In Berlin (Deutschland) kam es kürzlich zu einem tagelangen Stromausfall aufgrund eines terroristischen Anschlags. Es gibt – abgesehen von Sabotage oder Terrorakten – verschiedene physikalisch-technische Ursachen und Faktoren, die zu einem großflächigen Blackout führen können:
- Starke Frequenzabfälle im Netz
- Überlastung durch unvorhergesehene Lastspitzen
- Schwachstellen in der Netzarchitektur / Ausfall kritischer Knoten
- Fehlfunktionen in digitaler Netzsteuerung
- Extremwetter und Naturereignisse
- Erzeugungsengpässe und Last-Ungleichgewichte
Diese Faktoren wirken oft zusammen und können Kaskaden auslösen, die selbst robuste Netze an ihre Grenzen bringen.
Wir erläutern sechs Szenarien, bei denen es aus physikalischen Gründen zu einem Blackout kommen kann:
1) Frequenzstörungen im europäischen Verbundnetz
Das Stromnetz muss stets bei 50 Hz stabil bleiben. Schon kleine Abweichungen sind kritisch. Normal sind etwa 49,8–50,2 Hz. Wird plötzlich deutlich mehr Strom entzogen als eingespeist, sinkt die Frequenz stark ab. Fällt sie auf 47,5 Hz, werden automatisch alle Kraftwerke vom Netz getrennt, um Schäden zu vermeiden – das führt zu einem Netzzusammenbruch.
Ursachen für einen Blackout in diesem Szenario:
- gleichzeitiger Ausfall großer Kraftwerke
- extreme Lastspitzen
2) Überlastung des Netzes durch unerwartete Lastspitzen
Zu Überforderungen des Netzes kann es auch durch unerwartete Lastspitzen kommen. Denn die Energiewende führt zu neuen, dynamischeren Lastprofilen – etwa mit Ladesäulen für E-Autos oder Wärmepumpen als Verbrauchsstellen und dezentralen Erzeugern wie PV-Anlagen. Das erhöht die Komplexität und macht das Netz anfälliger für plötzliche Lastverschiebungen. Wenn Netzbetreiber die Lage nicht mehr kontrollieren können, kann sich eine durch unerwartete Lastspitzen ausgelöste Störung zu einem Blackout ausweiten.
3) Fehler in der Netzarchitektur oder an kritischen Knotenpunkten
Infrastrukturen alter Metropolen wie Berlin besitzen historisch gewachsene Netzstrukturen, die an bestimmten Stellen verwundbar sind. Die physische Architektur mit kritischen Konvergenzpunkten kann bei Überlast oder Ausfall eines Knotens weitreichende Folgen haben. Mögliche Faktoren sind hier:
- Transformatorenausfall
- Kabelbrücken- oder Schaltanlagenfehler
- alterungsbedingte Materialschäden.
4) Störungen in der digitalisierten Netzsteuerung
Moderne Netze sind stark digitalisiert. Das bringt physikalische Risiken durch Fehlsteuerung mit sich. Zum einen erhöht die wachsende Zahl an Akteuren – Prosumer, die Ladeinfrastruktur, dezentrale Anlagen – die Komplexität. Zum anderen kann nicht-intendiertes Verhalten von KI‑gestützten oder automatisierten Systemen Instabilitäten auslösen; man spricht hier von einer „negative emergence“.
Die physikalischen Folgen:
- falsche Lastverteilung
- Frequenzabfall
5) Extremwetter und Naturereignisse
Auch physikalisch bedingte Umwelteinflüsse können beim Entstehen und für die Bedingungen der Behebung eines Blackouts eine wichtige Rolle spielen:
- Stürme, Hitze oder Eislast können Leitungen beschädigen, Transformatoren überhitzen oder Schutzmechanismen auslösen – es kann zu Kaskadenabschaltungen oder gar einem Blackout kommen
- Frost kann Reparaturen und die Netzstabilisierung verzögern, wie beim Berliner Ausfall sichtbar wurde, auch wenn dieser durch Sabotage ausgelöst wurde.
6) Engpässe bei der Erzeugung / Leistungseinbrüche
Auch ohne eine Gaskrise oder andere geopolitische Einflüsse können physikalische Erzeugungsengpässe einen Blackout begünstigen:
- zu geringe Einspeisung kann bei gleichzeitig hoher Nachfrage die Stabilität gefährden
- Netzbetreiber greifen dann als Reaktion darauf auf Maßnahmen wie Abschaltungen großer Industrieanlagen zurück; versagt diese Maßnahmen, droht auch in diesem Szenario ein Blackout.
Fazit:
Auch ohne Akte der Sabotage oder des Terrors gibt es einige physikalisch-technische Faktoren, die zu einem großflächigen Blackout führen können. Diese möglichen Ursachen liegen sowohl in der Funktionsweise unserer Stromnetze selbst ihrer immer größeren Komplexität als auch in ihrer Anfälligkeit gegenüber externen Faktoren.
