Laie auf dem Gebiet, habe mich damals beim Stromausfall in Nordamerika aber kundig gemacht, wie die Netzsitutation hierzulande aussieht. Hier meine Erkenntnisse in Kürze (Achung, das ist Hörensagen und viel Zeug das ich mir zusammengereimt habe):

• Es gibt 3 Netzversorgungsebenen:
  
  1. Ebene 1 sind die Verbraucher, hier hat das Netz 230 Volt.
  2. Ebene 2 ist das Nahbereichsnetz. Dieses Netz wird meist aus Leitungen mit 20000 Volt gespeisst.
  3. Ebene 3 sind die überregionalen Hochspannungsleitungen über die über weite Entfernungen Energie verteilt werden kann.
• Eine Störung in einer untergeordneten Netzebene kann nur sehr bedingt in die nächsthöhere Netzebene durchschlagen. Es müssen schon sehr widrige Umstände passieren, damit so etwas passiert.
• Die Netze der Ebene 1 sind sternförmig, alle anderen Ebenen können eigentlich beliebige Strukturen haben, die Netzebene 2 ist aber meist ringförmig organisiert während Ebene 3 eher ein vermaschtes Netz darstellt.
• Normale Kraftwerke hängen meistens an der Ebene 2. Das ist aber nicht ganz so einfach, mit Photovoltaik kann in Ebene 1 theoretisch ein Energieüberschuss entstehen und diese somit "zum Kraftwerk" werden, während in Ebene 3 eigentlich nur Hochleistungskraftwerke einspeisen, die weit mehr Energie abgeben als regional gebraucht werden kann.
• Das gesamte Netz regelt sich per Phasenverschiebung. Das bedeutet, ein Netz, das Energie abgibt, "läuft der Phase voraus", ein Netz, das Energie braucht, "läuft der Phase hinerher". Insgesamt ist das natürlich komplizierter, aber als Fausformel kann man sagen:
• Ist zu wenig Energie da dann sinkt die Netzfrequenz, ist zu viel Energie da, dann steigt die Netzfrequenz.
• Ist zu viel Energie da, dann werden "Shunts" zugeschaltet, die Energie verbaten. Beispielsweise kann man durch Speicherkraftwerke die Energie zwischenspeichern, man kann die Energie duch Einschalten der Straßenbeleuchtung (sic!) abbauen oder in riesigen Erdwiderständen (den eigentlichen Shunts) verbraten (im wahrsten Sinne des Wortes, dabei wird sehr viel Energie frei).
• Ist zu wenig Energie da, dann wird die Kraftwerksleistung erhöht, es werden Kraftwerke zugeschaltet oder die Energie der Speicherkraftwerke wiederverwendet.
• Ist immer noch nicht genug Energie da, muss man Verbraucher abschalten. Z. B. die Straßenbeleuchtung oder eben Teil-Netzbereiche.
• Im Notfall, das ist bei uns anders als in Amerika, geschieht diese Abschaltung vollautomatisch. Sprich, ein Teilnetzbereich stellt fest, dass seine Netzfrequenz zu niedrig oder zu hoch ist, die Phasendifferenz zu hoch oder eine Überlast bei der Zusammenschaltung vorhanden ist, dann wird die jeweilige Kopplung gelöst. Ist nach dem Lösen der Kopplung zu wenig Energie im Teilbereich geht dieser "Offline", d. h. der Strom fällt aus. In der Ebene 2 ist der Messzeitraum dabei 5 Minuten in 1 Minuten-Intervallen (aus dem Kopf, ich kann mich da irren). Ist also eine Störung länger als 5 Minuten präsent, dann wird die Kopplung gelöst. Bei Kraftwerken ist es etwas länger.
• Lösen der Kopplung bedeutet, es wird sozusagen ein Schalter umgelegt und zwei Netzbereiche voneinenander entkoppelt. Das kann zwischen den Ebenen passieren (in Umspannwerken oder in Kraftwerken) oder auch innerhalb der Netzebene (Teilstück eines Rings beispielsweise).
• Die (hier einfach) beschriebene Methode führt dazu, dass es eben nicht zu einem Kaskadenversagen kommt, das große Teile des Stromnetzes lahmlegt. Wer also in der Nähe eines Kraftwerkes wohnt, wird von dem Stromausfall nichts mitbekommen, da er weiterhin am Kraftwerk hängt und alles Teile, die zu viel Strom ziehen und am weitesten vom Kraftwerk entfernt sind "abgeworfen" werden bis das Kraftwerk genug Energie liefern kann um den Rest zu versorgen (passiert natürlich nur, wenn die Ebene 3 ausfällt, was extrem selten ist).
• Das Wiederanfahren der Netze geschieht nicht automatisch. Ein Automat wäre nur in der Lage, Netze anzufahren, wenn diese Sternförmig sind. Es ist also wirkliches Handwerk, und ein hochkompliziertes dazu, Netzteilbereiche wieder anzukoppeln. Im Gegensatz zum Abkoppeln, das in minutenschnelle passiert, kann das Ankoppeln Tage(!) in Anspruch nehmen. Es lässt sich oft nicht vermeiden, dass dabei in einigen anderen Teilbereichen mehrfach der Strom kurz ausfällt, wenn diese Bereiche umgekoppelt werden etc.

Noch etwas zum Netz

Das Stromnetz ist fast überall ein Netz. Das bedeutet, es kann "wie wild" umgeschaltet werden sobald ein Ort an mehr als einem Ring hängt. Zwei Teilnetze können nur zusammengeschaltet werden, wenn beide über die gleiche Phasenlage und Frequenz verfügen, anderenfalls wäre es ein Kurzschluss. Dieses Zusammenschalten besorgen Automaten, die automatisch ankoppeln, sobald die Bedingungen auf beiden Seiten stabil und kompatibel sind. Der Mensch sagt nur, wo gekoppelt werden soll und variiert dann durch cleveres Herummanipulieren die Phasenlage und Frequenz der zu koppelnden Netze bis der Automat einrastet.

Sobald ein Ort auf mehr als 2 Speiseleitungen (im Umspannwerk) verfügt, kann der Strom so anders geleitet werden. Dieser gesammte Kopplungsvorgang ist hochkompliziert und braucht sehr erfahrene Spezialisten die mit dem nötigen Fingerspitzengefühl, Plan und Erfahrung die Netze dann wieder so koppeln wie es sein muss.

Redundanz

Die deutschen Energieversorger sind gesetzlich verpflichtet, eine n+1 Redundanz zu betreiben. Das bedeutet, wenn n Kraftwerke ausreichen würden die Verbraucher zu versorgen, dann muss es mindestens ein weiteres Kraftwerk geben, das mitläuft, damit beim Abwurf oder Ausfall eines Kraftwerkes weiterhin genug Energie vorhanden ist.

Und genau da scheint es heute gekrankt zu haben.

Heute

Was heute geschah war eine Energieknappheit die durch "unbekannte Gründe" ausgelöst wurde. Sprich, die Redundanz hat nicht mehr ausgereicht. Deutschland spricht von zu wenig Kraftwerksleistung im Netz, Frankreich spricht von einer Panne in Deutschland, die sich dann europaweit auswirkte.

Wie kann das sein

Schlamperei. Punkt. Einen weiteren Grund gibt es nicht.

Es wurde gegen die Redundanzbedingung verstoßen, indem dieses "+1" fehlte als es vermutlich zu einem Teilausfall kam. Beispielsweise könnte es sein, dass es irgendwo einen Stromausfall gab. Dieses Teilnetz wurde wieder drangehängt ohne zu prüfen, ob das Gesamtnetz diesen Teilbereich aushält. Plötzlich wurde aus dem nominellen n+1 ein n-1, d. h. es war zu wenig Energie vorhanden.

Die fehlende Energie kann sich die Ebene 2 aus der Ebene 3 holen. Das wurde offensichtlich versucht, wodurch es in anderen Teilen Europase plötzlich zu eienr Energieknapphei führte.

Dazu muss man sagen, dass die deuschen Netze anscheinend besser konstruiert sind als die im Ausland. Eine Energieschwankung in Italien kann so nicht auf das deutsche Netz durchschlagen. Aber umgekehrt geht das sehr wohl, wie man sieht!

Meschliches Versagen

Grund für die Misere, so meine Auffassung, ist menschliches Versagen. Dabei ist aber nicht das Bedienpersonal gemeint, das nun alle Hebel in Bewegung setzt um schnellstmöglich überall wieder Strom zur Verfügung steht. Das Menschliche Versagen liegt höher:

Aus kosteneffizienuzgründen hat das Mieserable Management die Redundanz "zugekauft" ohne sie selber noch zu betreiben. Damit kann es vorkommen, dass aus 5x(N+1) ein 5xN+1 wird. Jeder Vollidiot sieht diesen Rechenfehler, aber das Management der Elekrizitätsversorger kann nicht einmal so einfache Rechnungen bewältigen. Was das über das Management aussagt ist hoffendlich klar.

Statt immer höhere Gewinne auszuschütten müssen Beriebe dazu übergehen, mehr in die Netzinfrastruktur zu investieren, indem sie extrem schnelle kleine Kraftwerke bereitstellt, die jeden Energiebedarf schnell decken.

Leider aber zählt nur der Zaster. Aus diesem Grund wird ein Stromausfall wie heute nicht der letzte sein, wir werden es noch erleben.

-Tino, 2006-11-05 erste Rohfassung, Schreibfehler und kleiner Korrekturen folgen wahrscheinlich noch.