Das Versagen des Gas- und Stromsystems in Texas im Februar 2021 – Ein Lehrstück für die Kosten der Leugnung des Klimawandels

 

Die Kolumne von Hans-Jochen Luhmann

In Texas gibt es eine herrschende Klasse: weiß, konservativ, aus fossilen Energien finanziert, deren Mitglieder den menschgemachten Klimawandel für eine bösartige Erfindung linker Kreise halten, um das wirtschaftsliberale Modell in den USA zu torpedieren. Ab dem 15. Februar 2021 war es aufgrund von Klimaveränderungen in Texas zeitweise kälter als in der Arktis; die Energienachfrage, auf die man sich seitens des Stromversorger-Verbunds in Notfallplänen eingerichtet hatte, wurde überschritten, sodass man zur Maßnahme einer “rollierenden Abschaltung” griff. “Nur” gut 50 Todesopfer waren die Folge, der Schaden bei Stromkunden geht in einen zweistelligen Milliarden-Betrag.



 

Die Ausgangslage

Der menschgemachte Klimawandel führt zu vielfältigen Veränderungen der Umweltbedingungen, denen menschgemachte Infrastrukturen ausgesetzt sind. Diese Infrastrukturen, darunter auch das Energiesystem, sollen in einer solchen Weise ausgelegt werden, dass sie von Extremereignissen in der Natur nicht lahmgelegt werden, dass sie ein hinreichendes Schutzniveau aufweisen.

Der Klimawandel zeigt in diesem Kontext eine äußerst unangenehme Eigenheit: Extremereignisse in der umgebenden Natur treten immer extremer immer auf. Ein einmal konzipiertes Schutzniveau für unsere Infrastrukturen wird also gleichsam „aufgefressen“ mit der Zunahme des Klimawandels. Die großen Fragen sind:

  • Wissen und berücksichtigen dies die Zuständigen?
  • Wer kontrolliert diejenigen, die für die Schutzauslegung zuständig sind?
  • Wie kann man wissen, ob und wie sie die zusätzliche Gefährdung durch den bereits realisierten Klimawandel berücksichtigen?
  • Welche Transparenz herrscht da beziehungsweise ist da zu erreichen?
  • Oder ist gleichsam angelegt, dass es immer erst schiefgehen muss, bis auf die Sitten bei der Schutzgewährung geschaut wird?
  • Ist politisch programmiert, dass nicht antizipativ sondern nur aus eingetretenen Katastrophen gelernt wird? Wird wenigstens aus Katastrophen gelernt, die bei Dritten eingetreten sind?

Der Klimawandel heißt zwar auch „Global Warming“, seine Effekte aber sind differenziert, auch die hinsichtlich der Temperatur. So haben wir inzwischen begriffen, dass auf der Nordhalbkugel der Erde zunehmend im Winter eine Wetterkonstellation auftritt, die neuartig ist: Gelegentliche Einbrüche extremer Kälte von erheblicher Dauer, von ein bis zwei Wochen. Vorherzusagen ist das auch recht genau, weil man den Mechanismus des Entstehens ganz gut verstanden hat. Weil es in der Arktis überproportional wärmer wird, hat der Jetstream an Stärke verloren, schlingert gelegentlich mehr; und so kommt es zu gelegentlichen Einbrüchen polarer Kälte ungewöhnlich weit in den Süden. Eine solche Wetterkonstellation haben wir in der zweiten und dritten Februarwoche zunächst in Europa (beginnend 8. Februar 2021) und nachfolgend in den USA (beginnend 14. Februar 2021, Höhepunkt 16. Februar 2021) erlebt.

Was ist geschehen?

Texas, im Süden der USA gelegen, ist ein besonderer Staat im Staate. Die Fläche Texas’ ist doppelt so groß wie die Deutschlands, Texas besitzt drei Klimazonen und verfügt über sowohl sämtliche fossile Vorkommen (Kohle, Öl und Gas) als auch über beste Bedingungen für Erneuerbaren-Anlagen. Mit den Großagglomerationen Houston, San Antonio und Dallas sowie etlichen weiteren Großstädten gibt es auch eine hohe Nachfrage nach Energie vom Land. Die Bevölkerung liegt bei knapp 30 Millionen, also bei einem guten Drittel der Bevölkerung in Deutschland.

Texas gehörte ursprünglich, im 19. Jahrhundert, zu Mexiko und ist in einer modellhaften Weise zu den USA gekommen. Zunächst gab es einen hohen Siedlungsdruck aus den USA in dieser nördlichen Provinz Mexikos. Dann kam es zur Abspaltung und Unabhängigkeit, mit Unterstützung des nördlichen Nachbarn. 1845 wurde Texas von den USA annektiert – es kam darüber zum Mexikanisch-Amerikanischen Krieg. Differenzen in der Sklavenfrage führten 15 Jahre später zur Abspaltung im Rahmen der Konföderierten Staaten. Mit dem Sieg der nördlichen Staaten im US-amerikanischen Bürgerkrieg, 1865, wurde Texas wiederum annektiert – seit 1870 ist Texas vollgültiger Mitgliedstaat der USA.

Diese besondere Geschichte von Texas in Konflikt mit sowie in Distanz zu den USA spiegelt sich in vielem, auch in der Verfasstheit seines Stromsystems. Die herrschenden Kreise in den USA verfolgen eine extremistisch liberale Ideologie für das Verhältnis Staat/Wirtschaft. Für das Stromsystem in den USA gilt wie auch anderswo die Devise: Je weiträumiger im Verbund vernetzt, umso günstiger ist die Sicherheit im Falle einer Krise zu gewährleisten. In Europa zum Beispiel ist das Verbundnetz nicht auf den kontinentaleuropäischen Verbund (ehemals UCTE) beschränkt, daneben existieren in Europa vielmehr noch das Verbundnetz der nordeuropäischen Staaten NORDEL, in Großbritannien das UKTSOA sowie das russische Verbundsystem IPS/UPS, welches sich von Estland, Lettland und der Ukraine bis in den asiatischen Raum erstreckt. Diese Netze sind mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) miteinander verbunden. Integriert im europäischen Verbundsystem sind zudem die Türkei und in Nordafrika die Länder Marokko, Algerien, Tunesien und Westsahara.

Derselben Maxime gemäß existieren in den USA zwei Großverbundnetze, die Rocky Mountains sind deren Grenzlinie. Texas hatte sich in der Folge seines ideologisch motivierten Widerstands gegen den Federal Power Act von 1935 entschieden, die Stromleitungen der Stromversorger in Texas zu den anderen Bundesstaaten zu kappen, um so der Bundesgesetzgebung auf diesem Gebiet, der Aufsicht aus Washington, zu entgehen. Im Zweiten Weltkrieg gründete man den Texas Interconnection, das Texas-weite Verbundnetz; 1970 wurde entschieden, diese Insel-Lösung beizubehalten und unter die Leitung des Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) zu stellen – das entspricht unseren Übertragungsnetzbetreibern wie Tennet, Amprion, 50Hertz.

In der aktuellen kältebedingten Krise konnte ERCOT nicht auf Reserven außerhalb seines Versorgungsgebietes zurückgreifen. Illustriert wurde der durch die Entscheidung zur Insellage selbstverschuldete Mangel durch die völlig andere Situation in den Krisentagen in El Paso, welches am Südwestrand von Texas liegt, aber nicht zum ERCOT-Versorgungsgebiet rechnet. El Paso wurde problemlos über seine Anbindung an das mexikanische Netz versorgt. Ähnlich war es in etlichen Counties am Ostrand Texas’ beziehungsweise im Nordwesten des Bundesstaates. Der Polar Vortex bedingte winterliche Extremkälte-Einbruch betraf die ganze Mitte der USA, bis hinunter zum Golf von Mexiko – und so auch ganz Texas. Die Regionen im Westen und Osten der USA waren unbetroffen, aus ihnen war also problemlos Einspeisung möglich. Es war eine lehrbuchgerechte Situation, an der später die Vorteile der Risikovorsorge im regionalen Großverbund illustriert werden werden.

Die Spitzenlastsituation, auf welche das ERCOT-Netz eingerichtet ist, ist die, die für südlich gelegene Regionen typisch ist. Entscheidend ist das Wetter. Der Mensch baut sich seine Behausungen, um sich von den unwirtlichen Bedingungen in Spitzensituationen draußen unabhängig zu machen. Im Süden ist das traditionell die unwirtliche Hitze. Die Spitzennachfrage zur Raumklimatisierung entsteht in solch südlichen Lagen deswegen in der Regel nicht im Winter, zum Heizen, sondern im Sommer, zur Kühlung. Das geschieht heute (noch?) nicht direkt solar dezentral, sondern über Kühlgeräte mit Kondensatoren, die also einen Strombedarf aus dem Netz haben. Auf diese Spitzenlastnachfrage ist das Stromsystem einigermaßen gut eingestellt. Hilfreich ist, dass die PV-Leistung koinzident ist, sowie dass die Gaskraftwerke, für einen winterlichen Bedarf konzipiert, dann unterausgelastet sind und in der Regel bereit stehen – sofern sie nicht bereits in der Wartung sind. Die Sommerperiode mit seiner Knappheit ist die Zeit, in der Gaskraftwerke einen Großteil ihrer Erlöse einfahren – deswegen stehen sie im Winter von alleine, aus der Logik des Strommarktes heraus, nicht prioritär bereit. Zudem gilt: Der Strombedarf zum Kühlen in solch südlichen Regionen ist in einer Extremsituation x mal geringer als der zum Heizen eines Gebäudes– einfach weil die Differenz zwischen extremer Außentemperatur und Wohlfühltemperatur (innen) bei einem Kälteeinbruch viel höher ist als bei einer Hitzewelle. Und bessere Hausdämmung ist bei der Seltenheit dieses winterlichen Extremereignis keine angemessene Maxime. Die Reservekapazität muss über das Stromsystem bereitstehen. Das ist unausweichlich.

Die Winterspitzenlastsituation ist zur sommerlichen spiegelverkehrt. Das Gas wird dann prioritär zum direkten Heizen von Gebäuden benötigt. Üblich ist es zudem, die seltene extrem-winterliche Situation in den kaum gegen Kälte ausgelegten Gebäuden mit Elektroheizungen überstehen zu wollen – so wollen es viele, auch wenn die bereitgestellten elektrischen Geräte vielleicht besser nicht bekannt gegeben werden. Jedenfalls bringt ein winterlicher Extremkälte-Einbruch eine Knappheitssituation deutlich anderen Ausmaßes als die Sommer-Spitzenlastsituation, auf die man vorbereitet ist. Zu überstehen ist eine solche Situation eigentlich nur dann in einem Stromsystem, wenn das regionale Ausmaß des Extremkälte-Ereignisses relativ zur regionalen Erstreckung des Verbundsystems klein ist. Diese Eigenart hatte gücklicherweise der winterliche Extremkälte-Einbruch, der Texas im Winter 2011 getroffen hatte.

Ab dem 15. Februar 2021 aber war es ganz Texas, welches wirklich extremen Tiefsttemperaturen ausgesetzt war, insbesondere im Süden des Staates war das erstmalig so. Zeitweise war es in Texas kälter als in der Arktis! Und relativ zu dieser regionalen Erstreckung des Kälteereignisses war die Erstreckung des inselartig versorgten Gebietes von ERCOT einfach zu klein. Allein die faktische Nachfrage, also die man messen konnte, weil sie bedient wurde, überstieg die Nachfrage, auf die man sich seitens des Stromversorger-Verbunds in Notfallplänen eingerichtet hatte, bei 67 GW, um zehn Prozent. Zum Vergleich: In Deutschland fluktuiert die Nachfrageleistung im Normalbetrieb typischerweise zwischen 50 (nachts) und 75 GW (tags). In solchen Situationen kommt aber immer hinzu, dass Anlagen ausfallen, weil sie nicht angemessen auf Extrem-Kälte eingerichtet sind, was aber außerhalb des Zuständigkeitsbereiches von ERCOT liegt. Das betraf insbesondere den Schutz von Gas-Förderanlagen sowie von Gasleitungen und ihren Armaturen. Doch das Ausmaß des Ausfalls thermischer Kraftwerke war mit 32 GW schon extrem. Da liegt das Problem. Und dieses Problem muss etwas zu tun haben mit der laxen Regulierung, dem ideologisch bedingten Vertrauen auf den Markt. Auch einige Windkraftanlagen fielen zwar aus, quantitativ in unerheblicher Menge allerdings, weil sie nicht mit elektrischer Enteisung ausgestattet sind, was weiter im Norden völlig üblich ist.

In einer solchen Mangelsituation gibt es für einen Netzbetreiber wie ERCOT nur noch eine Maßgabe: Den Mangel an Erzeugungskapazität verwalten, das heißt Nachfrage nicht bedienen, um nicht das Netz als ganzes abstürzen zu lassen. Das konnte vermieden werden. Die sogenannte „rollierende Abschaltung“ aber ist ein grober Klotz – wer nicht über dezentrale Notstromanlagen verfügt, wird zeitweilig von jeglicher Belieferung abgeschnitten, auch die Gasheizungen in den Häusern funktionieren dann nicht mehr. Die rollierende Abschaltung wird nach vorgeplanten Schematismen vollzogen, und betrifft dann jeweils eine Klein-Region. Sie ist allerdings nach Spannungsebenen differenziert vornehmbar. In diesem Fall scheint es jedoch so gewesen zu sein, dass so hohe Spannungsebenen abgeworfen wurden, dass auch Kraftwerke betroffen wurden und wegen ausgefallener Stromversorgung abschalten mussten. Die Notbremse des „Lastabwurfs“ wurde also massiv gezogen – „nur“ gut 50 Todesopfer waren die Folge. Der Schaden bei Stromkunden geht in einen zweistelligen Milliarden-Betrag.

Mit der Ursachensuche wurde bereits begonnen. Es gehört zu den (guten) Sitten der Branche, dass solche Abschaltereignisse hinterher immer präzise aufgerbeitet werden – doch das dauert natürlich. Im Winter 2011 wurde Texas bereits einmal von einer ähnlichen Polar Vortex-Situation betroffen, sie war im Unterschied zu der im Februar 2021 nicht so weiträumig – aus dieser Krise wurde einige Lehren gezogen. Aus der aktuellen Krise hat Europa einiges zu lernen, weil der Planungsmechanismus der Krisenvorsorge ziemlich gleich konzipiert ist: Der Übertragungsnetzbetreiber hat Szenarien für den schlimmsten Verlauf der Nachfrage vorzulegen und dann zu zeigen, dass er sich die entsprechenden Erzeugungs-Kapazitäten gesichert hat, um mit der als möglich erachteten extremen Situation ohne Abschaltungen umzugehen.

In Texas wurde solche Pläne vorgelegt – sie konnten aber nicht gehalten werden. Nimmt man die Entscheidung zur inselartigen Getrenntheit des Stromsystems in Texas als gegeben, so gehören zu den Ursachen offenkundig zwei Mängel konzeptioneller Art.

Die Schwierigkeit für Klimawandelleugner, sich auf klimawandelbedingte Extremsituationen einzustellen

In Texas gibt es eine herrschende Klasse, weiß, konservativ, aus fossilen Energien finanziert, deren Mitglieder den menschgemachten Klimawandel für eine bösartige Erfindung linker Kreise halten, um das wirtschaftsliberale Erfolgsmodell in den USA, wofür insbesondere Texas steht, zu torpedieren. Texas ist in seiner Bevölkerung, seiner Entstehungsgeschichte gemäß, verteilt auf halb weiß und halb hispanisch. Die weiße, fossil gestützte Klasse aber, die der Landbesitzer, hat faktisch den Staat politisch gekapert. In den USA stehen Bodenschätze, diametral anders als bei uns in Deutschland mit seiner preußischen Tradition, nicht dem Staat zu sondern den Landbesitzern. Das erklärt den ganz anderen Nutzungsdruck dort. Die mentale Akzeptanz des Klimawandels mit seiner politischen Implikation, auf Netto-Null zu kommen, ist in Texas gleichbedeutend mit einer massiven Vernichtung von Vermögen der führenden Kreise.

Im Rahmen der Trumpschen Kampagne zur Verhinderung seiner Entmachtung poppten nicht umsonst auf Bundesebene sehr prominent zwei Vertreter aus Texas auf.

Worum es geht, wenn man denn bereit ist, den Klimawandel zu akzeptieren, wird in etlichen Analysen angedeutet. Eine gelungene Formel, aus der Feder von Alexandra B. Klass, Professorin an der University of Minnesota Law School, ist

Climate change means the past is no longer an accurate guide for the future or even for the present. The sustained cold throughout Texas and the sustained heat waves and fires in California in 2020 are unfortunately the new normal,

Und dabei erklärt sie das nicht zu ihrer eigenen Einsicht, sondern verweist auf einen Artikel in der New York Times, in der sie diese zentrale Einsicht gefunden habe. Dort liest sich das deutlich klarer:

Much of this infrastructure was built decades ago, under the expectation that the environment around it would remain stable, or at least fluctuate within predictable bounds. Now climate change is upending that assumption.

Ich halte seit einem Vortrag bei einer Sondersitzung der Umweltministerkonferenz im Jahre 2007 danach Ausschau, dass dieser Gedanke in Deutschland aufgenommen wird – bislang ist das nach meinem Überblick nicht der Fall.

Die Regulierungs-Grenze zwischen Strom- und Gassystem

Die Labilität des Stromsystems ist bestens bekannt, die Übertragungsnetzbetreiber und deren Aufsicht bemühen sich gemäß angemessenen Verfahren, dieses Risiko im Blick zu behalten. An diesem Setting ist nichts auszusetzen. Das Problem ist, dass bei der planerischen Gewährleistung der Sicherheit in Extremsituationen unterstellt werden muss, dass das von Externen Zugesagte in der Extrem-Situation auch wirklich im Stromsystem zur Verfügung steht. Im konkreten Fall konnten sich die Gaskraftwerksbetreiber, also Akteure unter der Regulierung des Stromsystems, nicht wirklich auf die Zusagen der Gasunternehmen verlassen – so erklärt sich die massive Nicht-Verfügbarkeit einer ja bestehenden thermischen Kraftwerkskapazität in Höhe von 30 GW. Die zum Stromsystem Externen hatten sich auf die Situation der Extremkälte nicht so vorbereitet, wie die Elektrizitäzsplaner unterstellt hatten.

Der letzte große Beinahe-Black-out in Deutschland war bezeichnenderweise ebenfalls einer mit Gas, also mit einem leitungsgebundenen, nicht in großen Mengen beim Kraftwerk gelagerten Brennstoff. In einer Kälteperiode kann an dem Standort eines Gaskraftwerks, welches für eine winterliche Spitzenlastsituation bereitgehalten wird, zeitgleich auch Gas knapp werden. Daran hatte niemand gedacht. Es fiel erst auf, als es beinahe schief ging – zum Glück nur beinahe. In Deutschland wird als Konsequenz erwogen, die Netzplanung für Strom und Gas nicht länger getrennt vorzunehmen.

Bereitet sich Europa auf denselben Typ von Geschehen hinreichend vor?

Deutschland ist dank der Einbindung seines Stromsystems in einen überregionalen Verbund deutlich besser dran als Texas. Allerdings ist es so, dass die oben genannten Netze in Europa nicht wirklich völlig integriert sind, das gilt auch für das kontinentaleuropäische intern. Engpass sind die sogenannten „Grenzkupplungsstellen“. Deren Kapazität wird ausgebaut, das hat seit 10 Jahren Priorität.

Der Chef der EU Agency for the Cooperation of Energy Regulators (ACER) hat sich bereits mit einer ersten Einschätzung zum Texas-Desaster zu Wort gemeldet. Bemerkenswert daran ist aber nur, dass er die heißen Punkte, die hier hervorgehoben, umschifft: Sowohl die Veränderung der Planungsgrundlage durch den Klimawandel als auch das Thema „grenzübergreifende Regulierung von Strom- und Gasystem“ fehlen in seinem Votum. Das kann man als Bestätigung der hier vorgelegten Analyse von „Juckelpunkten“ lesen.

Dr. Hans-Jochen Luhmann ist Senior Expert am Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH.

Es wird vom Lion Air Flug am Tag zuvor (28. Oktober 2018) berichtet, dass die Piloten mit demselben Problem zu kämpfen hatten, zufällig aber ein nicht-diensthabender erfahrener Pilot mit im Cockpit war und sagen konnte „Ich kenne das Problem, Ihr müsst den Hebel X drücken.“

Die Untersuchungen in Seattle haben inzwischen etwas weit Ärgeres herausgebracht: Für die gesamte 737-Serie wurde das Duplizitätsprinzip für die Computersteuerung an Bord zwar hardwareseite eingebaut – dann aber wurden die faktisch nicht sinngemäß laufen gelassen, also einer aktiv, éiner im Stand-by, um im Fall des Ausfalls übernehmen zu können. Die beiden Bordcomputer waren vielmehr so eingestellt, dass die pro Flug abwechselnd nur einzeln eingeschaltet wurden.

Vgl. dazu die folgende Meldung vom 6.6.14 (Interfax Ukraine):
<<Interior Minister Arsen Avakov has said. “I have decided that a hundred percent of combat and patrol units of the Interior Ministry will take part in the antiterrorism operation. This is not only a necessity but also a test of their proficiency, spirit and patriotism. The tempering of units with real threats and challenges is a factor of the creation of a new police force which will be trusted by the public,” … Avakov reported that 21 officers of the Chernihiv special-purpose patrol battalion comprising volunteers refused to go on a patrol mission in Luhansk region. “The battalion was assigned a patrolling mission in Luhansk region the day before yesterday. Eighty-six men departed to the designated sector to do a man’s job and to accomplish a combat mission in the regime of antiterrorism patrols. Twenty-one persons refused to go and submitted their resignations… They were dismissed immediately,“>>