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22.02.2021

„Wir müssen das System so weiterentwickeln, dass mit den neuen Risiken angemessen umgegangen wird“

Die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech) hat kürzlich eine Stellungnahme zu Blackout-Risiken digitalisierter Energiesysteme veröffentlicht. An der Analyse war auch unser Akademie-Mitglied Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreusel beteiligt. Im Interview erläutert der Experte, welche Risiken mit dem aktuellen Wandel unseres Energiesystems verbunden sind und warum eine sichere Stromversorgung trotz Energiewende möglich ist.

Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreusel

Herr Professor Kreusel, unser Energiesystem befindet sich im Wandel. Wir wollen Weg von nuklearen und fossilen Brennstoffen, hin zu Strom aus Wind- und Solarenergie. Gleichzeitig wollen wir Energie einsparen, wo immer es möglich ist. Warum braucht es für diesen Prozess digitalisierte Energiesysteme?

Wind- und Solarenergie sind wichtige Säulen der elektrischen Energieversorgung, wie wir sie in Zukunft anstreben. Vor allem Solarenergie kann in sehr vielen, sehr kleinen Anlagen gewonnen werden, die im Kontext des gesamten elektrischen Versorgungssystems koordiniert werden müssen, sodass Einspeisung und Verbrauch jederzeit ausgeglichen sind. Hinzu kommt, dass beide genannten Quellen ihre Einspeisung in Abhängigkeit vom Wetter sehr schnell ändern können. Das künftige System wird damit viel komplexer und viel dynamischer als wir es aus der Vergangenheit gewohnt sind. Digitalisierung und Automatisierung können helfen, dies zu beherrschen, und sind deshalb notwendige Voraussetzungen für eine stabile Versorgung unter den künftigen Randbedingungen.


Als Mitglied der Arbeitsgruppe „Resilienz digitalisierter Energiesysteme“ haben Sie gemeinsam mit anderen Expertinnen und Experten mögliche Risiken für Blackouts, also langanhaltende und großflächige Stromausfälle, untersucht. Welche Szenarien stellen aus Ihrer Sicht die größte Bedrohung für die Energieversorgung der Bevölkerung dar?

Wir haben uns in der Arbeitsgruppe vor allem damit beschäftigt, welche neuen Risiken entstehen, die durch die bewährten Ansätze zur Risikobeherrschung nicht erfasst werden. Dazu zwei Beispiele: Ich hatte bereits die zunehmende Dynamik erwähnt, die von der variablen Einspeisung kommt. Sie erfordert schnellere Reaktionen beispielsweise in den Strommärkten, mit weniger Kontrollmöglichkeiten für Menschen. In solchen Systemen kann es zu destabilisierenden Aufschaukeleffekten kommen. In Finanzmärkten mit immer kürzeren Ausführungszeiten haben wir das schon erlebt. Computer haben auf Signale aus ihrem direkten Umfeld reagiert und damit immer stärkere Gegenreaktionen – in dem Fall zum Beispiel Ausschläge von Aktienkursen – bei anderen Computern ausgelöst. In den Finanzmärkten hat man in solchen Situationen den Handel ausgesetzt – das Analogon dazu in der elektrischen Energieversorgung möchten wir, denke ich, nicht erleben.

Das zweite Beispiel ist das synchrone Verhalten dezentraler, kleiner Einheiten. Früher konnte man annehmen, dass kleine Anlagen das System nicht gefährden. In einem digitalisierten System können sich solche Anlagen aber unerwartet synchron verhalten – sei es versehentlich, sei es gewollt oder durch einen Cyberangriff. Wir haben das mit dem 50,2-Hertz-Problem der Solarumrichter bereits erlebt – bei Erreichen einer Systemfrequenz von zwar außergewöhnlichen und seltenen, aber nicht ausgeschlossenen 50,2 Hz hätten sich sehr viele dieser Anlagen gleichzeitig vom Netz getrennt, was jedenfalls zu einer sehr großen Störung geführt hätte. Und dieses Verhalten war gewollt – man hatte leider nicht bedacht, wie groß die Anzahl solcher Anlagen werden kann.


In der Stellungnahme „Resilienz digitalisierter Energiesysteme. Wie können Blackout-Risiken begrenzt werden?“ formulieren Sie und Ihre Kolleginnen und Kollegen 15 Handlungsoptionen für ein digitalisiertes Energiesystem. Ist eine sichere Stromversorgung also trotz Energiewende möglich?

Die kurze Antwort lautet: Ja. Die etwas längere lautet: Ja, wenn wir das System so weiterentwickeln, dass mit den neuen Risiken angemessen umgegangen wird und die Chancen genutzt werden. Wenn wir nur Dezentralität und Digitalisierung zum bestehenden System „hinzufügen“, ohne Prozesse, Arbeitsregeln, Strategien zur Risikobeherrschung oder auch die Ausbildung der Menschen, die das System betreiben, anzupassen, wird es schwierig. Aber das wird wohl auch niemand wollen. Mit unserer Arbeit haben wir auf diese Zusammenhänge hingewiesen, mit den Handlungsoptionen haben wir aufgezeigt, wo man heute ansetzen kann, um die neue Welt so gut zu beherrschen, wie wir es bei der „alten“ ja auch gelernt haben. Die zuverlässige Beherrschung eines europäischen Großverbunds ist schließlich auch kein Kinderspiel – aber sie ist bis heute sehr gut gelungen.


Das klingt so, als stünden wir vor großen Herausforderungen. Bieten die mit der Energiewende verbundenen Veränderungsprozesse wie die Dezentralisierung denn vielleicht auch Chancen?

Durchaus – Dezentralität erhöht im Verbundsystem zwar die Komplexität, bietet aber grundsätzlich mehr Möglichkeiten für Resilienz: Wenn wir dezentrale Einspeisung so nutzen, dass im Fall einer systemweiten Störung eine lokale Basisversorgung für kritische Verbraucher – zum Beispiel: Wasserversorgung, Krankenhäuser, Telekommunikation – aufrechterhalten werden kann, gibt es das Bedrohungsszenario Blackout gar nicht mehr. Dazu müssten wir die dezentralen Anlagen allerdings entsprechend auslegen, was bisher nicht erfolgt ist. Aber niemand hindert uns daran, das zu ändern.

Lesen Sie hier die Stellungnahme der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften