Bild zeigt Hochspannungsleitungen
Getty Images/iStockphoto/Fortgens Photography
Stromnetz

Musterschüler und Sorgenkind

Anfang Jänner ist das europäische Stromnetz einem unfreiwilligen Stresstest unterzogen worden. Seither wird auch in der Öffentlichkeit wieder vermehrt über die Stabilität der Stromversorgung diskutiert. Zwar kommt das Stromnetz hierzulande einem Musterschüler gleich. Doch um diese Rolle auch im Zuge der Energiewende zu behalten, bedarf es weiterer Anstrengungen.

Wir schalten das Licht ein, wenn es zu dämmern beginnt; stecken unser Handy ans Ladekabel, wenn der Akku zur Neige geht; Und immer mehr Menschen hängen auch ihre Autos an die Steckdose. Maschinen, Computer, lebenserhaltende Systeme, sie alle sind auf elektrische Versorgung angewiesen. Ohne Strom steht unsere Gesellschaft nicht nur im übertragenen Sinne still. Wohl auch deshalb erscheint es den meisten als ganz selbstverständlich, dass unser Stromnetz verlässlich funktioniert. Zugleich löst die Vorstellung eines flächendeckenden Stromausfalls bei vielen mehr als nur ein bisschen Sorge aus.

Entsprechend für Aufregung sorgten die Berichte Anfang Jänner, als die europäischen Stromversorger einem unfreiwilligen Stresstest unterzogen wurden. Seit wenigen Tagen sind nun auch die Details jenes Vorfalls bekannt, der das europäische Netz gefährlich nahe an den Kipppunkt brachte: Am 8. Jänner zu Mittag exportierte Südosteuropa relativ viel Strom Richtung West- und Mitteleuropa. Für eine Kupplung in einem Umspannwerk im kroatischen Ernestinovo war das zu viel – sie ging vom Netz. Innerhalb von 43 Sekunden überlasteten daraufhin 14 Leitungen in Kroatien, Serbien und Rumänien.

Geteiltes Netz

Das europäische Stromnetz teilte sich entlang dieser Bruchlinie in zwei Teile – mit einem gravierenden Problem: Im südosteuropäischen Teil wurde mehr Strom ins Netz gespeist, als entnommen wurde. Im west- und mitteleuropäischen Teil war es genau umgekehrt: Die Stromnachfrage überstieg die Erzeugung. Weder das eine noch das andere darf aber passieren, das Netz muss vielmehr im Gleichgewicht bleiben. Die Kenngröße dafür ist die Netzfrequenz. Sie liegt in Europa bei 50 Hz. Steigt sie zu stark, führt das zum Ausfall weiterer Leitungen, bis hin zum ganzen Netz. Fällt sie zu stark, müssen nicht nur die großen Verbraucher, sondern irgendwann auch die Kraftwerke selbst vom Netz genommen werden. In beiden Fällen wäre ein netzweiter Stromausfall die Folge.

Dazu kam es am 8. Jänner nicht. Laut Gerhard Christiner, dem technischen Vorstand des Übertragungsnetzbetreibers APG, griffen die europaweiten Schutzmechanismen so, wie sie sollten. „Innerhalb von Millisekunden ist es gelungen, den Frequenzeinbruch zu stoppen“, erklärt Christiner im Gespräch mit ORF.at. In Frankreich und Italien wurden für die Stabilisierung des Netzes unter anderem Industriekunden, deren Verträge das ermöglichen, vom Netz genommen. Hierzulande wurden alle verfügbaren Kraftwerke aktiviert. Die Frequenz sei so „langsam und ruckelig“ wieder auf 50 Hz gestiegen, sagt Christiner.

Maximal 24 Stunden, bis Netz wieder steht

Doch was wäre passiert, wenn die Schutzmaßnahmen nicht gegriffen hätten oder noch ein weiterer Fehler hinzugekommen wäre und das Netz tatsächlich zusammengebrochen wäre? Zu Horrorszenarien von einem tagelangen Stromausfall mit schweren gesellschaftlichen Verwerfungen, wäre es wohl dennoch nicht gekommen.

Ein landesweiter Stromausfall werde regelmäßig am Simulator geübt, sagt Christiner. Und dort sei es den Technikern bis jetzt immer gelungen, in zehn bis maximal 24 Stunden das Stromnetz in Österreich wieder aufzubauen. Kritischer könnte die Situation allerdings sein, sollten Leitungen – etwa durch Naturkatastrophen beschädigt werden. Oder wenn ein Hackerangriff zum Beispiel das Leitsystem lahmlege. Man tue allerdings alles, um das zu verhindern, sagt Christiner.

Der Hochgebirgsstausee Wasserfallboden Kaprun
ORF.at/Roland Winkler
Das Kraftwerk in Kaprun ist eine der „schwarzstartfähigen“ Anlagen in Österreich

Sollten die Systeme aber noch alle intakt sein, ist das Vorgehen klar geregelt. Zuerst werden die Kraftwerke wieder in Betrieb genommen, die ohne zusätzlichen Strom von sich aus starten können. „Schwarzstartfähig“ nennt sich das in der Fachsprache. In Österreich sind das unter anderem die Speicherkraftwerke Malta in Kärnten und Kaprun in Salzburg. Mit ihnen bauen die Netzbetreiber Strominseln auf, also kleine in sich geschlossene Gebiete, in denen wieder elektrische Energie durch die Stromleitungen fließt.

Dann werden nach und nach weitere Kraftwerke und Abnehmer hinzugeschaltet. Denn auch beim Wiederaufbau des Stromnetzes gilt, das Energieerzeugung und Energieverbrauch gleich hoch sein müssen. Sollte tatsächlich in ganz Europa der Strom ausfallen, wäre übrigens jedes Land erst einmal auf sich selbst gestellt. Zwar würden sich die einzelnen Länder natürlich nach Möglichkeit gegenseitig helfen. Aber grundsätzlich bleibe der Netzwiederaufbau erst einmal „national begrenzt“, sagt Christiner.

Teurer Blackout

Doch selbst wenn Österreich innerhalb von 24 Stunden wieder ein funktionierendes Stromnetz hätte, auch nur ein Tag ohne Strom hätte weitreichende Folgen. Das Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz hat bereits vor ein paar Jahren versucht, die Schäden eines flächendeckenden Stromausfalls zu berechnen. Für einen Tag kommt der Blackout-Simulator der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Kosten von rund 1,3 Mrd. Euro. Michael Strugl, Verbund-Chef und Präsident von Oesterreichs Energie, sprach zuletzt von einer ähnlich hohen Zahl – 1,18 Mrd. Euro.

Gefahr von Stromausfällen nimmt zu

Ein großflächiger Stromausfall in Europa konnte Anfang Jänner gerade noch verhindert werden. Immer öfter müssen die Energieversorger Maßnahmen treffen, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Das liegt an neuen Wind- und Solarkraftwerken, aber auch an veralteten Leitungsnetzen. Ein echter Blackout sei keine Frage des „Ob“, sondern nur mehr eine des „Wann“, warnen Experten. Was heißt das alles für Wirtschaft, Sozialeinrichtungen und Energieversorger? Wie können Private vorsorgen, und was muss rasch umgesetzt werden, damit nicht wirklich einmal das Licht – und noch viel mehr – ausgeht?

Elektrische Energie wird noch wichtiger

Für die Netzbetreiber ist es deshalb das oberste Ziel, das Netz stabil zu halten – ein Aufgabe, die in den vergangenen Jahren nicht einfacher wurde. Das hat damit zu tun, wie Österreich – aber auch ganz Europa – die Energieproduktion umstellen möchte. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Öl, aber auch Gas sollen Platz machen für klimaneutrale Alternativen. Sehr oft bedeutet das aber auch einen Umstieg auf elektrische Energie. Bestes Beispiel: das Elektroauto.

Elektroauto an der Ladestation
APA/Julian Stratenschulte
Elektroautos sind ein klassisches Beispiel für die Umgestaltung des Energiesystems

2019 lag der energetische Endverbrauch in Österreich bei rund 317 Terawattstunden (TWh). Aber nur rund ein Fünftel davon entfiel auf elektrische Energie, also Strom. Dieser Anteil wird sich in den kommenden Jahren mit Sicherheit deutlich erhöhen. Zugleich muss aber auch die Stromproduktion selbst auf erneuerbare Ressourcen umgestellt werden. Neben der – bereits gut ausgebauten Wasserkraft – sollen künftig vor allem Sonne und Wind die nötige Energie für die Umwandlung in Strom liefern. 27 TWh mehr sollen laut Regierungsplan bis 2030 mit Erneuerbaren produziert werden.

Mehr zu schultern für die Netze

Dafür reicht es nicht, Windräder und Solaranlagen aufzustellen – auch wenn das schon eine große Herausforderung ist. Stromerzeugung aus Sonnen- und Windenergie wird gerne als „volatil“ bezeichnet. Dahinter verbirgt sich die schlichte Tatsache, dass sowohl Sonne als auch Wind nicht beliebig verfügbar sind. Manchmal herrscht ungetrübter Sonnenschein, dann wieder hängen dichte Wolken am Himmel. Auch der Wind weht nicht immer konstant stark. Dazu kommt, dass sich Sonnen- und Windkraftwerke nicht beliebig platzieren lassen. Vor allem Windräder sind nur dort sinnvoll, wo sie sich auch mit einer gewissen Regelmäßigkeit drehen.

Windräder in der Nähe von Gols
ORF.at/Michael Baldauf
Windparks sind nur dort sinnvoll, wo auch oft genug ausreichend starker Wind weht

Wird nun an einem Ort gerade viel Strom produziert – weil eben gerade viel Wind geht oder ordentlich die Sonne scheint – muss er dorthin transportiert werden, wo er gebraucht wird – und das eben oftmals über weiter Strecken. Beides passiert natürlich heute auch schon. In Zukunft wird der „Verkehr“ im Stromnetz aber mit Sicherheit mehr werden – und das wiederum wird das Stromnetz stärker belasten.

Höhere Kosten durch Notfalleinsätze

Auch nach dem Vorfall Anfang Jänner wurden schnell Stimmen laut, die in den Erneuerbaren mögliche Schuldige erkannten. Die konnten in dem Fall aber tatsächlich nichts dafür. Das wurde später auch von Klimaministerin Leonore Gewessler (Grüne) abwärts von allen Seiten betont. Die heimische Energiewirtschaft wies aber infolge des Zwischenfalls dennoch mehrfach auf die Herausforderungen durch die Energiewende hin.

Der vermehrte Ausbau der Erneuerbaren führe dazu, „dass die Stromnetze immer stärkeren Schwankungen ausgesetzt sind. Die Anzahl der Noteinsätze nimmt drastisch zu“, hieß es etwa in einer Aussendung der Wien Energie nur zwei Tage nach dem Zwischenfall. Tatsächlich musste die APG im vergangenen Jahr nach eigenen Angaben an 261 Tagen zur Stabilisierung des Netzes eingreifen.

Fernheizkraftwerk Mellach
ORF.at/Christian Öser
Das Gaskraftwerk in Mellach gehört zu den Anlagen, auf die in Österreich für die Netzstabilität zurückgegriffen wird

Um Schwankungen auszugleichen, werden etwa Gaskraftwerke zugeschaltet, die extra für diese Zwecke bereitstehen. Das kostet: 134 Mio. Euro wurden laut APG dafür im vergangenen Jahr fällig. Das sind zwar 14 Mio. Euro weniger als im Jahr davor. Noch vor fünf Jahren lagen diese „Redispatch-Kosten“ aber gerade einmal bei einem Fünftel der Summe.

Netzausbau hinter Plan

Die Problematik werde sich durch die Energiewende „definitiv“ weiter verschärfen, sagt auch Peter Zeller, Professor für Elektrotechnik an der FH Oberösterreich gegenüber ORF.at. „Das soll aber nicht dazu führen, E-Mobilität und Erneuerbare zu bremsen oder zu stoppen.“ Vielmehr müssten der Ausbau vorangetrieben und gleichzeitig die Netze „ertüchtigt“ werden. Eine „laufende Ertüchtigung und Modernisierung der Übertragungs- und Verteilernetze“ nennt auch Wolfgang Gawlik, Professor an der TU Wien, als entscheidendes Kriterium für die Zukunft. Mit einem Ausbau der Netze müsse man „sicherstellen, dass die Versogungssicherheit erhalten bleibt“.

Doch hier hapert es zurzeit. Mit den Ausbau- und Umbauvorhaben für das Netz sei man „weit hinter den Plänen zurück“, sagt APG-Vorstand Christiner. Gerade weil das Stromnetz hierzulande als dermaßen stabil wahrgenommen werde, „stoßen wir wann immer wir Leitungen bauen oder verstärken wollen auf massive Widerstände“.

Stromautobahn und Strommasten
ORF.at/Christian Öser
Über die Ästhetik von Starkstromleitungen lässt sich trefflich streiten

Ein Beispiel, das in ganz Österreich Bekanntheit erlangte, ist der Streit über einen Teil der 380-kV-Leitung in Salzburg. Über Jahre kämpfte eine Bürgerbewegung gegen das Projekt, bis 2020 schließlich auch der Verwaltungsgerichtshof (VwGH) grünes Licht gab. Die Gegner wollten dabei gar nicht die Leitung an sich verhindern, anstelle der Freileitung aber ein – aufwendigeres und damit teureres – Erdkabel verlegt haben. Sie argumentierten unterem anderem mit dem Landschafts- und Naturschutz.

Herausforderung Speicher

Klar ist jedenfalls: Alles, was sich nicht durch Verteilung im Netz ausgleichen lässt, muss durch Speicher ersetzt werden. Auch fossile Brennstoffe wie Kohle und Erdgas, von denen die europäische Stromproduktion noch abhängig ist, sind am Ende nichts anderes als Energiespeicher. In einem klimaneutralen System werden sie freilich keinen Platz mehr haben.

Für die kurzfristige Speicherung können in Zukunft auch Batterien zum Einsatz kommen. Großbatteriespeicher könnten zum Teil auch die Regelleistung übernehmen, also dabei helfen, kurzfristige Schwankungen im Stromnetz auszugleichen, sagt TU-Professor Gawlik. Um Energieüberschüsse aus dem Sommer in den Winter zu bekommen, hoffen derzeit aber viele auf durch Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff. „Das ist meiner Meinung nach der einzige Weg, saisonale Speicher zu realisieren“, sagt auch Zeller.

Doch dafür muss womöglich erst der Ausbau der Erneuerbaren noch weiter voranschreiten. „Wasserstoff wird erst interessant, wenn die Überschüsse durch Erneuerbare so groß sind, dass sich das rechnet“, sagt etwa APG-Vorstand Christiner. Darüber hinaus müsse in den kommenden Jahren deutlich mehr Anstrengung in „die Entwicklung von Speichern und Speichertechnologie“ fließen, so Zeller. „Wir brauchen eine Taskforce, die an Produkten und Lösungen arbeitet und auch finanziert wird.“

Nicht nur nationale Herausforderung

Allein ist Österreich mit diesen Problemen nicht. Die Herausforderungen teilen auch die anderen europäischen Staaten – für manche sind die Hürden sogar noch ein Stück größer. In Deutschland geht kommendes Jahr das letzte AKW vom Netz. In den kommenden 18 Jahren will das Land alle verbleibenden Kohlekraftwerke stilllegen. Erst am Donnerstagabend gab das Parlament grünes Licht für 35 neue Vorhaben beim Stromnetzausbau. 7.700 Kilometer an neuen Stromtrassen hat sich das Land im Zuge der Energiewende zum Ziel gesetzt. Davon fertiggestellt wurde bisher erst ein Sechstel.