Energie- und Rohstoffe, Städtische Räume

Licht ins Dunkel: Eine Schätzung potenzieller Schäden aus Stromausfällen in Deutschland

22.10.2013 | HWWI Update | von André Wolf

Stromleitungen sind die Lebensadern unserer Ökonomie. Wird der Stromfluss auch nur für kurze Zeit unterbrochen, können die Folgen schon gravierend sein. Unmittelbar entstehen betroffenen Unternehmen etwa Verluste aus Produktionsausfällen sowie aus der Beschädigung empfindlicher Betriebsmittel. Konsumenten werden in ihrem Tagesablauf gestört und müssen wichtige stromabhängige Aktivitäten verschieben oder ausfallen lassen. Bei längeren Blackouts droht der Zusammenbruch der Verkehrsinfrastruktur, verbunden mit einer Schädigung auch nicht direkt Betroffener über die Unterbrechung von Lieferketten.

Anders als beispielsweise die USA ist Deutschland bisher von größeren Ausfällen weitgehend verschont geblieben. Ausnahmen, wie das Münsterländer Schneechaos 2005 und zuletzt der Stromausfall in München 2012, haben uns jedoch vor Augen geführt, dass Deutschland keine Insel der Glückseligen darstellt. Denn neben Naturkatastrophen können großflächige Stromausfälle auch aus technischer Überlastung der Netze resultieren. Und hier birgt Deutschlands Umstieg auf erneuerbare Energien ein wachsendes Risikopotential über gestiegene Erzeugungsvolatilität, zum Beispiel in Form von Veränderungen in der Netzspannung bei Starkwindeinspeisung. Gerade vor dem Hintergrund der Diskussion über das adäquate Maß an Netzausbau ist damit eine regional differenzierte Bewertung der Folgen von Stromausfällen unabdingbar.

Das HWWI hat dies zum Anlass genommen,erstmals eine vergleichende Schätzung potenzieller Schäden aus Stromausfällen für sämtliche deutsche Kreise vorzunehmen. Um den hier vorherrschenden Unsicherheiten Rechnung zu tragen, beschränkt sich die Studie bewusst auf Stromausfälle einer Länge von nicht mehr als einer Stunde. Schwer abzuschätzende Kosten bei längeren Ausfällen, wie beispielsweise durch die Unterbrechung der Lieferketten oder den Ausfall von Kühlsystemen, werden damit aus der Analyse ausgeklammert. Stattdessen liegt der Fokus allein auf kurzfristigen Produktionsausfällen. Grundgerüst ist dabei der sogenannte Value of Lost Load (VoLL): Diese Kennzahl beschreibt auf Unternehmensebene das Niveau an regionaler Wertschöpfung (in Euro), welches pro Kilowattstunde verbrauchtem Strom im Jahresdurchschnitt erzeugt wird. Um hieraus die Stromausfallkosten für bestimmte Stunden im Jahr ermitteln zu können, wird der VoLL mit dem geschätzten Stromverbrauch in der jeweiligen Stunde multipliziert. Hierzu werden sektorspezifische Verbrauchsprofile im Jahresverlauf herangezogen, welche eine nach Tageszeit, Wochentag und Monat differenzierte Kostenschätzung ermöglichen.

Die auf Haushaltsebene anfallenden Schäden sind um einiges schwieriger abzuschätzen, da das Ausmaß an Schädigung stark von den zur Zeit des Stromausfalls geplanten Aktivitäten abhängt: Um drei Uhr nachts oder während der Arbeitszeit ist das Schadensniveau deutlich geringer als etwa in den Abendstunden. Um dieser Abhängigkeit Rechnung zu tragen, wurde in der Studie zunächst der Wert einer (stromabhängigen) Stunde Freizeit aus Sicht der Haushalte geschätzt. Dabei wurden im Wesentlichen der potenzielle Lohnausfall sowie Werte zur Erwerbstätigkeit und Länge der durchschnittlichen Arbeitszeit in der Region herangezogen. Dieser Freizeitwert wurde dann analog zur Unternehmensebene in Relation zum Gesamtstromverbrauch der Haushalte gesetzt, um ein VoLL auf Haushaltsebene zu bestimmen. Die Multiplikation mit den Verbrauchsprofilen der Haushalte lieferte schließlich Kostenschätzungen auf Haushaltsebene.



Die Gesamtkosten als Summe der Kosten von Haushalten und Unternehmen auf Kreisebene wurden dann für verschiedene Zeitpunkte im deutschlandweiten Vergleich analysiert. In großräumlicher Betrachtung ist dabei vor allem während der Mittagszeit (siehe Abbildung) eine klare Divergenz zwischen Ost und West sowie in schwächerer Form auch zwischen Nord und Süd sichtbar. Wenig überraschend sind die höchsten Kosten in den industriellen Ballungsräumen im Westen und Südwesten des Landes zu beobachten. Neben diesen großräumlichen Unterschieden ist aber auch auf kleinräumlicher Ebene ein hohes Maß an Heterogenität auffällig. So existieren auch in den besonders stark beeinträchtigten Ländern Nordrhein-Westfalen und Baden-Würt-temberg einzelne Kreise mit sehr unterdurchschnittlichen Schadensniveaus, auch in unmittelbarer Nachbarschaft zu hochgradig gefährdeten Kreisen. Und im Osten liegt das Schadensniveau in den Kreisen Sachsens klar oberhalb des Bundesdurchschnitts. Dies verdeutlicht den Sinn unserer räumlich differenzierten Schätzung.



Schaut man sich gezielter die Kreise mit den höchsten Schadensprognosen deutschlandweit (siehe Tabelle) an, liegen in absoluter Betrachtung zunächst erwartungsgemäß die kreisfreien Großstädte an der Spitze des Rankings. Zu den Spitzenzeiten gegen 12 Uhr mittags werden für das erstplatzierte Berlin dabei Schadenswerte von rund 22 Mio. Euro prognostiziert, womit die Kosten höher lägen als in Köln und Frankfurt am Main zusammengerechnet. Im weiteren Tagesverlauf ergeben sich keine nennenswerten Änderungen an dieser Relation. Die Einwohnerzahlen sind hierbei natürlich ein wesentlicher Faktor. Lässt man diese im Rahmen einer Pro-Kopf- Betrachtung beiseite, ergibt sich ein etwas anderes Bild. Von den Großstädten bleibt nur Frankfurt am Main durch seine Wirtschaftskraft in den Top 5 vertreten. An der Spitze liegt nun der Landkreis München. Daneben sind mit Coburg und Schweinfurt weitere bayrische Industriezentren vorne im Ranking zu finden, welche durch ihre Schwerpunkte im Bereich von Maschinenbau beziehungsweise metallverarbeitender Industrie eine insgesamt hohe Stromintensität und damit eine potenziell starke Beeinträchtigung durch Stromausfälle aufweisen.

Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse sehr anschaulich, welche Summen bei unzureichender Netzsicherheit auf dem Spiel stehen. Zukünftige Anwendungsmöglichkeiten könnten sich so zum Beispiel im Rahmen von Kosten-Nutzen-Analysen von Projekten des Stromnetzausbaus ergeben.


Research Paper

Piaszeck, S.; Wenzel, L.; Wolf, A. (2013): Regional Diversity in the Costs of Electricity Outages: Results for German Counties , HWWI Research Paper 142, Hamburg.

Autoren

Dr. André Wolf