Die verfallenden Staaten von Amerika – Teil 5: Kurzschluss im System
Das amerikanische Stromnetz ist wahrscheinlich die größte vernetzte Maschine des Planeten – und es ist fehleranfällig.
Foto: Getty ImagesSan Francisco. Kurz vor 16 Uhr an einem warmen Nachmittag. Die Menschen im Nordwesten der USA bereiten sich auf den Feierabend vor. Doch an diesem 14. August 2003 sollte alles anders werden als sonst. Es begann mit einer lokalen Netzüberlastung nach einem Kurzschluss. Sie blieb aufgrund eines Softwarefehlers unbemerkt. Die Techniker hätten sonst mit ein paar Handgriffen die betroffenen Hochspannungsleitungen abschalten und die Energie umleiten können. Doch so setzte eine Kettenreaktion durch Überlastung ein. Immer mehr Generatoren und Transformatoren schalteten sich ab. Innerhalb weniger Minuten waren 265 Kraftwerke in acht Bundesstaaten betroffen. Fast 45 Millionen Menschen in den USA und 15 Millionen in Kanada bekamen keinen Strom.
Fahrstühle blieben stecken, Lichter und Verkehrsampeln gingen aus, Fabriken standen still. Die nackte Angst ging um. Bei den Älteren kamen Erinnerungen an den großen Stromausfall in New York 1977 hoch. Nur alleine 25 Stunden ohne Strom verwandelten „Big Apple“ in einen Kriegsschauplatz. Krawalle, Brandstiftungen und Plünderungen hinterließen ein Bild der Verwüstung. Menschen saßen verängstig und ohne Lebensmittel in den oberen Stockwerken ihrer Häuser fest. Die letzten Spuren des Stromausfalls 2003 waren erst nach zwei Tagen beseitigt.
Solche Szenarien sind zum Glück sehr selten. Aber das könnte sich ändern. Das amerikanische Stromnetz ist wahrscheinlich die größte vernetzte Maschine des Planeten. Rund 9.200 Stromerzeuger mit zusammen einer Millionen Megawatt Leistung speisen Elektrizität in eine Verteilerinfrastruktur mit 400.000 Meilen Hochspannungskabel. Doch große Teile der Intrastruktur sind 50 bis 80 Jahre alt. Das heutige Verbundnetz der USA, bestehend aus drei Teilnetzen, entstand nach dem zweiten Weltkrieg mit Technologien überwiegend aus den 60er und 70er Jahren. Dumm ist zudem: Gut 90 Prozent der Verteil-Infrastruktur entstanden, als es noch keine Computer gab. Viele Stromversorger bemerken einen Stromausfall erst, wenn Kunden anrufen und sich beschweren. Es existiert in weiten Teilen einfach keine automatisierte Netzüberwachung und es gibt keine Rückmeldung über Zustand und Auslastung.
Obwohl diese gigantische Maschinerie laut Department of Energy heute eine Zuverlässigkeit von 99,97 Prozent erreicht, errechnet das Energieministerium einen jährlichen Schaden von 150 Milliarden Dollar durch Stromausfälle. Kaum auszudenken was passiert, wenn die Zuverlässigkeit sinkt. Und alles spricht dafür, dass die Gefahr real ist. Fünf massive Stromausfälle die ganze Städte oder Landstriche stillgelegt haben zählte das Ministerium in den vergangenen 40 Jahren. Aber drei davon alleine in den letzten neun Jahren. In der zweiten Hälfte der 90er Jahre lag die Zahl der „Blackouts“ mit mehr als 50.000 betroffenen Menschen um 41 Prozent über dem Wert der ersten Hälfte des Jahrzehnts. Die Ingenieursvereinigung ASCE meldet einen Anstieg die „signifikanten“ Blackouts von 76 in 2007 auf 307 in 2011. Laut Energieministerium und Statistiken der American Electric Reliability Corporation verzeichnet das amerikanische Stromnetz mehr Ausfälle pro Jahr als in jedem anderen Industrieland, meldet die IBtimes, die International Business Times.
Das Netz steht unter Strom: Immer mehr Fernseher, Klimaanlagen, Kühlschränke, Mikrowellen und PCs stehen in den Haushalten. Das Internet erhöhte den Stromhunger von Haushalten und Unternehmen nochmals. Riesige Serverfarmen mit tausenden Computern pro Stück entstehen, müssen betreiben und gekühlt werden. Twitter alleine, schätzt Massoud Amin, Professor an der Universität von Minnesota, benötigt zusätzliche 2.500 Megawatt-Stunden Strom pro Jahr.
Auch eine komplette Mobilfunkinfrastruktur schluckt Strom, der vor 25 Jahren noch nicht gebraucht wurde. Hätten in den USA nicht viele verarbeitende Unternehmen dicht gemacht und ihre Produktion samt Stromverbrauch nach Asien verlegt, wäre der Engpass noch größer als ohnehin. Neben altersbedingten Ausfällen nehmen zudem die wetterbedingten Störungen zu. Schwere Stürme reißen die an Masten verlegten Leitungen runter und überschwemmen unterirdische Transformatoren-Stationen. Ein Kollaps in weiten Teilen der Stromversorgung Manhattans war etwa die Folge des Supersturms Sandy 2012.
Die Herausforderung ist gigantisch, auch finanziell. Das Electric Power Research Institute, EPRI, errechnet in einer Studie 2011 ein Netto-Investitionsvolumen zwischen 338 und 476 Milliarden Dollar für Renovierung und Ausbau des Hochspannungsnetzes in den kommenden 20 Jahren. Ziel ist die Einführung des „Smart Grid“, des intelligenten Netzes. Es soll selbstheilend sein, damit Katastrophen wie 2003 sich nicht wiederholen. Statt nur Strom an Haushalte auszuliefern soll es auch Strom von Kleinerzeugern aufnehmen können, um die Dezentralisierung zu fördern.
Die Vereinigung der zivilen Ingenieure in den USA rechnet eine Unterfinanzierung für Investitionen in die Strominfrastruktur des Landes von elf Milliarden Dollar pro Jahr vor. Während derzeit ausreichend in die Erzeugung von Strom investiert werde, wird 2020 nach ihren Berechnungen 88 Prozent der Unterfinanzierung die Bereiche Stromtransport und –verteilung betreffen. Insgesamt geben sie der Stromversorgung der USA eine Schulnote von D+. Das ist eine Note über dem schlechtesten Wert „F“.
Aktuell reichen die Mittel nicht aus, um die Herausforderungen zu meistern. Über den American Recovery and Reinvestment Act von 2009 fließen dem Energieministerium 4,5 Milliarden Dollar für Modernisierung und Ausbau des Netzes zu. Im größten Projekt, dem Smart Grid Investment Grand, haben Stromversorger und Ministerium zusammen acht Milliarden Dollar für Investitionen. Insgesamt, so die ASCE, beliefen sich die Investitionen in das Stromnetz von 2001 bis 2009 auf 63 Milliarden Dollar. Allerdings nur acht Milliarden davon wurden in das Transportnetz gesteckt.
Das Energierückgrad Amerikas auf Basis der Ideen von Thomas Edison kämpft zudem mit Gefahren, die zu seiner Entstehung noch nicht absehbar waren. Das Wall Street Journal berichtete im März mit Berufung auf geheime Regierungsstudien über eine unglaubliche Verwundbarkeit. Schon koordinierte Angriffe auf nur neun strategische Stromverteil-Stationen von 55.000 insgesamt in den drei Netzen würden demnach genügen, um ganz Amerika für Monate in Dunkelheit versinken zu lassen. Auf einmal bekam ein Zwischenfall aus 2013 eine völlig neue Dimension. Scharfschützen hatten im Silicon Valley zunächst die Telefonleitungen zu einem Stromwerk gekappt und dann mit präzisen Schüssen die Keramik-Isolatoren von 17 Transformatoren zerstört. Es dauerte 27 Tage, bis die Umspannstation wieder ans Netz gehen konnte.
Die Täter sind bis heute unbekannt. Für Jon Wellinghoff, den damaligen Chef der staatlichen Energy Regulatory Commission, war das der „schwerste Terrorangriff auf das Stromnetz“ der jemals verübt worden sei. Mit einem selbstheilenden und überwachten „Smart Grid“ hoffen die Verantwortlichen solche Horrorszenarien ebenso auszumerzen wie die Gefahr der Abschaltung des Stroms durch Hackerangriffe. Anfang Dezember verabschiedete der Kongress zudem ein Gesetz, um die Auswirkungen einer elektromagnetischen Schockwelle auf das System zu untersuchen. Entsprechende Bomenb sollen angeblich von China und Nordkorea getestet werden. Ein „EMP“, wie er auch durch eine Atombombe ausgelöst wird, zerstört alle elektrischen Geräte in seinem Wirkungsbereich.
Ob Alterung, Wetter oder Terrorgefahr: Für Energieexperten Amin aus Minnesota jedenfalls ist es höchste Zeit zu handeln: „Wir haben 15 Jahre damit vergeudet über die Rolle der öffentlichen und privaten Haushalte bei der Finanzierung zu diskutieren. Während dieser Zeit haben unsere globalen Wettbewerber investiert und adaptiert“, warnt er. „Wir müssen uns jetzt entscheiden, ob wir eine Energieversorgung des 21. Jahrhundert aufbauen wollen, oder als Industriemuseum des 20. Jahrhunderts zurückgelassen zu werden.“