Was hat den Stromausfall in Europa verursacht?

Die Ursachen des Stromausfalls , der am Montag Millionen Menschen in Spanien und Portugal ohne Strom ließ, sind noch nicht vollständig geklärt, obwohl die Versorgung inzwischen auf 99 Prozent der Iberischen Halbinsel wiederhergestellt ist. Red Eléctrica, das staatliche Unternehmen, das für den Betrieb der spanischen Übertragungsinfrastruktur zuständig ist, hat einen Cyberangriff, menschliches Versagen oder ungewöhnliche Wetter- oder Witterungsbedingungen als Ursache des Ausfalls vorläufig ausgeschlossen. Das Unternehmen weist darauf hin, dass der Vorfall auf zwei „Abschaltungen der Stromerzeugung“ zurückzuführen sein könnte, die möglicherweise mit der inhärenten Volatilität erneuerbarer Energien zusammenhängen.

Fachleute betonen, dass ein solcher Totalausfall – ein außergewöhnliches und seltenes Ereignis – auch ein Sicherheitsmechanismus des Stromsystems selbst ist. Für einen stabilen Netzbetrieb muss die Energieerzeugung im Gleichgewicht mit dem Verbrauch gehalten werden. Ungleichgewichte können zu Stromausfällen und potenziell auch zu Schäden an der Infrastruktur führen.

Die Aufrechterhaltung des Netzgleichgewichts liegt in der Verantwortung des Netzbetreibers. Dieser überwacht Parameter wie elektrische Frequenz, Spannung und Last der Umspannwerke in Echtzeit. Bei erheblichen Abweichungen zwischen Erzeugung und Bedarf werden in bestimmten Netzbereichen automatische Abschaltungen aktiviert, um Ungleichgewichte zu vermeiden. Im schlimmsten Fall können sich die Auswirkungen dieser Abschaltungen auf das gesamte Netz erstrecken.

„Dieser allgemeine Stromausfall kam zustande, weil innerhalb von nur fünf Sekunden mehr als die Hälfte der Stromerzeugungskapazität verloren ging“, erklärte Álvaro de la Puente Gil, Professor für Elektrotechnik an der Fakultät für Bergbauingenieurwesen der Universität León, gegenüber dem spanischen Science Media Centre (SMC) . Das Stromnetz, das einen so starken Rückgang zwischen Erzeugung und Nachfrage nicht ausgleichen konnte, schützte sich selbst, indem es sich sowohl intern als auch vom restlichen europäischen Netz automatisch abschaltete.

In einem Kommentar gegenüber dem SMC erklärt Miguel de Simón Martín, Professor für Elektrotechnik an der Universität León, dass der Netzausgleich typischerweise durch drei Faktoren gewährleistet wird. Erstens durch ein komplexes Netz miteinander verbundener Leitungen, sogenannter Maschen, die den Stromfluss im Netz verteilen, um Überlastungen zu vermeiden. Zweitens durch Verbindungen mit den Netzen benachbarter Länder, die den Import oder Export von Energie je nach Bedarf ermöglichen, um Erzeugung und Nachfrage auszugleichen.

Und schließlich gibt es noch die sogenannte „mechanische Trägheit“. Auch Synchrongeneratoren – die großen rotierenden Maschinen, die in Kraftwerken Strom erzeugen – speichern in ihren riesigen rotierenden Teilen große Mengen Energie. Stellen Sie sich beispielsweise ein Kohlekraftwerk vor. Selbst wenn die Kohleverbrennung zur Stromerzeugung eingestellt wird, drehen sich die riesigen, schweren Turbinen aufgrund der in ihnen gespeicherten Energie noch eine Zeit lang weiter. Dieses als mechanische Trägheit bekannte Phänomen kann als Puffer gegen abrupte Schwankungen im Netz wirken. Bei Ungleichgewichten zwischen Energieerzeugung und -bedarf können Synchrongeneratoren ihre Drehzahl erhöhen oder verringern, um das auszugleichen. Sie wirken im Wesentlichen als Stoßdämpfer für das Netz, indem sie Energie nach Bedarf aufnehmen oder abgeben.

„Ein großes, gut vermaschtes Netz mit starken Verbindungen und zahlreichen Synchrongeneratoren ist stabiler und weniger störanfällig“, sagt De Simón Martín. „Das Stromnetz der spanischen Halbinsel war dank seiner hohen Vernetzung bei Hoch- und Höchstspannung sowie seiner großen Synchronerzeugungskapazität historisch robust und zuverlässig. Seine Schwachstelle war jedoch stets die eingeschränkte internationale Vernetzung aufgrund der geografischen Barriere der Pyrenäen.“

Seinen Daten zufolge beträgt die Stromaustauschkapazität zwischen Spanien und dem Rest Europas – also die Energiemenge, die das Land vom Kontinent beziehen oder dorthin liefern kann – kaum drei Prozent der installierten Kapazität des Landes. Dies liegt deutlich unter dem 15-Prozent- Ziel der Europäischen Union, das die Mitgliedstaaten bis 2030 erreichen wollen.

Die zunehmende Integration erneuerbarer Energien in das spanische Stromnetz könnte die Probleme mit Netzabschaltungen und den daraus resultierenden Bedarf an Netzausgleich verschärft haben. Laut Spaniens nationalem integrierten Energie- und Klimaplan hat sich das Land das Ziel gesetzt, bis 2030 81 Prozent seines Stroms aus sauberen Quellen zu beziehen. Ende letzten Jahres machten erneuerbare Energien bereits 66 Prozent der installierten Kapazität in Spanien aus und erzeugten 58,95 Prozent des landesweiten Stroms. Die wichtigsten Quellen waren Wind-, Solar- und Wasserkraft.

De Simón Martín weist darauf hin, dass Wind- und Solaranlagen im Gegensatz zu thermischen oder Wasserkraftwerken keine mechanische Trägheit aufweisen, da sie nicht über Synchrongeneratoren, sondern über elektronische Wechselrichter an das Netz angeschlossen sind. Die Robustheit des gesamten Energiesystems sinkt daher mit dem Anteil dieser trägheitsfreien Energiequellen – im Wesentlichen bedeutet weniger Synchrongeneratoren eine geringere netzweite Fähigkeit, plötzliche Gleichgewichtsschwankungen zu bewältigen. „Mit geringer Verbindungskapazität und einem hohen Anteil an Wechselrichter-basierter erneuerbarer Energieerzeugung ist unser Netz heute anfälliger und hat weniger Spielraum, auf Störungen zu reagieren“, so De Simón Martíne.

Auch wenn die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass sich ein ähnliches Ereignis kurz- oder mittelfristig wiederholt, sind sich Experten einig, dass dringend Maßnahmen zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit des Systems ergriffen werden müssen.

Manuel Alcázar Ortega, stellvertretender Direktor der Fakultät für Elektrotechnik an der Polytechnischen Universität Valencia, erklärte gegenüber dem SMC, eine unmittelbare Lösung bestehe darin, „die Photovoltaik-Produktion in Zeiten geringer Nachfrage zu begrenzen und stattdessen eine gleitende Stromerzeugung zu bevorzugen, die dem System Trägheit verleiht und besser auf Frequenzschwankungen reagieren kann“. Er hält es außerdem für notwendig, Frequenz- und Spannungsstabilisatoren in das Netz einzubauen, um dem Trägheitsverlust durch den hohen Anteil erneuerbarer Energien entgegenzuwirken.

De la Puente Gil fügt hinzu, dass eine Priorität darin bestehen sollte, „die Stromverbindungen mit Frankreich und anderen europäischen Ländern zu stärken, damit die Halbinsel nicht länger so isoliert ist“. Er ist außerdem der Ansicht, dass das bestehende System auf der Halbinsel flexibler gestaltet werden müsse, mit „mehr Speichermechanismen, die die Schwankungen der erneuerbaren Energien ausgleichen können. All dies erfordert Investitionen, Planung und eine klare Strategie für eine sichere Energiewende.“

In einer Pressekonferenz am Dienstag bestritt der spanische Premierminister Pedro Sánchez, dass die hohe Nutzung von Solar- und Windenergie oder eine schlechte Anbindung an das europäische Stromnetz die Hauptursache für den Stromausfall seien. Er sagte aber auch, dass keine Hypothesen über die Ursache ausgeschlossen werden könnten. Sowohl die spanische Regierung als auch die Europäische Kommission haben angekündigt , Untersuchungen zur Ursache des Netzausfalls einzuleiten.

Diese Geschichte erschien ursprünglich auf WIRED en Español und wurde aus dem Spanischen übersetzt.