Nochmals: Das Texas-Strom-Desaster – seine „Mechanik“ beim Spiel am Abgrund

Der Kapitalismus hat den Texanern bei den Störungen in der Energieversorgung im Februar 2021 seine Fratze gezeigt: Wegen völlig dysfunktionalen Geizes, als „Effizienz“ verbrämt, haben Kapitalgesellschaften, denen man ein natürliches Monopol zur Bewirtschaftung in einer Art Wettbewerb eingeräumt hatte, massive Werte real zerstört – ohne dafür haften zu müssen. Zugleich haben diese Gesellschaften es geschafft, dass Tausende von Texanern in die Finanzknechtschaft gehen, weil sie unvorsichtig Verträge geschlossen hatten, welche den Finanzhaien nun, vermutlich zu ihrer eigenen Überraschung, ein leistungsloses Einkommen von 50 Milliarden US-Dollar in die Bücher spült.

Die Kolumne von Hans-Jochen Luhmann

Außergewöhnliche Winterstürme, die im Februar 2021 die Mitte der USA heimsuchten, hatten in Texas besonders schwerwiegende Folgen. Es kam zu massiven Störungen der Stromversorgung – und auch der Gasversorgung – über eine Woche, beginnend am 13. Februar 2021, das dramatische Ereignis ist hier bereits zweimal Thema gewesen. Rund ein Drittel der Bevölkerung in Texas war von Unterbrechungen der Stromversorgung betroffen; mindestens 250 Todesopfer hat es gegeben. Der wirtschaftliche Schaden, durch Zerstörung und Produktionsausfall zusammen, wird auf mindestens 130 Milliarden US-Dollar geschätzt.

Die erste Thematisierung galt dem Lehren-Ziehen innnerhalb des US-Bundesstaates Texas. Das Phänomen ist ja das einer bemerkenswerten Verstocktheit oder Lernschwäche. Diese Krise war die dritte in Folge, zwei strukturell gleiche Krisen waren zuvor, in den Jahren 1989 und 2011, im selben Stromsystem, dem von Texas, eingetreten. Erläutert wurde, weshalb die nicht dafür ausgereicht haben, dass angemessene Lehren gezogen wurden. Die Antwort lautete: Schäden alleine, also gleichsam „schwarze Pädagogik“, sind kein geeignetes pädagogisches Konzept. Das Lernen wird behindert, wenn die übergeordnete Ideologie sagt: Es darf nicht sein. „Es“ war hier der menschgemachte Klimawandel und die Integration in das US-weite Stromausgleichssystem.

Die zweite Thematisierung nahm das Bedürfnis auf, Lehren aus dem Desaster im fernen Texas auf Europa zu übertragen – die Chance zu ergreifen, aus dem Schaden Dritter rechtzeitig klug zu werden, ist bekanntlich die effizienteste Form zu lernen. Hier bei uns in Europa befindet sich das Stromsystem im Umbau („Energiewende“) hin auf eine tragende Abstützung auf volatile Erneuerbaren-Quellen. Das triggert – zu Recht – Befürchtungen um die Sicherheit unseres Stromsystems. Also ist es potentiell fruchtbar zu eruieren, ob aus dem Drama in Texas beziehungsweise überhaupt aus dem Umgang in den USA mit dem Stromsystem im Übergang zu einer Dominanz von Erneuerbaren-Quellen, in Europa beziehungsweise Deutschland Lehren gezogen werden können.

In diesen beiden Thematisierungen war darauf hingewiesen worden, dass es sich um einen Ausfall im Stromsystem gehandelt hat, der nur durch ein Zusammenspiel mit Dysfunktionalitäten im Erdgassystem zu erklären ist. Wenn die Silo-Philosphie gilt, wenn das Stromsystem isoliert gesehen und so reguliert wird, dass ein Funktionieren ungestört von allem, was außerhalb des Stromsystems ist, nicht nur unterstellt wird sondern die Regulierer dies sogar trotz begründeter Zweifel beziehungsweise besseren Wissens zu unterstellen gezwungen sind, dann sei es kein Wunder, dass es schief geht, wenn ein Extremereignis eintritt, welches beide Systeme, Gas und Strom, gleichzeitig beeinträchtigt. So war es gekommen mit dem massiven Einbruch arktischer Kälte tief in den Süden Texas’.

Hier nun wird ein dritter Anlauf unternommen. Anlass ist, dass zwei erhellende Beiträge erschienen sind, die geeignet sind, das Narrativ zu prägen.

In dem einen wird gleichsam die „Mechanik“ des Zusammenbruchs genauer analysiert und verstanden – es handelt sich um einen eskalierenden Vorgang des (negativen) Zusammenspiels von Ausfällen im Stromsystem einerseits und im Gassystem andererseits. Das heißt die Größe des Ausfalls, das Desaströse, ist nicht proportional zum kältebedingten Ausfall von Stromerzeugungsanlagen, im wesentlichen auf Gasbasis; sie ist auch nicht proportional zum frostbedingten Ausfall von Gasförder- beziehungsweise -transportanlagen. Es hat vielmehr ein beidseitiges Aufschaukeln gegeben, indem die Knappheit an verfügbarem Gas zu einer Knappheit an Stromerzeugungskapazität geführt hat; um einen Zusammenbruch des Stromsystems zu vermeiden, wurden örtlich und zeitlich beschränkt Abschaltungen der Stromversorgung vorgenommen, die nicht vorher geübt waren und unintendiert die Funktionalität des verbleibenden frostresistenten Teil des Gassystems weiter eingeschränkt haben – was die Notwendigkeit von Abschaltungen im Stromsystem erhöhte und so weiter und so weiter.
In dem andereren Beitrag werden Lehren für den in Europa heiß diskutierten sogenannten „Kapazitäts-Mechanismus“ als Mittel der Wahl gegen die zunehmende Verletzlichkeit des Stromsystems abgeleitet.

Der Mechanismus der wechselseitigen Eskalation der mangelnden Verfügbarkeit von Strom und Gas

Im Jahre 2019 verbrauchte Texas etwa die Hälfte des Erdgases, welches es fördert, der Rest wurde exportiert. Umso verblüffender ist, dass während des Wintersturms im Februar 2021 Texas nicht in der Lage war, seinen eigenen Bedarf an Gas zu decken. Erklärlich wird das vor folgendem Hintergrund.

Im Sommer wird in Texas fast alles Gas, welches im Sektor Haushalte und Kleinverbrauch verbraucht wird, indirekt konsumiert, über Elektrizität, die zum Antrieb der Klimaanlagen dient. Im Winter dagegen wird Gas auch direkt genutzt, um Gebäude zu heizen – zusätzlich wird Gas an Kraftwerke geliefert, um indirekt Gebäude mit Elektrizität zu heizen. Etwa 60 Prozent der Gebäude in Texas wird mit Elektrizität geheizt, der Rest mit Pipeline-Gas (ein kleiner Teil mit Propan).

In der Krise von 2021 war etwa 40 Prozent der Gas-Förderkapazität nicht verfügbar. Die Systeme zur Versorgung mit Strom, Gas und Wasser in Texas sind miteinander gekoppelt – ein Versagen in einem von ihnen kann zu aufschaukelnden Effekten in den verbundenen Systemen führen. Das Gassystem braucht Strom, das Stromsystem seinerseits braucht Gas. Gibt es nicht genügend Gas, so begrenzt das die Fähigkeit, Strom zu produzieren, et vice versa – ein Teufelskreis. Stromausfälle können zu einem Ausfall in der Wasserversorgung führen.

Für den scharfen Abfall der Stromproduktion aus Gas im Höhepunkt der Krise verantwortlich sind vier Gründe.

Einfrieren der Gasquellen,
Einfrieren von Gas-Sammel-Leitungen,
Ausfall der Stromversorgung von Kompressorstationen für den Abtransport des Gases,
Ausfall von Funktionen bei Kraftwerken, die für den Sommerbetrieb ausgelegt sind, deshalb meist nicht in einem Gebäude untergebracht, also im Winter ohne diese schützende Hülle sind.

Hinzu kommt ein fast absurder Grund. Gas-Förderer wählen meist unterbrechbare Stromverträge, um ihren Strom günstig zu beziehen. Nun sind ihre Anlagen Teil der kritischen Infrastruktur. Deshalb sind die Unternehmen gehalten, ein Formular auszufüllen, welches sie davor bewahren soll, im Ernstfall – vertragsgerecht – von der Versorgung mit Strom abgetrennt zu werden. Ein Lastabwurf in der Krise ist Ergebnis eines völlig automatisierten Prozesses, der über Datenbanken gesteuert wird. Fehler in den Datenbanken zeigen sich dann in der Krise. Hier war der Fehler, dass eine signifikante Anzahl von Gasförderunternehmen versäumt hatte, ihre Formulare auszufüllen, somit nicht veranlasst hatte, ihre Anlagen als Teil der kritischen Infrastruktur zu rubrizieren. Die Elektrizitätsversorger haben folglich in der Krise, unwissend, einigen Gas-Förder und -Weiterverarbeitungsanlagen den Strom abgedreht, was den Druck in den Gasleitungen weiter vermindet hat. Das hat dazu geführt, dass weitere Kraftwerke abgeschaltet werden mussten, weil ihnen das Gas fehlte.

Ungefähr 20 Prozent der gesamten Abschaltungen (mehr als 9 GW) resultierte daher, dass das eigentlich verfügbare Gas die Kraftwerke nur in unzureichenden Mengen erreichte. Das war bei der Krise in 2011 auch schon so gewesen, in den Evaluationen danach war auf dieses Risiko auch immer warnend hingewiesen worden. Getan aber hat die Gas-Industrie wenig, um das Problem zu beheben – warum sollte sie auch. Newcomer, Unternehmen, die erst nach 2011 auf dem Markt kamen, wussten nichts davon, dass sie Formulare auszufüllen hatten für dieserart Notfall. Mitten in der Krise im Februar 2021 erhielt zum Beispiel der Stromversorger Oncor panische Anrufe mit der Aufforderung, 150 Gas-Förderanlagen im Permischen Bassin, denen es den Strom abgeschaltet hatte, wieder zu versorgen. Der Schiefergas-Boom im Permischen Bassin setzte meistenteils erst nach 2011 ein, und er steigerte die Verletzlichkeit: Die dortige Gas-Förderung stützt sich in besonders hoher Weise auf Elektrizität ab und ist reich an flüssigen Beiprodukten, was sie besonders anfällig macht für das Risiko eines Einfrierens unter winterlichen Extrembedingungen.

Es hätte aber noch viel schlimmer kommen können.

Zu Beginn des arktischen Kälteeinbruchs, am Nachmittag des 14. Februar 2021, schoss gleichsam die Stromnachfrage plötzlich nach oben, auf 66 GW. Die maximale Nachfrage, die ERCOT in seinem Extrem-Winter-Szenario durchgespielt hatte, lag bei 67,2 GW. Alsbald erreichte die Erzeugung den Gipfel von 68,8 GW, für den 15. Februar wurde ein Anstieg der Nachfrage auf 76,8 GW vorausgeschätzt. Als die Nachfrage erwartungsgemäß stieg, das Angebot aber nicht nur nicht mitkam sondern dramatisch abfiel, rief ERCOT den Energy Emergency Alert (EEA) Stufe 3 aus – erstmals seit Februar 2011. Für den frühen Morgen des 15. Februar wurden Lastabwürfe angeordnet. Die waren ursprünglich als „rotierend“ gedacht, aber da der eskalierende Effekt sich bemerkbar machte, die Verfügbarkeit von Erzeugungsanlagen immer mehr abnahm, wurden aus den erwarteten „rolling blackouts“ für viele Kunden Mehr-Tages-Abschaltungen (als „controlled outage” bezeichnet). Die Strommengen, die für kritische Infrastrukturen vorzuhalten waren, ließen keinen Platz mehr für eine Rotation, für ein zeitweises Wiedereinschalten.

Das Stromsystem ist extrem labil. Stabil ist es nur, sofern zu jedem Zeitpunkt im gesamten Netzgebiet Angebot gleich Nachfrage ist. Ist das nicht der Fall, dann verlässt die Netzspannung den in den USA geltenden Regel-Wert von 60,00 Hertz – bei zwei Hundertstel Abweichung nach oben oder unten wird bereits ausgleichend eingegriffen, um einen Kollaps zu vermeiden. ERCOT gelang es, wenn auch nur sehr knapp, einen vollständigen Zusammenbruch des Stromsystems zu vermeiden – das hätte fast alle 26 Millionen Texaner ohne Strom gelassen; und das für eine geraume Zeit. Unter den Bedingungen des Wintersturms, in dieser einen Woche, wäre es kaum gelungen, den Prozess des schrittweisen Wiederanfahrens des Systems erfolgreich abzuschließen. Der hätte Wochen wenn nicht Monate dauern können.

Am Morgen des 15. Februar ging die Frequenz im Texanischen Stromnetz zurück auf unter 59,4 Hz, und zwar für vier Minuten und 23 Sekunden – vergleiche die Abbildung (Quelle), die das Hängen am Abgrund zeigt. Wäre sie da für volle neun Minuten geblieben, so wäre das Netz, so ERCOT, kollabiert. Dann wäre der gesamte Staat nicht nur ins Dunkel abgestürzt, dann wäre es zu einem Ausmaß der Katastrophe in Texas gekommen, welches in Emmerichs Film „The Day after Tomorrow“ angemessen erzählt ist.

Was hätte ein Kapazitätsmechanismus gebracht?

Ein „Kapazitätsmechanismus“ ist eine Regelung, meist eine Subvention, die einen finanziellen Anreiz bietet, auf dass Marktteilnehmer willkürlich einsetzbare Stromerzeugungsanlagen errichten. Zur Legitimierung spielt im Hintergrund die begriffliche Vorstellung, dass es im Strommarkt eigentlich zwei Güter „gebe“, die Kapazität einer Erzeugungsanlage und die erzeugte Kilowattstunde. Anders formuliert: Nachgefragt werde ein Dual aus Last und Menge. Der moderne, mit der Strommarktliberalisierung eingeführte „Energy only Market“ (EoM) sei defizient, weil er allein die erzeugte Kilowattstunde zur Bezahlung zulässt, deren Wert sich an den Grenzkosten orientiert. Es besteht die Sorge, dass ein Stromsystem, welches (allein) dem Regime des EoM unterworfen ist, keine auskömmlichen Erträge und somit Anreize bietet, dass hinreichend Kapazitäten errichtet werden. Es besteht die Sorge, dass der EoM durch sein einseitiges beziehungsweise unvollständiges Design das Stromsystem in die Krise und damit sich selbst in den Absturz manövriere. Diese Sorgen steigern sich mit dem zunehmenden Erfolg der Erneuerbaren-Kraftwerke, der Erhöhung ihres Anteils an der Stromerzeugung. Die Grenzkosten von PV- und Wind-Kraftwerken nämlich sind Null; und sie sind nicht willkürlich einsetzbar.

Dabei haben akademische Studien in den 1980er Jahren nahegelegt, dass ein liberalisierter und gut konzipierter Strommarkt, mit Spot Pricing für Electrizität auf einem Energy-only-Markt, auskömmlich sein kann für den Neubau von Kraftwerken, also ihn auch zu stimulieren in der Lage sein dürfte. In Wirklichkeit aber war ein striktes Sich-Verlassen auf den EoM, um Investitionen in Kraftwerke zu stimulieren, in der EU nicht zu beobachten. Die große Mehrheit der getätigten Investitionen in neue Stromerzeugungsanlagen in der EU in den letzten Jahrzehnten hat mindestens eine Art Unterstützung erhalten, zusätzlich zu den Erträgen aus dem auf die kurze Frist orientierten Markt. Die beiden wichtigsten Zuwendungsarten sind Subventionen für Erneuerbaren-Kraftwerke und eben Kapazitätsmechanismen.

In Europa haben inzwischen 13 Staaten eine Art Kapazitätsmechanismus eingeführt. Allerdings gleichsam aus dem Bauch heraus – eine Notwendigkeit dafür konnte bei neun von ihnen nicht überzeugend nachgewiesen werden. Diese neun Staaten sind Griechenland, Bulgarien, Polen, Finnland, Deutschland, Großbritanien, Irland (SEM), Spanien und Portugal. Das sind beinahe ausschließlich Staaten in europäischer Randlage, mit Deutschland als rätselhafter Ausnahme.

Zum methodischen Hintergrund: Unter der Regulierung in Europa (Art. 20 und 23 Regulation (EU) 2019/943) sind die Netzbetreiber für die Stabilität des Stromsystems verantwortlich. Vertreten werden sie durch das European Network for Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E), welches alljährlich ein sogenanntes European Resource Adequacy Assessment vorzulegen hat. Abgebildet wird da jedes Jahr einer Zehn-Jahres-Periode in Zukunft, die Daten werden bereitgestellt von den jeweiligen nationalen Netzbetreibern. Die Methodologie zur Durchführung dieses Assessments ist am 2. Oktober 2020 erst veröffentlicht worden. Das neue Sicherheitskonzept für den Strommmarkt, welches das bisherige (n-1)-Konzept gleichsam abgelöst hat, ist recht jung noch.

Für die Einführung eines Kapazitätsmechanismus gilt in Europa die Regel, dass er nur dann legitim ist, wenn es ein Kapazitätsproblem, einen Mangel, auch (absehbar) gibt. Andernfalls liegt der Verdacht einer unzulässigen Beihilfe nahe. Die obige Feststellung eines fehlenden Problems in neun Fällen basiert auf dieserart Untersuchung seitens ENTSO-E, also von der europäischen Warte aus. Selbstverständlich machen auch die nationalen Netzbetreiber, für deren Teil des Gesamtnetzes, solche Resource Adequacy Assessments. Das Problem bei den nationalen Assessments ist, dass sie die Ressourcen aus dem europaweiten Verbund systematisch ausblenden, weil sie die möglichen Leistungen an den Grenzkuppelstellen „vorsichtshalber“ unterschätzen. Der entscheidende Vorteil des europaweiten Ansatzes ist, dass dieser Mangel, die dadurch methodisch erzwungene nationale Überschätzung eines Bedarfs zuzubauender Kapazitäten, behoben werden kann.

All das wird in den USA selbstverständlich ebenfalls erwogen. In einigen Regionen der USA ist ein Kapazitätsmechanismus eingeführt, in Texas, unter Führung dessen Electric Reliability Council of Texas (ERCOT), war das nicht der Fall. Also gibt es dort nun eine Debatte, ob ein Kapazitätsmechanismus das Mittel der Wahl gewesen wäre, um die diesmalige Wiederholung des Desasters zu vermeiden. In Texas haben sich zur Untersuchung des Versagens im Februar 2021 sechs ehemalige Mitglieder der Public Utility Commission of Texas (PUCT) zusammengetan – diese zivilgesellschaftliche Initiative ist Ausdruck eines Mißtrauens in die offizielle Aufarbeitung, die zweimal zuvor zu unzureichenden Konsequenzen geführt hatte. Das Ergebnis dieser Prüfung ist, gefasst in Recommendation 5-3:

“The blackouts in February were not due to the lack of generation capacity within ERCOT, but rather to the failure of many generators to prepare their hardware and fuel supplies adequately for the Arctic weather; a capacity market would not have prevented this outcome”.

Interessant ist, dass und wie man denn doch, in der typisch texanischen Voreingenommenheit für „Märkte“ als Ausdruck von Freiheit, meinte vorgesorgt zu haben für Situationen extremer Knappheit. Prinzipiell ist ja schon richtig, dass der Ausgleich im Stromsystem nicht allein durch das Angebot, durch Kraftwerke, zu erbringen ist sondern auch durch die Nachfrage. Also hat man eine Vorkehrung, die es seit 2015 auch in Europa gibt, genutzt. Da wird für die Strommärkte in kurzer Frist ein Höchst- und ein Mindestpreis vorgesehen. In Texas nun konnten Normalverbraucher sogenannte. „real-time price“-Verträge ordern, die Großhandelspreise so für sich wirksam machen. Als es zum Lastabwurf kam, hat ERCOT geschlossen: Der Höchstpreis habe zu gelten. Diese Normalkunden aber hatten keine Chance, auf den Höchstpreis in Dauerstellung zu reagieren. Die Rechnung, die ihnen dann gestellt wurde, trieb sie in den Konkurs, zerstörte ihr Leben. Der finanzielle Effekt der wenigen Tage im Februar 2021 sind 50 Milliarden US-Dollar ausstehende Schulden von Stromkunden.

Lehren

Der Kapitalismus hat den Texanern seine Fratze gezeigt: Wegen völlig dysfunktionalen Geizes, als „Effizienz“ verbrämt, haben Kapitalgesellschaften, denen man ein natürliches Monopol zur Bewirtschaftung in einer Art Wettbewerb eingeräumt hatte, massive Werte real zerstört – ohne dafür haften zu müssen. Zugleich haben sie es geschafft, dass Tausende von Texanern in die Finanzknechtschaft gehen, weil sie unvorsichtig Verträge geschlossen hatten, welche den Finanzhaien nun, vermutlich zu ihrer eigenen Überraschung, ein leistungsloses Einkommen von 50 Milliarden US-Dollar in die Bücher spült – nun müssen sie es nur noch an die berüchtigten Inkasso-Büros zum Eintreiben geben.
Warum sollten sie lernen aus der Krise? Das ist von ihrem Standpunkt aus nicht wirklich einzusehen.
Angesichts des in der Katastrophe offenbarten Schutzniveaus kritischer Infrastrukturen in den USA fragt man sich: Weshalb sollte man böse fremde Mächte fürchten, dass sie die kritischen Infrastrukturen ‚hacken’? Es reicht doch offenkundig, sich selbst zu fürchten.