Versorgungsengpass Strom (Strommangellage)

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1 Versorgungsengpass Strom (Strommangellage) Definition Bei einer Mangellage nach Artikel 28 des Landesversorgungsgesetzes (LVG) handelt es sich um eine schwerwiegende Versorgungskrise, welche die Wirtschaft nicht aus eigener Kraft überwinden kann. Stromangebot und Stromnachfrage sind aufgrund eingeschränkter Produktions-, Übertragungs- und/oder Import-Kapazitäten während mehrerer Tage, Wochen oder sogar Monaten nicht mehr im Einklang. Eine Strommangellage kann beispielsweise eintreten, wenn die Wasserstände in Flüssen und Stauseen tief sind und so nicht genügend Strom produziert werden kann. Ist zu wenig Flusswasser vorhanden oder ist dieses zu warm, müssen die mit Flusswasser gekühlten Kernkraftwerke ihre Produktion drosseln. Bei einer Strommangellage kann eine uneingeschränkte und ununterbrochene Versorgung mit elektrischer Energie aus den Schweizer Stromnetzen für einen Grossteil der Endverbraucher nicht mehr sichergestellt werden. Es muss mit Versorgungsunterbrüchen gerechnet werden. Mithilfe von Strombewirtschaftungsmassnahmen wird angestrebt, während der Dauer der Mangellage den Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch sicherzustellen und damit Netzzusammenbrüche bzw. grossräumige Stromausfälle (Blackouts) zu vermeiden. Im schlimmsten Fall führt eine Strommangellage zu Netzzusammenbrüchen mit Auswirkungen auf sämtliche stromabhängige Infrastrukturen und Prozesse in Wirtschaft und Gesellschaft. (EVD 2012) 30. Juni 2015

2 Ereignisbeispiele 2011 Japan Engpass Energieversorg Das Tohoku-Erdbeben vom 11. März 2011 und der dadurch ausgelöste Tsunami führten in Japan zu einer Beeinträchtigung des Betriebes mehrerer Kernkraftwerke. Ab dem 14. März 2011 wurden aufgrund der Stromknappheit Netzabschaltungen eingeleitet. Die Tokyo Electric Power Company (TEPCO), die in der Regel rund MW Strom produziert, konnte noch etwa MW bereitstellen. Die beiden Kraftwerke Fukushima-Daiichi und Fukushima-Daini gingen nach dem Erdbeben und dem Tsunami automatisch vom Netz. Betroffen waren mehrere Präfekturen in Japan, darunter Tokio. 2000/ 2001 USA Kalifornische Energiekrise 2000 und 2001 war der US-Bundesstaat Kalifornien mit einer Verknappung der Stromversorgung durch Marktmanipulationen, illegale Abschaltungen von Rohrleitungen und begrenzte Stromeinzelhandelspreise konfrontiert. Das gesamte Stromnetz war nur durch rollierende Abschaltungen der Stromversorgung vor dem Zusammenbruch zu schützen ein Verfahren, das "rolling blackouts" genannt wurde. Verteilt über ganz Kalifornien wurden nacheinander einzelne Regionen für bis zu 1 1 / 2 Stunden vom Stromnetz genommen. Mehrere Millionen Einwohner und viele Unternehmen waren von diesen "rolling blackouts" betroffen. Es kam zu mehreren grossen Stromausfällen. Eines der grössten staatlichen Energieunternehmen brach zusammen und die wirtschaftlichen Einbussen schadeten der Regierung. Viele Unternehmen, die abhängig von einer zuverlässigen Versorgung mit Strom waren, wurden schwer beeinträchtigt, insbesondere im Detailhandel. Die Energiekrise verursachte Kosten zwischen 40 und 45 Milliarden US$. Seit 2007 Südafrika Südafrikanische Energiekrise Nach erfolglosen Versuchen der südafrikanischen Regierung in den 1990er Jahren und zu Beginn der Jahrtausendwende, den privaten Bau von Kraftwerkskapazitäten zu fördern, geriet der staatliche Energieversorger Eskom 2007 an die Grenzen seiner Kapazität der Stromerzeugung. Der Mangel führt seither zu Netzabschaltungen und zu ungeplanten Stromausfällen in Südafrika. Anfangs 2008 wurde in Kapstadt ohne Vorankündigung der Strom abgestellt. Daraufhin mussten etwa 100 Gäste aus den Gondeln der Seilbahn am Tafelberg befreit werden und fast 1000 Touristen konnten über mehrere Stunden den Berg nicht verlassen. Von der Stromabschaltung waren auch erstmals die südafrikanischen Grossunternehmen, z. T. aus der Gold- und Platinindustrie, betroffen. Mehrere Bergwerke mussten ihren Betrieb zeitweise einstellen. Eskom schaltet inzwischen täglich für mehrere Stunden den Strom in ganzen Gebieten ab, damit es zu einer Entlastung des Stromnetzes kommt. Die südafrikanische Regierung bezeichnete die Krise bei der Elektrizitäts-Erzeugung als einen nationalen Notstand. 2/12

3 Einflussfaktoren Diese Faktoren können Einfluss auf die Entstehung, Entwicklung und die Auswirkungen der Gefährdung haben. Gefahrenquelle Zeitpunkt Ungenügende Stromproduktion Überlastung des Stromnetzes und Lastabwurf Druck- und Manipulationsversuche (politisch, kommerziell) Jahreszeit (Heizung, Kühlung) Ort / Ausdehnung Ereignisablauf Ausdehnung des betroffenen Gebiets (abhängig von Ursache und Massnahmen) Merkmale des betroffenen Gebiets (Bevölkerungsdichte, stromabhängige Industrie, usw.) Betroffenheit unterschiedlicher Netze: nationale Netze, öffentliche Stromversorgung oder spezielle Netze, z. B. das 132kV/66kV Netz der SBB. Ursache des Engpasses und voraussichtliche Dauer Möglichkeiten zur Überbrückung mit alternativer Einspeisung Möglichkeiten zur physischen Trennung der Netze in regionale Strominseln Möglichkeiten zur Reduktion des Verbrauchs (Verbrauchssteuerung) Reaktion der Bevölkerung auf die Verbrauchssteuerung 3/12

4 Abhängigkeiten Mögliche Auslöser Hydrologische / meteorologische Naturgefahren Hochwasser Gravitative Naturgefahren Erdbeben Sturm Andere naturbedingte Gefährdungen Sonnensturm Störfälle in Produktionsanlagen KKW-Unfall Inland Ausfälle von Versorgungs-, und Informationsinfrastrukturen Stromversorgung Informations- und Kommunikationsinfrastruktur Politische Ereignisse oder Entwicklungen Politischer Druck/Erpressung Ausland Versorgungsengpässe Versorgungsengpass Strom Mögliche Folgen Ausfälle von Versorgungs-, Verkehrsund Informationsinfrastrukturen Logistikzentrum Stromversorgung Verteilinfrastruktur Erdölprodukte Verteilinfrastruktur Gas Verteilinfrastruktur Wasser Informations- und Kommunikationsinfrastruktur Fluginfrastruktur Bahninfrastruktur Strasseninfrastruktur Krankheiten von Mensch und Tier Verunreinigung von Trinkwasser Versorgungsengpässe Versorgungsengpass Gas Versorgungsengpass Erdölprodukte Versorgungsengpass Nahrungsmittel Versorgungsengpass Wasser Entsorgungsengpässe Entsorgungsengpass normaler Abfall Entsorgungsengpass Abwasser 4/12

5 Szenario Intensität In Abhängigkeit der Einflussfaktoren können sich verschiedene Ereignisse mit verschiedenen Intensitäten entwickeln. Die unten aufgeführten Szenarien stellen eine Auswahl von vielen möglichen Abläufen dar und sind keine Vorhersage. Mit diesen Szenarien werden mögliche Auswirkungen antizipiert, um sich auf die Gefährdung vorzubereiten. 1 erheblich Stromunterversorgung (-15%) Kontigentierung Grossverbraucher während 5 Wochen Keine Netzabschaltung Keine unkontrollierten Stromausfälle 2 gross Stromunterversorgung (-30%) im Winter Kontigentierung Grossverbraucher während 12 Wochen Regelmässige, rollierende, flächige Netzabschaltung von Endverbrauchern während 12 Wochen Vereinzelt lokale, unkontrollierte Stromausfälle 3 extrem Stromunterversorgung (> -30%) Kontigentierung Grossverbraucher während 24 Wochen Netzabschaltung von Endverbrauchern während 24 Wochen Mehrere unkontrollierte Stromausfälle Wahl des Szenarios Für dieses Beispiel ist das Szenario «gross» gewählt worden. Dieses Szenario ist in der Schweiz grundsätzlich vorstellbar, aber doch selten zu erwarten. 5/12

6 Ereignis Ausgangslage Der Stromverbrauch steigt allgemein in Europa und auch in der Schweiz kontinuierlich an. Es muss zunehmend Elektrizität aus dem Ausland importiert werden. In den späten Wintermonaten steigt das Risiko eines ernsthaften Versorgungsengpasses jeweils an. Die Schweiz steht dieser Herausforderung nicht alleine gegenüber. Auch in umliegenden europäischen Ländern zeichnen sich Versorgungsprobleme ab, und auch bei ihnen besteht ein Risiko für Stromengpässe in den späten Wintermonaten. Vorphase Anfang November vermelden Meteorologen einen bevorstehenden Kälteeinbruch in ganz Europa. In den folgenden Tagen sinken die Temperaturen und es kommt zu Schneefällen bis in tiefen Lagen. Es zeichnet sich eine Mangellage auf dem Strommarkt ab, da der Stromverbrauch in dieser Phase stark ansteigt und mehrere Braunkohlekraftwerke in Osteuropa wegen technischer Probleme ausser Betrieb sind. Die Situation auf dem Strommarkt ist kritisch. Die nationale Netzgesellschaft informiert die Behörden (ElCom, BFE, BWL) über die aktuelle Netz-und Produktionssituation und eine sich abzeichnende Mangellage. Ereignisphase Auf den internationalen Strommärkten ist die Nachfrage nach Strom sehr gross. Obwohl die verfügbaren Kraftwerke rund um die Uhr produzieren, gelingt es nicht mehr, die Bilanz zwischen Verbrauch und Erzeugung auszugleichen. Am vierten Tag nach dem Kälteeinbruch erzeugen die Kraftwerke in der Schweiz am Produktionslimit und die Überlandleitungen halten den Schneemassen stand, doch die starke Nachfrage nach Elektrizität und der zeitgleiche Rückgang des internationalen Stromangebotes führen zu einer Übernutzung des Systems. Es drohen Versorgungsengpässe und lokale Stromausfälle. Die allgemeinen Pegelstände der Speicherseen sind bereits relativ tief; die verbleibenden Reserven werden sehr stark beansprucht. Die Behörden rufen die Verbraucher mit Verhaltensempfehlungen auf, Energie zu sparen. Mit den Aufrufen kann zwar der Stromverbrauch leicht gesenkt werden, die Situation bleibt aber weiter kritisch. Eine gleichzeitige, flächendeckende Stromversorgung in der ganzen Schweiz ist nicht mehr möglich. Aufgrund der kritischen Ausgangslage im Stromversorgungsbereich initiiert der Bundesrat auf Antrag des BWL die Inkraftsetzung der Elektrizitätsbewirtschaftung (vgl. Verordnung über die Elektrizitätsbewirtschaftung, VEB), da die andauernde Strommangellage durch die Wirtschaft nicht selber behoben werden kann. In einer ersten Phase werden Verbote ausgesprochen, z. B. für Beschneiungsanlagen, Hallenbäder und Leuchtreklamen. Zudem werden Verbrauchseinschränkungen erlassen, d. h. es werden z. B. die öffentliche Beleuchtung reduziert, die Beheizung von wenig benützten Räumen verringert oder der Fahrplan des öffentlichen Verkehrs ausgedünnt. Da die Verbote und Einschränkungen aber nicht zur notwendigen Reduktion 6/12

7 des Stromverbrauchs führen, werden Grossverbraucher der Kontingentierung unterstellt. Sie müssen selbständig sicherstellen, dass ihr Stromverbrauch pro Monat 70 % des Referenzverbrauchs nicht übersteigt. Die übrigen Kunden werden der Netzabschaltung unterstellt. Der Strom wird in regelmässigen Rhythmen sektorenweise vollständig abgestellt, d. h. während der Unterversorgung stehen vier Stunden kein Strom zur Verfügung, dann steht acht Stunden Strom zur Verfügung, dann fehlt der Strom wieder vier Stunden, usw. Diese Abschaltungen erfolgen in ländlichen Regionen in kleinen Dörfern und in städtischen Gebieten in Quartieren auf der Ebene der regionalen oder lokalen Verteilnetzbetreiber. Die kontingentierten Grossverbraucher und sicherheitsrelevante Einrichtungen bleiben soweit technisch möglich am Netz. Die Kontingentierung und die Netzabschaltungen müssen während 12 Wochen aufrechterhalten werden. Auch in Phasen, in denen kurzfristig wieder genügend Strom vorhanden wäre, werden die Kontingentierung und die Netzabschaltungen konsequent aufrechterhalten. Trotz der weitreichenden Sparmassnahmen kommt es in wenigen Gebieten zu unvorhergesehenen, aber kurzen Stromausfällen. Für die Einsatzkräfte in den Kantonen sind rollierende Netzabschaltungen mit einem geplanten, jeweils 4-stündigen Stromausfall in einem Teil ihrer Verantwortungsgebiets vergleichbar. Kontingentierte Betriebe müssen ihren Strombezug mittels internen Massnahmen kontrolliert drosseln. Die Situation am Strommarkt beginnt sich 14 Wochen nach dem europaweiten Kälteeinbruch langsam wieder zu entspannen. Neben Reparaturarbeiten an defekten Kraftwerks- und Netzanlagen verzögern leere Speicher-Stauseen die Wiederaufnahme des internationalen Stromaustausches und damit des Marktbetriebs. Nach 12 Wochen Kontingentierung ist eine flächendeckende Stromversorgung wieder möglich. Die Verordnung über die Elektrizitätsbewirtschaftung VEB wird auf Anraten des BWL vom Bundesrat aufgehoben. Regenerationsphase Nach der Kontingentierung gelangt die Schweiz relativ schnell zu ihrem gewohnten Rhythmus zurück. Die wirtschaftlichen Folgen sind jedoch noch einige Jahre zu spüren. Zeitlicher Verlauf Die Ereignisphase dauert insgesamt 16 Wochen und lässt sich folgendermassen unterteilen: Eine Woche nach dem Kälteeinbruch rufen die Behörden zum Stromsparen auf. In der dritten Woche tritt die VEB mit Verboten und Verbrauchseinschränkungen in Kraft. Ab der vierten Woche wird der Strom kontingentiert. Ab der 14. Woche entspannt sich die Situation langsam wieder, sodass in der 16. Woche die VEB aufgehoben werden kann. 7/12

8 Auswirkungen Vorphase: wenige Tage Ereignisphase: 16 Wochen Regenerationsphase: Jahre Dauer Räumliche Ausdehnung Die Strommangellage und die damit verbundene Kontingentierung des Stroms betrifft die ganze Schweiz. Die damit verbunden Stromabschaltungen treffen jeweils einzelne Regionen in den Kantonen während 4 Stunden. Auswirkungen Personen Für die Bevölkerung bedeutet die Kontingentierung jeweils einen 4-stündigen Stromausfall mit den entsprechenden Folgen (vgl. Gefährdungsdossier Stromausfall). Da der Ausfall zeitlich begrenzt ist und die Ausfälle nicht überraschend auftreten sondern die Bevölkerung sich auf die Stromausfälle vorbereiten kann, sind die Auswirkungen geringer als bei einem überraschenden Stromausfall. Grundsätzlich erhöht sich in der Zeit der Kontingentierung das Verkehrsaufkommen auf den Strassen, da viele Leute von den nicht mehr verfügbaren öffentlichen Verkehrsmitteln auf ihre privaten Verkehrsmittel umsteigen. In den Gebieten mit Stromausfall kommt es aufgrund der ausgefallenen Verkehrsregelungsanlagen und des grösseren Strassenverkehrsaufkommens vermehrt zu Verkehrsunfällen. Während der 16-wöchigen Ereignisphase kommt es u. a. aufgrund der eingeschränkten Heizmöglichkeiten, des geänderten Verkehrsverhaltens, eingeschränkter medizinischer Versorgung zu schätzungsweise zusätzlich 2000 Todesfällen und 3500 Verletzten. Mehrere Tausend Personen müssen täglich durch die Behörden unterstützt werden. Umwelt Aufgrund von stromausfallbedingten Störungen u. a. von Kläranlagen gelangen Abwässer ungereinigt in die Umwelt. Wirtschaft Grossverbraucher werden während der 12-wöchigen Strommangellage der Kontingentierung unterstellt. Dies kann aber nur von Standorten mit separater Stromeinspeisung realisiert werden. Sie müssen selbständig sicherstellen, dass 8/12

9 ihr Stromverbrauch pro Monat maximal 70 % des Referenzverbrauchs nicht übersteigt. Entsprechend geht die Leistung der betroffenen Betriebe zurück. Die übrigen Kunden aus der Wirtschaft werden der Netzabschaltung unterstellt, d. h. für diese Betriebe steht während gewissen Phasen 4 Stunden lang kein Strom zur Verfügung. Wer nicht von Netzersatzanlagen (USV, Generatoren) versorgt wird, für den fällt während diesen vier Stunden die Stromversorgung aus. Das betrifft u. a. Beleuchtung, Heizung, Systemsteuerung, Produktion, Kommunikation, IT-Systeme, Behörden, Handel und Verkauf. Die damit verbundene Arbeitsleistung (Arbeitstage, Produktion) fällt aus. Besonders hart trifft die Netzabschaltung die kleinen bis mittelgrossen Detailhändler, da sie in den Phasen ohne Strom keinen Umsatz machen können, resp. nur eingeschränkt beliefert werden. Bei der Wiederinbetriebnahme von Maschinen und Systemen entstehen teilweise Schäden, die zu weiteren Produktionsausfällen führen. Börsenkotierte Unternehmen erleiden Kursverluste. Der Stromhandel ist durch den Umsatzrückgang stark betroffen. Die Stromversorgungsinfrastruktur erleidet zwar durch die Mangellage keinen direkten Schaden, es kommt aber durch den massiven Kälteeinbruch zu vereinzelten Schäden bei den Kraftwerks- und Netzanlagen. Für die Einsatzkräfte in den Kantonen bedeuten die Netzabschaltungen beabsichtige Stromausfälle in den betroffenen Gebieten. Im Vordergrund des Einsatzes steht die Unterstützung der Bevölkerung im den abgeschalteten Gebieten während vier Stunden und die Bereitstellung von Notstromaggregaten für Infrastrukturbetreiber und Dienstleistungen, deren Ausfall schwerwiegende Konsequenzen für das öffentliche Leben haben würde. Um kriminelle Handlungen vorzubeugen, muss in den betroffenen Gebieten das Sicherheitsdispositiv erhöht werden. Die Vermögensschäden und die Bewältigungskosten belaufen sich schätzungsweise auf 3 Mrd. CHF. Die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit wird um ca. 49 Mrd. CHF reduziert. Gesellschaft In der Schweiz entsteht für Haushalte, Betriebe und öffentliche Einrichtungen ein 12-wöchiger Versorgungsengpass bzw. tägliche Versorgungsunterbrüche in der Stromversorgung. Grossverbraucher, die der Kontingentierung unterliegen, wie z. B. der öffentliche Verkehr und der Telekommunikations-Sektor, müssen während 12 Wochen ihre Dienstleistungen und Produktionsmöglichkeiten erheblich reduzieren. Das führt z. T. zu Einschränkungen in der Mobilität und der Kommunikation. Der öffentliche Nahverkehr muss seinen Fahrplan massiv ausdünnen. Da aufgrund der rollierenden Abschaltungen keine durchgängige Signalisation möglich ist, kommt der Schienenverkehr aus Sicherheitsgründen während der 12 Wochen fast vollständig zum Erliegen. In Gebieten, in denen die Netze abgeschaltet werden, kommt es zu 4-stündigen 9/12

10 Totalausfällen von Kassensystemen, Geldautomaten, Tankstellen und Kommunikationsmitteln, wie Internet, Telefonie und TV usw. Meist sind diese Dienste schon vor und auch nach der Abschaltung nicht sofort verfügbar, da die Systeme zunächst kontrolliert heruntergefahren und wieder hochgefahren werden müssen. Mit der Stromversorgung fällt in den Haushalten teilweise auch die Wasserversorgung aus. In den Geschäften kommt es zu Hamsterkäufen von Lebensmitteln. Generatoren, Taschenlampen, Batterien sind bereits in den ersten Tagen ausverkauft. Der Nachschub von diesen Produkten ist langsam, weil sie in ganz Europa stark nachgefragt werden. Die langandauernde Krisensituation erfordert, dass das Sicherheitsdispositiv angepasst werden muss. Die Einsatzdienste sind aus den Gebieten mit Stromausfall nur schlecht erreichbar, da die Mobilfunknetze und das Festnetz eingeschränkt oder gar nicht zur Verfügung stehen. Dadurch entsteht bei der Bevölkerung ein Gefühl von Unsicherheit, welches durch vereinzelte Einbrüche und Überfälle zusätzlich verstärkt wird. Aufgrund der Länge des Ereignisses und den spürbaren Auswirkungen auf die Bevölkerung und ihre Lebensgrundlagen macht sich bei dieser Unzufriedenheit breit. 2-3 Wochen nach Start der Kontingentierung und den Netzabschaltungen wird das Vorgehen der Behörden kritisiert. 10/12

11 Auswirkungsdiagramm Dargestellt ist das erwartete Ausmass pro Schadensindikator im beschriebenen Szenario. Pro Ausmassklasse nimmt der Schaden um den Faktor 3 zu. Risikodiagramm Dargestellt ist das Risiko des beschriebenen Szenarios zusammen mit den anderen Gefährdungsszenarien, die analysiert wurden. Je weiter rechts und oben ein Szenario liegt, desto grösser ist dessen Risiko. Mutwillig herbeigeführte Ereignisse sind den Plausibilitätsklassen zugeordnet, die anderen den Häufigkeitsklassen. Die Schäden sind aggregiert und monetarisiert dargestellt. 11/12

12 Grundlagen und Referenzen Verfassung Artikel 89, Energiepolitik Artikel 91, Transport von Energie Artikel 109, Landesversorgung Gesetz Energiegesetz (EnG) vom 26. Juni 1998; SR Landesversorgungsgesetz (LVG) vom 8. Oktober 1982; SR 531 Stromversorgungsgesetz (StromVG) vom 23. März 2007; SR Verordnung Kernenergieverordnung (KEV) vom 10. Dezember 2004; SR Notfallschutzverordnung (NFSV) vom 20. Oktober 2010; SR weitere Grundlagen und Quellen BFE, 2007: Die Energieperspektiven Bundesamt für Energie, Bern. BFS, 2010: Energiestatistik. Bundesamt für Statistik, Neuenburg. BAFU, 2009: Erdbebensicherheit der elektrischen Energieverteilung in der Schweiz. 1. Zwischenbericht. Bundesamt für Umwelt, Bern. BWL, 2010: Strombewirtschaftung im Falle einer Mangellage. Bundesamt für wirtschaftliche Landesversorgung, Bern. BWL, 2009: Auf Strommangellagen vorbereitet. WL im globalisierten Umfeld. WL Info, Frühling Bundesamt für wirtschaftliche Landesversorgung, Bern. Bundesrat, 2009: Aussenpolitischer Bericht Bern. Bundesrat, 2010: Bericht des Bundesrates an die Bundesversammlung über die Sicherheitspolitik der Schweiz. Bern. EVD, 2006: Strategie der wirtschaftlichen Landesversorgung. Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement, Bern. EVD, 2012: Folgebericht zur Strategischen Führungsübung 2009 (SFU 09): Vorbereitungen auf krisenbedingte Versorgungsengpässe im Strombereich. Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement, Bern. Haudenschild U., 2005: Bewältigung von Engpässen in der Stromversorgung. Die Volkswirtschaft, Magazin für Wirtschaftspolitik, 1-2/2005. Bildquelle Keystone 12/12