Blackout

Eine nationale Herausforderung

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Fast unsere gesamte lebens- und Überlebens notwendige Infrastruktur hängt von der Verfügbarkeit der Stromversorgung ab. Ein Ausfall der bisher sehr zuverlässigen Stromversorgung würde innerhalb kürzester Zeit verheerende Folgen nach sich ziehen.

Was ist BLACKOUT

Hinter dem englischen Begriff verbirgt sich die etwas sperrige Beschreibung für einen plötzlichen, großräumigen und länger andauernden Stromausfall, wobei es keine klare quantitative Eingrenzung gibt. In dieser Arbeit wird mit dem Begriff Blackout ein Stromausfall in einem großflächigen Gebiet assoziiert, wobei nicht einfach externe Hilfe zugeführt werden kann, bzw. dessen Dauer länger als eine Stunde beträgt.

Was ist überhaupt kritische Infrastruktur
Zu den kritischen/strategischen Infrastrukturen zählen jene Infrastrukturen oder Teile davon, die eine wesentliche Bedeutung für die Aufrechterhaltung wichtiger gesellschaftlicher Funktionen haben und deren Störung oder Zerstörung schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit, Sicherheit oder das wirtschaftliche oder soziale
Wohl der Bevölkerung oder die effektive Funktionsweise von Regierungen haben.
Dazu zählen etwa Infrastrukturen aus den Bereichen Energieversorgung, Telekommunikation, Finanz-, Gesundheits-, Ver- und Entsorgungs- sowie Transportwesen, aber auch der öffentlichen Sicherheit. International wird dafür häufig der Begriff „Kritische Infrastruktur/Critical Infrastructur“ verwendet.

Komplexe Systeme und die Stromversorgung

In unserer hoch vernetzten und vielseitig abhängigen Welt wird immer wieder der Begriff komplexe Systeme verwendet. Dieser Begriff trifft mittlerweile auch für unsere Stromversorgung zu. Unter Kybernetik (vom griechischen kybernetes, der Steuermann) versteht man die Erkennung, Steuerung und selbsttätige Regelung ineinander übergreifender, vernetzter Abläufe bei minimalem Energieaufwand.

„Das fundamentale Prinzip kybernetischen Denkens ist, so meine ich, die Idee der
Zirkularität.“ Heinz von Foerster

Systeme
Unter einem System in diesen Zusammenhang wird ein Gebilde aus Einzelelementen bzw. Variablen verstanden, welches über eine Abgrenzung zu anderen Systemen verfügt und mit anderen Systemen in Wechselbeziehung steht. Die einzelnen Elemente verstärken oder schwächen andere Elemente des Systems in Form von Rückkopplungen.

„Was ist der Unterschied zwischen einem Haufen Sand und einer Blume? Sind bei-
de ein System? Warum nicht?
Ein Haufen Sand ist kein System: man kann Teile davon vertauschen, eine Handvoll wegnehmen oder dazutun es bleibt ein Haufen Sand. Eine Blume hingegen ist ein System: sie besteht aus mehreren verschiedenen Teilen.
Zweite wichtige Eigenschaft eines Systems ist: die einzelnen Teile sind in einem bestimmten Aufbau miteinander vernetzt: Ein System verhält sich völlig anders als seine Teile. Es wird zu einem neuen Ganzen und das ist immer mehr als die Summe der einzelnen Teile oder Sub-Systeme.“

Wachstum und Vernetzung als Risikofaktoren

• Veränderungen in komplexen Systemen wirken sich in der Regel langfristig aus, die Wirkung ist deutlich zeitverzögert.

• Je komplexer ein System, desto weniger kann sein Verhalten vorhergesagt wer-
  den. Eingriffe sind daher besonders behutsam vorzunehmen.

• Eingriffe in ein komplexes System wirken sich nicht unmittelbar und nicht linear
  aus. Dabei müssen vor allem mögliche Fern-, Neben- und Rückkopplungseffekte
  beachtet werden.

• Systeme sind langfristig nur überlebensfähig, wenn es ihnen gelingt, ihren Energiebedarf bestmöglich zu minimieren und optimieren.

• Störungen und Fehler an einer Stelle des Systems sollen sich möglichst nicht automatisch auf alle anderen Systemelemente übertragen.

„If you don`t manage issues, issues will manage you“, Robert L. Heath

Welche Technologien werden hier benötigt

Stromversorgungssicherheit

Strom ist die wichtigste Lebensader einer modernen Gesellschaft, da so gut wie alle anderen Lebensadern – die strategischen Infrastrukturen – von der Verfügbarkeit von Strom abhängen.

Weite Teile der lebenswichtigen, strategischen Infrastruktur aber auch unser gesamtes Gemeinwesen funktionieren nur
durch eine verlässliche Energieversorgung, daher wurde viel Wert auf die Verfügbarkeit von elektrischer Energie gelegt. Künftig muss aber noch mehr Wert darauf gelegt werden, um großflächige und längerfristige Stromausfälle und deren kurz-, mittel- und langfristig katastrophalen Schäden für die gesamte Gesellschaft zu verhindern bzw. eine professionelle Schadensbegrenzung durchführen zu können.

An zweitwichtigster Stelle folgen die Informations- und Kommunikationstechnikinfrastrukturen. Ohne technische Kommunikation sind viele Lebensbereiche nur mehr sehr eingeschränkt funktionsfähig. Diese sind aber wiederum ganz wesentlich von der Verfügbarkeit von Strom abhängig.

Bisher gab es in Europa kaum schwerwiegende, großräumige Stromausfälle. Durch die umfassende Vernetzung und Computerisierung haben sich aber in den vergangenen Jahren völlig neue Abhängigkeiten ergeben, die nur mehr sehr schwer zu durchschauen sind. Damit steigt die Fehleranfälligkeit, die Widerstandsfähigkeit („Resilience“) der hoch-
komplexen Systeme, auf denen unser Gemeinwesens basiert, sinkt. Unsere Gesellschaft ist daher gut beraten, sich intensiver mit diesen Risiken auseinanderzusetzen, denn eines der folgenschwersten Ereignisse für unsere hoch technisierte Zivilisation ist ein großräumiger, länger andauernder Stromausfall, ein Blackout.

Blackout Ursachen

Die Auswertung von bisherigen Blackouts hat ergeben, dass diese in der Regel von ein bis zwei nicht verbundenen Ereignissen ausgelöst wurden, die dominoartig zu Abschaltungen von Kraftwerken, Übertragungsleitungen und Schaltanlagen führten. Vor allem extreme Wetterbedingungen, menschliches Versagen und technische Mängel, oder
eine Kombination dieser Faktoren, waren die häufigsten Ursachen.

• Menschliches Versagen (Schaltfehler, Fehlreaktionen, Unaufmerksamkeit, etc.)

• Systemische, organisatorische Mängel (Netzaufsplitterung, fehlende Übertragungsleitungen, deutlich unausgeglichenes Angebot- und Nachfrageverhalten, übertriebenes Gewinnstreben, mangelhafte oder fehlende Instandhaltung, etc.)

• Ressourcen/Ausfall der Primärenergie (mangelnde Kühlfähigkeiten für Kraftwerke, Mangel an Wasser, Wind, Öl, Gas, Kohle oder Brennstäben, etc.

• Technisches Versagen (Wartungsmängel, Überalterung von Anlagen, Fehldimensionierungen von Betriebsmitteln, mangelhafte Planung & Umsetzung, Materialfehler, Produktionsfehler, Ausfall von zentralen Betriebsmitteln, etc.)

• Klima/Klimawandel/Naturereignisse (Hitze/ Kältewellen, Blitzschlag, Stürme, Hochwasser, Schnee/Eis, Erdbeben, Sonnenstürme, etc.)

• Pandemie (krankheitsbedingter Ausfall von Betriebspersonal)

• Kriminalität/Terrorismus (Diebstahl, Betrug, Erpressung, Sabotage, Anschläge, Kabeldiebstahl, Cyber Angriff auf Steuersysteme, etc.)

• Kriegerische Auseinandersetzungen (Zerstörung von elektronischen Bauteilen durch einen elektromagnetischen Puls /EMP, Einsatz von Cyber Waffen)

Unmittelbare Folgen eines Blackouts

Ein Zusammenbruch der Stromversorgung wirkt sich ohne Vorwarnung und übergangslos zu 100 Prozent auf alle elektrischen Geräte und Einrichtungen aus. Ausgenommen sind solche Stromverbraucher, die durch Batterien oder Akkus ersatzweise durch eine temporäre unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) versorgt werden. Ebenfalls nicht unmittelbar betroffen sind jene Verbraucher, die für diesen Notfall an eine Netzersatzanlage, etwa in Form eines Notstromaggregates, angeschlossen sind. In unserer heutigen Welt bedeutet das, dass die Grundversorgung weitgehend zusammenbricht