Mehr Blackouts durch Intelligente Stromzähler?

Pressemitteilung der Universität Bremen

Nr. 203 / 24. Juli 2015 SC

Seit Anfang 2010 ist es in Deutschland Pflicht, sogenannte „Intelligente Stromzähler“ in Neubauten oder grundsanierten Gebäuden zu installieren. Zusammen mit Tarifen, die je nach Tageszeit unterschiedlich sind, soll mit ihnen aktives Stromsparen möglich werden: Die programmierbare Waschmaschine beispielsweise soll dann laufen, wenn der Strom am billigsten ist. Wissenschaftler des Instituts für Theoretische Physik der Universität Bremen äußern jedoch Zweifel daran, dass dieser Ansatz immer das leistet, wozu er erdacht wurde – nämlich Stromschwankungen im Netz zu verringern. Sie haben den Markt, der bei massenhaftem Einsatz von Intelligenten Stromzählern entsteht, simuliert und sind zu einem überraschenden Ergebnis gekommen. Danach wird durch die Intelligenten Stromzähler ein neuer künstlicher Strom-Markt geschaffen, der – wie alle Märkte – auch Blasen und sogar Crashs produzieren kann. Publiziert haben die Bremer Physiker ihre Untersuchungsergebnisse jetzt in der größten und ältesten Physikzeitung der Welt, der Physical Review der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft.

Den günstigsten Strompreis für die Wäsche nutzen

Es ist eine Folge der Energiewende und des technischen Fortschritts: Statt eines 24 Stunden geltenden Einheitsstrompreises können Haus-und Wohnungsbesitzer ihre Verbrauchsgeräte heute so programmieren, dass diese den günstigsten Strompreis nutzen – beispielsweise, um ihre Wäsche zu waschen. Voraussetzung sind ein Intelligenter Stromzähler, der den aktuellen Strompreis übermittelt, und ein entsprechender Tarif, der die Schwankungen im Stromnetz berücksichtigt.

Strom ist noch nie gleichmäßig ins Netz eingespeist worden; Wind- und Solarenergie sorgen aber mittlerweile dafür, dass diese Schwankungen im Netz noch markanter sind. Die Idee hinter dem vorgeschriebenen Einsatz Intelligenter Stromzähler ist, diese Schwankungen zu dämpfen: Wird viel Strom ins Netz eingespeist – zum Beispiel weil der Wind stark bläst –, wird der Strom günstiger. Steht wenig Strom zur Verfügung, ist er teurer und wird daher seltener abgerufen.

Für den Nutzer einer Waschmaschine heißt dies ganz konkret, diese zu programmieren. In Verbindung mit dem Intelligenten Stromzähler bekommt sie erst dann ein Startsignal für die Wäsche, wenn eine vorher definierte Preisgrenze unterschritten wurde.

So weit, so gut. „Die Grundidee dahinter stammt aus der Wirtschaftstheorie, nach der Angebot und Nachfrage den Preis regeln. Und darüber soll dann wiederum die Stromnachfrage angepasst werden: Viel Strom – viele Abnehmer, wenig Strom – wenige Abnehmer“, sagt Professor Stefan Bornholdt vom Institut für Theoretische Physik der Universität Bremen. „Die Standardtheorie von Angebot und Nachfrage ist jedoch unvollständig, wenn eine riesige Zahl Konsumenten gleichzeitig um den günstigsten Preis konkurriert. Denn natürlich wollen alle ihre Wäsche waschen, wenn der Strom am billigsten ist.“

Neuer Markt „chaotisch, wild und zappelig“

Doch das, so haben der Bremer Hochschullehrer und seine Mitarbeiter Stefan Börries und Sebastian Krause herausgefunden, könnte womöglich nicht klappen. Sie haben die Konkurrenzsituation der Konsumenten im Computer simuliert und herausgefunden, dass es in diesem neu entstehenden Segment des Strommarktes „chaotisch, wild und zappelig“ zugehen kann – ähnlich wie an einer Finanzbörse.

Ein Beispiel: „Wenn wenig Strom im Netz und der Preis daher teuer ist, wird das Waschen einfach verschoben. Aber das geht nicht unendlich lang, weil es sich beim Waschen um ein Grundbedürfnis handelt“, erläutert Stefan Bornholdt. „Je mehr von den Menschen vorprogrammierte Waschmaschinen nun auf ihren Start warten, desto höher steigt die potentielle Nachfrage: Eine Nachfrage-Blase bildet sich.“ Und die platzt spätestens, sobald der Preis wieder etwas absinkt: Weil viele Konsumenten aufgrund des sich aufstauenden Waschbedürfnisses ihre „Schmerzgrenze“ nach oben angepasst haben, starten plötzlich unzählige Waschmaschinen auf einmal. „Dann wird ein kollektiver Lawinen-Mechanismus ausgelöst, der die Stromnetze extrem belastet – Blackouts wegen unerwarteter Überlastung nicht ausgeschlossen“, so der Bremer Physiker.

Versorger vor dem Ansturm warnen

Nach Meinung seines Teams ist der massenhafte Einsatz der neuen Intelligenten Stromzähler „ein Schnellschuss, der nicht sorgfältig bis zum Ende durchdacht ist“. Man müsse die Versorger darauf aufmerksam machen, dass sich derartige Szenarien abspielen könnten. „In unserem Computermodell haben wir mit verschiedenen Variablen das nachvollzogen, was reale Menschen in solchen Situationen logischerweise tun würden“, so Bornholdt. „Der Einzelne weiß in solch einer Situation natürlich nicht, welche Folgen sein Verhalten hat, wenn es sich potenziert. Und leider wissen es auch diejenigen noch nicht, die den Strom bereitstellen.“

Sebastian M. Krause, Stefan Börries, Stefan Bornholdt: „Econophysics of adaptive power markets: When a market does not dampen fluctuations but amplifies them” (Wirtschaftsphysik der adaptiven Strommärkte: Wenn ein Markt Schwankungen nicht dämpft, sondern verstärkt), Physical Review E 2015, http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.92.012815

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Institut für Theoretische Physik
Prof. Dr. Stefan Bornholdt
Tel: 0421/218-62060
E-Mail: bornholdt@itp.uni-bremen.de
www.itp.uni-bremen.de/complex

Marc Elsberg hat die Entstehung eines großflächigen Stromausfalls durch gleichzeitiges Abschalten von Lasten bereits in seinem Bestseller Blackout beschrieben.
Der Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung des Bundestages hat vor einer möglichen nationalen Katastrophe gewarnt, wenn dieser Zustand länger andauert.
Smartmeter sollen dazu beitragen, dass das Stromnetz bei schwankender Stromeinspeisung stabil bleibt, indem sie den Verbrauchern die notwendigen Informationen liefern, um leistungshungrige Prozesse in Billigstromzeiten (hohes Angebot, geringer Verbrauch) zu legen. Jetzt wurde nachgewiesen, dass sie das Gegenteil bewirken (können): Zusätzlich zu den Schwankungen der Stromerzeugung werden Verbrauchsschwankungen angeregt – die den Erzeugungsschwankungen naturgemäß hinterherlaufen und diese daher nicht (unbedingt) kompensieren. Das Stromnetz kann dadurch destabilisiert werden.


Es gibt die Bremer Stadtmusikanten und das Institut für Theoretische Physik der Universität Bremen, nach dem „intelligente“ Stromzähler neue Märkte schaffen.

Fakt ist:

Bisher gibt es für die vielen Stromkonsumenten, zu denen auch die Institutsmitglieder gehören, keinen wirklichen Strommarkt sondern nur Preisdiktate, die dem Börsenhandel mit Stromlieferversprechen geschuldet sind. Es wäre ein Wunder wie im Märchen, wenn Stromzähler und Waschmaschinen einen „künstlichen“ Strommarkt schaffen könnten.

Als Strompreissignale können Abweichungen von Netzspannung und Netzfrequenz genutzt werden. Diese Signale sind zur Gewährleistung der Netzsicherheit erforderlich, um Stromverbraucher zu- oder abzuschalten. Es ist sinnvoll, an Stelle Untergliederung des Verbundnetzes in Bilanzkreise, autonome Netze von Energieselbstversorgern zuzulassen. Stromselbstversorger aus regenerative Quellen haben ihre Selbstversorgernetze  systemsynchron mit dem Verbundnetz zu betreiben, so dass nur bei Havarie das Verbundnetz  beansprucht wird.

Soziale Strommärkte bedingen, dass erst nach vereinbarten Zeitabschnitten die Stromrechnung aus der Summe des Aufwandes für Stromerzeugung und Netzdienstleistung (Aufwand für Übereinstimmung  von Stromeinspeisung und Stromentnahme) erstellt wird.

Einheitsstrompreise für das Gesamtnetz schließen die überwiegende Mehrzahl der Verbraucher  von der Teilnahme am Strommarkt aus.

Dieter  Brendahl

Die mögliche nationale Katastrophe

Was halten Sie von dieser Aussage:

„Als Folge eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls … (ist) bereits nach wenigen Tagen im betroffenen Gebiet die flächendeckende und bedarfsgerechte Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen nicht mehr sicherzustellen. Die öffentliche Sicherheit ist gefährdet, der grundgesetzlich verankerten Schutzpflicht für Leib und Leben seiner Bürger kann der Staat nicht mehr gerecht werden. Die Wahrscheinlichkeit eines langandauernden und das Gebiet mehrerer Bundesländer betreffenden Stromausfalls mag gering sein. Träte dieser Fall aber ein, kämen die dadurch ausgelösten Folgen einer nationalen Katastrophe gleich. Diese wäre selbst durch eine Mobilisierung aller internen und externen Kräfte und Ressourcen nicht „beherrschbar“, allenfalls zu mildern.“

Es handelt sich hierbei ist nicht etwa um die Vision irgendeines Horrorromans, sondern ist das Fazit im
Bericht des Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung (18. Ausschuss) gemäß § 56a der Geschäftsordnung Technikfolgenabschätzung (TA)
TA-Projekt: Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften – am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung

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