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Versorgungssicherheit

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Definition: die Sicherheit, dass bei Bedarf ausreichende Energiemengen zur Verfügung stehen

Englisch: security of supply

Kategorien: elektrische Energie, Energiepolitik, Grundbegriffe, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 08.08.2010; letzte Änderung: 29.09.2016

Die Versorgungssicherheit ist ein zentrales Ziel der Energiepolitik. Grundlegend bedeutet Versorgungssicherheit im Bereich der Energieversorgung, dass jederzeit die benötigten Energie­mengen zur Verfügung stehen. Je nach Energieträger und Verbrauchssektor kommen hierbei jedoch sehr unterschiedliche Aspekte zum Tragen, da es sehr unterschiedliche Gefährdungen der Versorgungssicherheit gibt. Die wichtigsten werden in den folgenden Abschnitten diskutiert, und zwar hauptsächlich im Zusammenhang mit elektrischer Energie. Ist die Versorgungssicherheit eine sehr wesentliche Komponente der Versorgungsqualität, die außerdem auch andere Aspekte wie beispielsweise die Qualität der Spannungshaltung beinhaltet.

Es sollte im Zusammenhang mit Versorgungssicherheit unterschieden werden zwischen Energie und Leistung, zumal beide von bestimmten Gefährdungen sehr unterschiedlich betroffen sein können und auch auf unterschiedliche Arten gewährleistet werden müssen:

Die gesicherte Kraftwerksleistung ist ein wichtiger Aspekt – aber bei Weitem nicht der einzige.

Begrenzungen entstehen auch auf der Seite der Primärenergie – beispielsweise in Form begrenzter Speicherkapazitäten für Wasser oder Erdgas.

Je nachdem, ob Leistung oder Energie betrachtet wird, kann man also zu sehr unterschiedlichen Aussagen darüber gelangen, ob oder wie verschiedene Energiequellen oder Verbrauchsmuster die Versorgungssicherheit tangieren. In einer Situation wie z. B. im Deutschland der Nachkriegszeit waren fossile Energieträger leicht verfügbar, und die Versorgungssicherheit hing hauptsächlich an den Kraftwerks- und Leitungskapazitäten. In Zukunft dürfte jedoch die Verknappung von Energieträgern wichtiger werden, was die Versorgungssicherheit in einem anderen Licht erscheinen lässt. Dazu kommen weitgehend neue Aspekte, beispielsweise die Bedrohung der Infrastruktur durch Hackerangriffe.

Verfügbarkeit von Brennstoffen

Die Versorgungssicherheit ist gefährdet, wo die Energieversorgung von der ausreichenden Verfügbarkeit von Brennstoffen abhängig ist und deren Verfügbarkeit gefährdet oder begrenzt ist. Solche Probleme können in verschiedenen Zusammenhängen auftreten und für unterschiedliche Zeithorizonte relevant sein.

Erdöl und Erdgas

Erdöl ist der Ausgangsstoff für viele Brennstoffe wie Heizöl und Kraftstoffe wie Benzin, Dieselkraftstoff und Kerosin. Eine ebenfalls sehr wichtige Rolle spielt Erdgas, sowohl bei Heizungsanlagen als auch in Gaskraftwerken. Die Wirtschaft praktisch aller Industrieländer, zunehmend jedoch auch von aufstrebenden Ländern wie China, ist von diesen Brenn- und Kraftstoffen in hohem Maße abhängig. Beispielsweise bezieht die Schweiz trotz ihrer weitgehend von fossilen Energieträgern unabhängigen Stromerzeugung rund 48 % ihrer Primärenergie aus Erdöl und Erdgas; deren Anteil an der Endenergie ist sogar ca. 64 % (Stand 2015).

Kurzfristig kann die Versorgung mit Erdöl und Erdgas bei politischen Krisen stark beeinträchtigt sein. Insbesondere geschah dies während der Ölkrisen in 1973 und 1979. Ähnliche Krisen könnten wieder auftreten, wenn z. B. der Konflikt der westlichen Welt mit dem Iran um dessen Kernenergienutzung eskaliert. Da die weltweiten Ölförderkapazitäten durch den derzeitigen Weltverbrauch weitgehend ausgeschöpft werden, bestehen kaum Möglichkeiten, größere Lieferboykotts durch andere Quellen auszugleichen. Die gesamte Weltwirtschaft wäre stark gefährdet, wenn größere Konflikte die Ölversorgung über längere Zeit beeinträchtigen würden. Nur über kürzere Zeithorizonte (etliche Wochen) können Lieferausfälle mit Speichern für Öl und Erdgas überbrückt werden; danach wäre eine Rationierung nötig.

Bei Erdgas ist die kurzfristige Situation trotz der größeren Reichweite der Vorräte eher noch kritischer als beim Öl, da Erdgas weitgehend über Pipelines geliefert wird und nur begrenzte Möglichkeiten bestehen, in Krisenfällen Erdgas auf anderen Wegen zu beschaffen. Zunehmend wird Flüssigerdgas erzeugt, welches mit Tankern transportiert werden kann. Die dafür nötige Infrastruktur – Flüssiggastanker sowie LNG-Terminals mit Anlagen zur Verflüssigung und Anlandung – ist aufwendig, kann aber immerhin schneller errichtet werden als lange Pipelines.

Mittel- und langfristig ist die ausreichende Öl- und Gasversorgung auch ohne politische Krisen stark gefährdet. Das globale Ölfördermaximum (Peak Oil) dürfte bald erreicht sein, bzw. ist für konventionell gefördertes Erdöl seit kurzem bereits überschritten. Obwohl dann immer noch große Ölreserven vorhanden sind, werden die Förderkapazitäten nicht ausreichen, um die globale Nachfrage zu decken, was entsprechende Preisausschläge verursachen dürfte. Die Internationale Energieagentur (IEA) warnt seit einigen Jahren davor, dass solche massiven Probleme für die nahe Zukunft drohen.

Die diesbezügliche Lage könnte sich aber erheblich entspannen, wenn in den nächsten Jahren doch noch ein Durchbruch für den Klimaschutz erreicht würde. Dies würde nämlich die Nachfrage nach fossilen Energieträgern stark drosseln.

Kohle

Bei der Kohle ist die Versorgungssicherheit auf absehbare Zeit ein viel kleineres Problem als bei Erdöl und Erdgas. Dies liegt nicht nur daran, dass die weltweiten Kohlevorräte sehr viel größer und besser auf viele Länder verteilt sind, sondern auch daran, dass zumindest Steinkohle mit Schiffen gut transportierbar ist und dass diese Transporte keine besondere Infrastruktur voraussetzen. Allenfalls dürften die Weltmarktpreise für Kohle moderat ansteigen, wenn die globale Nachfrage weiter zunimmt.

Die Kohlenutzung ist also viel eher durch die Klimagefahren begrenzt als durch begrenzte Verfügbarkeit. Dies würde sich ändern, wenn die Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS = carbon capture and storage) in großem Umfang einsetzbar würde, weil dann allein schon aufgrund des stark reduzierten Wirkungsgrads der Kraftwerke der Kohlebedarf stark ansteigen würde.

Nuklearbrennstoffe

Die Nutzung von Kernbrennstoffen wie Uran bringt auf Seiten des Rohstoffs kurzfristig kaum Probleme der Versorgungssicherheit, obwohl es sich für die meisten Nutzerländer nicht um eine heimische Energie handelt. Einerseits gibt es eine Reihe zuverlässiger Lieferanten auf dem Weltmarkt, und andererseits lassen sich große Energiemengen in Form von Uran leicht lagern, da die Energiedichte sehr hoch ist. Andererseits können auch starke Preisausschläge gut toleriert werden, da die Stromerzeugungskosten der Kernenergie durch Bau- und Kapitalkosten dominiert werden, während die Brennstoffkosten eine untergeordnete Rolle spielen.

Längerfristig dürften die Uranpreise erheblich ansteigen, selbst wenn die von einigen Kreisen angekündigte “Renaissance der Kernenergie” nicht stattfinden sollte. Es ist nämlich derzeitig nicht klar, wie die zur Vermeidung von Engpässen nötige Ausweitung der weltweiten Förderkapazitäten in den nächsten Jahrzehnten erreicht werden sollte. Allerdings dürften wie oben erwähnt selbst massive Preisausschläge keine dramatische Wirkung auf die Kernenergienutzung haben, zumindest in den wohlhabenderen Ländern.

Verfügbarkeit von Kraftwerken und Übertragungskapazitäten

Bei der Versorgung mit elektrischer Energie spielt nicht nur die Verfügbarkeit von Brennstoffen, sondern auch von Kraftwerken und Übertragungskapazitäten mit Hochspannungsleitungen eine wichtige Rolle.

Da zumindest in den Industrieländern alle Kraftwerke an ein großes Versorgungsnetz (die Großkraftwerke direkt an das Übertragungsnetz) angeschlossen sind, können auch unvorhergesehene Kraftwerksausfälle meist relativ gut mit anderen Kraftwerken überbrückt werden, solange die insgesamt zur Verfügung stehende gesicherte Kraftwerksleistung ausreichend ist. Dies ist in Europa derzeit der Fall. Mittelfristig werden allerdings viele Kraftwerke ersetzt werden müssen, da sehr viele alte fossil befeuerte Kraftwerke und Kernkraftwerke außer Betrieb genommen werden. Sollten entsprechende Ersatzinvestitionen nicht in ausreichendem Maße getätigt werden, würde eine “Stromlücke” drohen, die an Tagen mit einer Kombination ungünstiger Faktoren (vor allem Kraftwerksausfällen) zu Lieferengpässen mit Stromausfällen führen könnten. Jedoch gibt es genügend Zeit und Möglichkeiten, diese Probleme zu vermeiden. Beispielsweise können einige Kraftwerke in die Kaltreserve gestellt werden, anstatt dass man sie endgültig stilllegt; sie können dann in Wochen mit angespannter Versorgungslage aktiviert werden.

Wegen der Möglichkeiten des Ausgleichs über das internationale Stromnetz hängt die Versorgungssicherheit nicht entscheidend von der Verfügbarkeit einzelner Kraftwerke ab, insbesondere auch nicht von einem großen Bestand von Grundlastkraftwerken. Bislang können auch Ausfälle von Großkraftwerken mit Leistungen von über 1 GW relativ problemlos gemeistert werden; allenfalls unerwartete längerfristige Ausfälle von Großkraftwerken könnten regional Probleme verursachen. (Für den monatelangen Ausfall des Kernkraftwerks Leibstadt in 2005 hätten solche Probleme mit massiven Stromausfällen in der Schweiz auftreten können, wenn der Ausfall nicht glücklicherweise in den Sommer gefallen wäre.) Wenn das europäische Verbundsystem punktuell gezielt ausgebaut wird, können auch größere Mengen von Windenergie problemlos aufgenommen werden, obwohl die Windkrafterzeugung naturgemäß stark mit den Wetterverhältnissen schwankt.

Gelegentlich treten Probleme auf, wenn leistungsfähige Hochspannungsleitungen plötzlich ausfallen. Dann können auch Kraftwerkskapazitäten womöglich nicht genutzt werden, weil die erzeugte Energie nicht dorthin transportiert werden kann, wo sie benötigt wird. Um solche Probleme relativ klein und selten zu halten, werden regelmäßig ergänzende Ausbauten und Verbesserungen der Übertragungsnetze vorgenommen.

Eine weitaus größere Herausforderung ist die Gewährleistung der Versorgungssicherheit in kleinen Inselnetzen. Hier müssen recht hohe Reservekapazitäten der Erzeugung ständig bereitgehalten werden, mit entsprechenden hohen Kosten. Diese Situation ist jedoch für die Versorgung im europäischen Stromverbund nicht relevant.

Maßnahmen zur Erhöhung der Versorgungssicherheit

Da die Versorgungssicherheit wie oben gezeigt sehr unterschiedliche Aspekte hat, gibt es auch sehr unterschiedliche Maßnahmen zu ihrer Verbesserung. Grundsätzlich kann auf den Seiten von Angebot und Nachfrage angesetzt werden:

Die Energiepolitik vernachlässigt häufig die Nachfrageseite. Beispielsweise werden zwar große Erdöllager angelegt, aber gleichzeitig wird die immer weitere Ausdehnung des Individualverkehrs und des Flugverkehrs gefördert, obwohl diese die Abhängigkeit von Erdöl besonders stark erhöhen. Im Bereich der elektrischen Energie werden einerseits Ausbauten der Stromnetze vorgenommen, andererseits aber Verbraucher wie Elektroheizungen, die die Stromnetze besonders stark belasten (gerade in Wochen mit Engpässen), nicht beachtet, oder es wird sogar ein zukünftiges Elektroheizungsverbot in Frage gestellt und verwässert. Dabei wären Maßnahmen auf der Seite der Nachfrage häufig wirksamer oder kostengünstiger. Beispielsweise gibt es kaum Mittel, um die wirtschaftliche Verwundbarkeit durch stark steigende Erdölpreise im Krisenfall zu mildern, wenn eine starke Abhängigkeit von Erdöl besteht.

Quantifizierung der Versorgungssicherheit

Um beispielsweise die Entwicklung der Versorgungssicherheit zu überwachen oder die Versorgungssicherheit in verschiedenen Ländern vergleichen zu können, sind manchmal quantitative Angaben nützlich. Im Bereich der elektrischen Energie kann man dazu statistischen Daten über ungeplante Stromausfälle (Versorgungsunterbrechungen) heranziehen – etwa die Unterbrechungshäufigkeit, die gesamte Unterbrechungsdauer in einem Jahr, die Menge der durch Unterbrechungen nicht gelieferten Energie und die Höhe der nicht gedeckten Last. Die Bundesnetzagentur verwendet derzeit nur die ersten beiden Kriterien.

Quantitative Angaben sind gut vergleichbar, aber auch nur begrenzt aussagekräftig!

Grundsätzlich ist klar, dass solche quantitative Angaben auf relativ einfachen, objektiv prüfbaren Kriterien basieren müssen. Genau deswegen können sie aber längst nicht alle für die Versorgungssicherheit relevanten Aspekte berücksichtigen. Vor allem seltene, aber womöglich schwere Ereignisse sind schwer statistisch zu erfassen – anders als häufige, bei denen man durch Mittelung verlässliche Durchschnittswerte erhalten kann. Gar nur theoretisch befürchtete, aber noch nie eingetretene Gefahren lassen sich besonders schwer erfassen und werden in der Regel gar nicht berücksichtigt. Ein Beispiel hierfür wäre die Gefahr, dass im Rahmen eines internationalen Konflikts Hacker die Strom-Infrastruktur angreifen und dadurch womöglich umfangreiche Versorgungsunterbrechungen verursachen könnten.

Einfluss der deutschen Energiewende auf die Versorgungssicherheit

Die deutsche Energiewende führt zu wesentlichen Änderungen des Kraftwerksparks und hat deswegen potenziell auch einen Einfluss auf die Versorgungssicherheit.

Ein tendenziell negativer Einfluss ist, dass die sicher verfügbare Leistung von Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen nur ein relativ geringer Teil ihrer Maximalleistung ist. Allerdings werden solche Kraftwerke im Verbund mit anderen betrieben, die Leistung nicht dargebotsabhängig, sondern bedarfsabhängig produzieren können. Das Gesamtsystem kann weiterhin stabil betrieben werden, solange das Gesamtsystem auf geeignete Weise zusammengesetzt ist und gesteuert wird. Ein steigender Anteil von fluktuierenden Einspeisungen erfordert einen Ausbau der Stromnetze und/oder einen Ausbau von Speichern für elektrische Energie, wobei letzteres die klar teurere Lösung ist.

In den letzten Jahren wurde beobachtet, dass sogenannte Redispatch-Maßnahmen aufgrund mangelnder Kapazitäten der Übertragungsnetze wesentlich häufiger geworden sind. Dieses Problem dürfte mit weiterem Ausbau der erneuerbaren Energien eher noch zunehmen, da der Ausbau der Stromnetze aufgrund diverser Schwierigkeiten bisher noch hinterherhinkt. Allerdings ist eine Abnahme der Versorgungssicherheit, gemessen durch die durchschnittliche Dauer von ungeplanten Stromausfällen pro Jahr, seit Beginn der Energiewende nicht verzeichnet worden; im Gegenteil sind die Ausfälle eher sogar noch seltener geworden [1]. Auch die Bundesnetzagentur hat in ihrem Monitoring-Bericht 2015 festgestellt, dass die Versorgungssicherheit sehr hoch ist (mit einer Zuverlässigkeit der Stromversorgung von 99,998 %) und gegenüber den letzten Jahren sogar noch zugenommen hat. Ein maßgeblicher Einfluss der Energiewende auf die Versorgungsqualität ist bislang nicht empirisch erkennbar. Übrigens ist die Versorgungssicherheit, gemessen an der durchschnittlichen Dauer der Lieferunterbrechungen für die Verbraucher, in Deutschland erheblich höher als beispielsweise in Frankreich und in den USA. Die Qualität der Infrastruktur spielt hier offenbar eine wichtigere Rolle als die Zusammensetzung des Kraftwerksparks.

Literatur

[1]Bisherige Auswirkungen des Kernkraftausstiegs auf die Versorgungssicherheit, eine Kurzanalyse von Energy Brainpool im Auftrag von Greenpeace energy eG, http://www.greenpeace-energy.de/fileadmin/docs/pressematerial/Hinkley_Point/2016-08-30_Energy-Brainpool_Kurzstudie_Kernenergieausstieg-und-Versorgungssicherheit_Greenpeace-Energy_3.Entwurf.pdf
[2]Blog-Artikel: Gefährdet die Energiewende unsere Versorgungssicherheit?
[3]Extra-Artikel Windkraft – eine Gefahr für die Versorgungssicherheit?

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Energiepolitik, Erdöl, Erdgas, elektrische Energie, Stromnetz, gesicherte Kraftwerksleistung, Stromlücke, Regelenergie, Grundlast, erneuerbare Energie, Stromausfall, Kaltreserve, Energiespeicher, Strommarkt, Energy-only-Markt
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Energiepolitik, Grundbegriffe, Kraftmaschinen und Kraftwerke

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