Elektrizität (elektrischer Strom - umgangssprachlich "Strom") erzeugt Wärme, Licht und Bewegung. Dieser Strom wurde fast ausschließlich zentral erzeugt und von großen Kraftwerken (Wärme-, Wasser-, Meeres- und Kernkraftwerke) zu den Verbrauchern verteilt. Heute speisen aber zusätzlich viele kleine und größere Typen von Anlagen (Windkraftanlage, Photovoltaikanlage, Biogasanlage) für erneuerbare Energie ihren Strom in das Tausende Kilometer lange Leitungsnetz ein. Dazu kommen dann auch noch zunehmend die Solarzellen auf dem Dach und an den Balkonen, die überschüssigen Strom einspeisen. Das Netz muss die unterschiedlichen Strommengen, die auch noch sehr wechselhaft zu verschiedenen Tageszeiten anfallen, mit dem Strombedarf in Einklang bringen und dabei die Frequenz von 50 Hertz halten, damit das Stromnetz stabil bleibt.
Nach Berechnungen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) ist das deutsche Stromnetz rund 1,8 Millionen Kilometer lang. Das garantiert die Versorgung aller Haushalte, Unternehmen und sonstiger Verbraucher mit Elektrizität. Denn alle Stromerzeuger sind mit diesem umfassenden Netz verbunden. So führt der Ausfall zum Beispiel eines Kraftwerks oder eines Transformators nicht unmittelbar dazu, dass es zu einem Blackout kommt.

Nur ca. 40 % der eingesetzten Energie kommt beim Verbraucher an

Nach Berechnungen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) ist das deutsche Stromnetz rund 1,8 Millionen Kilometer lang. Das garantiert die Versorgung aller Haushalte, Unternehmen und sonstiger Verbraucher mit Elektrizität. Denn alle Stromerzeuger sind mit diesem umfassenden Netz verbunden. So führt der Ausfall zum Beispiel eines Kraftwerks oder eines Transformators nicht unmittelbar dazu, dass es zu einem Blackout kommt..
Diese langen Strecken überbrücken die Höchst- und Hochspannungsnetze, danach geht es weiter in der Mittelspannung, und am Ende bringt die Niederspannung den Strom zum Verbraucher. Der Stromfluss und die Frequenz (50 Hertz) muss immer gleich bleiben. Wenn zwischen der Erzeugung und dem Verbrauch eine zu große Lücke besteht, bricht das Stromnetz zusammen, es entsteht ein Blackout.

In der Zukunft wird das Stromnetz "smart" bzw. "intelligent". Es geht dabei nicht mehr nur um den "einfachen" Transport von Elektrizität von einem zentralen Erzeuger zu den angeschlossenen Nutzern. Denn es gibt immer mehr dezentrale Erzeuger, die ihren Strom nicht auf der Ebene der Hochspannung einspeisen, sondern in die Mittel- oder Niederspannung der örtlichen Verteilnetze.
Damit die Netzstabilität immer erhalten bleibt, müssen neue Steuertechniken eingesetzt werden. Diese basieren auf exakten Daten der einspeisenden Anlagen (klein oder groß). Dann errechnen Computer in den Schaltzentralen daraus die geeigneten Maßnahmen. Neue, sog. regelbare Ortsnetztransformatoren (rONT) und Längsregler setzen diese um. Mit ihnen kann auf der örtlichen Ebene die Einspeisung erneuerbarer Energien je nach Situation flexibel gesteuert werden. Es gibt eben einmal zu viel oder zu wenig Wind oder/und die Sonne scheint zu viel oder zu wenig bzw. gar nicht.

Mit einer speziellen Regelung können auch Windenergieanlagen Momentanreserve liefern,
ohne mechanisch überbeansprucht zu werden.
So funktioniert das deutsche Stromnetz
Greenhouse Media GmbH

Wie entsteht Strom? - einfach erklärt
E.ON Energie Deutschland GmbH
Stromnetz - Transpoert - Betrieb - Ausbau
EnBW Energie Baden-Württemberg AG

Blackout

Blackout - Wahrscheinlich oder Panikmache? Eine Antwort auf diese Frage ist nicht einfach. Auch die Experten sind sich hier nicht einig. Auf jeden Fall darf die Diskussion in den Medien nicht zu einer Panik führen. Wichtig sind leichtverständliche Informationen über das Thema "Blackout". Schon der Begriff kann in der Bevölkerung zur Panik führen. Leider sind zunehmend "schlechte Nachrichten" in den Medien die "besten Nachrichten" >((
In vielen Fällen ist es aber kein totaler Stromausfall, sondern ein "Brownout *".
* Ein Brownout bezeichnet eine zu geringe Spannung im Stromnetz, sozusagen die Vorstufe eines Stromausfalls. Brownouts entstehen bei einem Ungleichgewicht im Stromnetz. Bei einem langanhaltend flächendeckende Stromausfall wird der Begriff "Blackout" verwendet und der ist negativ besetzt.

Bei einem Blackout (Schwarzfall, "Verdunkelung", Versorgungszusammenbruch) fällt die Stromversorgung langanhaltend flächendeckend aus. Stromausfälle, wie sie z. B. nach heftigen Unwettern auftreten, sind kein Blackout.
Europa hat ein gemeinsame europäische Hochspannungs-Stromnetz, das von Norwegen im Norden über Deutschland nach Italien, Spanien und Griechenland im Süden und von der Nordsee im Westen über Deutschland bis nach Polen, Rumänien und Bulgarien im Osten reicht. Dieses hat eine Standardfrequenz von 50 Hertz (Hz). Diese muss sich immer zwischen Erzeugung und Verbrauch in einer Balance sein. Alle elektronischen Geräte sind auf diese Frequenz ausgerichtet. Wenn mehr Strom verbraucht als produziert wird, sinkt die Frequenz, wird weniger Strom verbraucht als produziert wird, steigt sie. Wenn die Frequenzschwankungen geringfügig gehalten werden können, besteht kein Problem. Aber je stärker aber die Frequenz von diesem Standardwert abweicht, desto dramatischer sind die Auswirkungen, weil die Generatoren Schaden nehmen können. Extrem wird es bei nur 47,5 Hertz bzw. 52 Hertz. Bei diesen Werten schalten sich Kraftwerke zum Selbstschutz vor Zerstörung ab und es entsteht ein Blackout.
Ein Blackout ist eine sehr ernst zu nehmende Gefahr. Die Energieversorgung gehört zur kritischen Infrastruktur (Kritis). Dazu gehören Organisationen und Einrichtungen mit wichtiger Bedeutung für das staatliche Gemeinwesen. Bei deren Ausfall oder Beeinträchtigung durch nachhaltig wirkende Versorgungsengpässe entstehen erhebliche Störungen der öffentlichen Sicherheit oder andere dramatische Folgen.
Der Hintergrund für ein möglichen Blackout sind zunehmenden Netzeingriffe, um das System stabil zu halten.

• Komplexitätsüberlastung (zuviele verschiedene technische Geräte)
• Technisches Versagen (fehlende Wartung, alte Geräte, Fehler in Geräten)
• Menschliches Versagen (fehlerhafte Einstellungen)
• Wegfall der Primärrohstoffe zur Stromerzeugung (Öl, Gas, Kohle, Wasser, Brennstäbe)
• Zu starke Systembelastungen durch internationalen Stromhandel
• Marktmanipulation
• Cyber-Angriffe
• Terror-Anschläge
• Hochwasser
• starke Unwetter
• Erdbeben
• Erdrutsch
• Trockenheit (Kühlwassermangel)
• Vulkanausbrüche
• Schneechaos
• Sonnensturm

Ein Blackout läuft in 3 Phasen ab.
Phase 1: Ein einfacher Stromausfall führt oft zu einer massiven Unterschätzung der Zeitdauer. Wenn der Strom nicht nach kurzer Zeit wieder vorhanden ist, dann dann spricht man von einem Blackout.
Unmittelbar nach dem Eintreten des Blackouts kommt es zum Ausfall aller Kommunikationsnetze. Weder Internet noch Fernsehen funktionieren; und auch wenn Handys noch für einige Stunden Akku haben, besitzen sie dennoch keinen Netzempfang. Als einzige Informationsquelle bleibt vorerst nur das batteriebetriebene Radio.
Notrufe können nicht mehr getätigt werden. Auch die Funkanwendung (BOS-Funk) der Behörden und Organisation mit Sicherheitsaufgaben kommt so langsam zum Erliegen. Durch den Ausfall aller Ampeln und Beleuchtungen kommt es auf den Straßen außerdem unmittelbar zu vielen Autounfällen und Verletzten.
In den Krankenhäusern und Altenheime werden die Notstromaggregate eingeschaltet, um den Betrieb lebensnotwendiger Maschinen zu gewährleisten. Mit jeder weiteren Stunde führt das allgemeine Chaos in den meisten Bereichen zu Personalmangel.
Auch an Bankautomaten lässt sich kein Geld mehr abheben und die Zahlung per EC-Karte ist nicht mehr möglich.

Phase 2: Bis sich die Telefon-, Handy- und Datennetze (Internet) wieder weitgehend funktionieren, wird kaum etwas funktionieren. Die Produktion, Logistik und Treibstoffversorgung ist vom Internet abhängig. Aber die Wasserver- und Abwasserentsorgung sollten sollten durch geeignete Maßnahmen wieder funktionieren.
Nach 2 Tage ohne Strom wird die Lage kritisch. Es beginnen ernsthafte hygienische Probleme in Krankenhäusern, Altenheimen und auf den Straßen, da die Müll- und Wasserentsorgung nicht mehr gewährleistet ist, besteht eine Seuchengefahr. Das Abwasser der Kläranlagen kann nur noch in Flüsse abgeleitet werden. In den Krankenhäusern werden zudem die Medikamente knapp und die Notstromaggregate haben keinen Diesel mehr, um weiteren Strom zu erzeugen. Die Zahl der Todesopfer steigt.
Nach 3 Tagen gehen vielen Menschen die Lebensmittelreserven aus und durch die nur wenigen verlässlichen Informationen steigt die Ungewissheit in der Bevölkerung weiter. Jetzt können aus Verzweiflung die ersten kleineren Gruppen zusammenfinden, um Nahrung und Wertsachen zu plündern. Die Anzahl an Überfällen und Einbrüchen steigt, auch begünstigt dadurch, dass viele Kriminelle aus den elektronisch gesicherten Gefängnissen entkommen.
Nach eine Woche brechen auch die letzten Notstromversorgungen zusammen.

Phase 3: Der Wiederanlauf der Versorgung mit lebenswichtigen Gütern beginnt. Und das kann dauern. Es kann zum Teil Jahre dauern, bis sich wieder eine Normalisierung einstellen wird. Man muss sich auf längerfristige Versorgungsunterbrechungen und -engpässe einstellen.

Ein europaweiter Strom-, sowie Infrastruktur- und Versorgungsausfall (“Blackout”)
Herbert Saurgg

Vorsorgemaßnahmen

Schon bei einem kurzen Stromausfall, das Telefon oder Handy und/oder das Internet nicht mehr funktioniert, kommt einem ein ungutes Gefühl auf. Ohne elektrische Energie sind wir in vielen Alltagssituationen hilflos. Wenn aber der Stromausfall nicht schnell behoben wird und mehrere Stunden oder Tage andauert, kommt Panik auf. Diesen langanhaltend flächendeckenden Stromausfall nennt man Blachout, für den es viele Ursachen gibt.
Weil man eine derartige Situation nicht kennt bzw. nicht damit gerechnet hat, dann ist man darauf auch nicht vorbereitet. Mit ein wenig Vorbereitung lässt sie sich gut meistern. Nun sind Maßnahmen gefragt, wie man seinen Haushalt ausstatten kann, um einige Tage ohne Strom zurechtzukommen und wie man sich während eines Stromausfalls verhalten sollte.

Blackout - der ultimative Guide zum langfristigen und flächendeckenden Stromausfall
Martin Gebhardt

Wie wahrscheinlich ist ein Stromausfall in Deutschland?
Leander Beil, ARD alpha
Experte erklärt: So wahrscheinlich ist der Blackout wirklich
Matthias Schneider, Merkur.de
Blackout in Deutschland – ohne Strom mit Folgen
Steffen Scherer, planet wissen - Westdeutscher Rundfunk Köln
Blackout durch die Energiewende?
Warum das Stromnetz auch ohne Kohle- und Atomstrom nicht kollabiert
Nadja Podbregar, scinexx® - MMCD NEW MEDIA GmbH
Autark bei Blackout: Photovoltaik-Stromspeicher mit Notstromfunktion
Kai Schmerer, Redaktion TechStage - Heise Medien GmbH & Co. KG

50 Hertz Frequenz
Wichtig ist die Standardfrequenz von 50 Hertz (Hz) im Stromnetz. Mit der Erweiterung der Systemstabilitätsverordnung (SysStabV) wurde 2015 die Unsicherheit im Stromnetz beseitigt. Seitdem werden Biomasse-, Bioenergie-, KWK-, Windkraft- und Wasserkraftanlagen gezielt stufenweise abgeregelt, wenn die Netzfrequenz rapide sinkt.
Der Grund war, dass beim Unterschreiten der Stromfrequenz 49,5 Hertz (Hz) viele dezentrale Stromerzeugungsanlagen (DEA) durch die technischen Sicherheitsinstallationen in den Anlagen gleichzeitig abgeschaltet wurden. Diese kollektiven Abschaltungen aufgrund des zunehmenden Anteils der Erneuerbarer Energien (Windkraft, Photovoltaik) gefährdeten eine konstante Stromversorgung in Deutschland.
Die standardisierte Stromfrequenz von 50 Hertz (Hz) ist also wichtig. Höhere Messwerte sind auf Überspeisung und niedrigere Messwerte auf Unterspeisung zurückzuführen. Geringfügige Schwankungen sind problemlos, treten aber permanent auf, wodurch die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) ständig die Frequenz normalisieren müssen.

Die 50 Hertz Netzfrequenz
Christian Adam, Heimnetzen.de

Brownout
Ein Brownout bezeichnet eine zu geringe Spannung im Stromnetz und ist die Vorstufe eines Stromausfalls. Brownouts entstehen bei einem Ungleichgewicht im Stromnetz.
Der Brownout ist im Prinzip das Gegenteil einer Leistungsspitze im Stromnetz, nämlich Unter- bzw. Geringspannungen im Netz, durch die die Stromversorgung temporär unterbrochen wird. Es handelt sich um lokale Stromausfälle, temporäre Spannungsabfälle im Netz, quasi die Vorstufe eines Blackouts die zur Vermeidung eines tatsächlichen Blackouts eingesetzt wird.
Ein Brownout tritt in Deutschland sehr selten auf, da die Stromnetze stabil und zuverlässig sind. In Ländern mit kleinen oder nicht einheitlich spannungsgenormten Stromnetzen treten Brownouts häufiger auf.
Der Brownout verdankt seinen Namen den Lichtverhältnissen, die während der geringeren Netzspannung anfangs in den Häusern herrscht. Während bei einem Blackout alles elektrische Licht komplett erlischt, sorgt bei einem Brownout die geringere Netzspannung für flackerndes oder gedimmtes Licht, also für bräunlich warmes Licht.
Man unterscheidet zwischen kontrollierten und unkontrollierten Brownouts.

• Ein kontrollierter Brownout ist eine absichtliche, gezielte und gesteuerte Spannungsreduktion im Stromnetz. Die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) nehmen große Stromverbraucher oder ganze Stadtviertel vom Netz und begrenzen den Stromausfall lokal. Das Netz wird nicht vollständig heruntergefahren, sondern die Spannung wird um 10 bis 25 % heruntergeregelt. Dies reduziert die übermäßige Stromnachfrage und verhindert einen weitreichenden Systemzusammenbruch. Im Notfall sind die ÜNB's nach §13 (2) des EnWG's für die Erhaltung der Stromnetzstabilität zu dieser Maßnahme verpflichtet. Dieser gezielte Lastabwurf markiert die letztmögliche Maßnahme zur Systemstabilisierung, wenn das Stromnetz überlastet ist. Im Idealfall kommunizieren die Übertragungsnetzbetreiber den Stromausfall den betroffenen Stromverbrauchern vor Beginn des Brownouts. Da ein Brownout aber meist die letzte Instanz zur Netzstabilisierung darstellt, werden Betroffene nicht immer im Voraus informiert.
• Ein unkontrollierter Brownout ist ein unvorhersehbarer kurzfristiger Stromausfall im Hochspannungsnetz, der weder geplant noch vorhersehbar ist. Beim Brownout kommt es zu keinem vollständigen Stromausfall, sondern zu einer geringfügigen Spannungsabsenkung im Stromnetz, die meistens nur bis eine Minute dauert. Der Strom fließt also weiterhin zum Endverbraucher, die Spannung fällt allerdings merklich ab. In der Regel tritt der Brownout gemeinsam mit einer Netzüberlastung auf, die durch einen unerwartet hohen Strombedarf entsteht. Diese kurzzeitige Netzinstabilität tritt beispielsweise auf, weil zu wenig Regelleistung zur Verfügung steht. Zusätzlich können Unwetter oder technische Störungen Ursachen eines unkontrollierten Brownouts sein. Um dem entgegenzuwirken, setzen die Übertragungsnetzbetreiber Spannungsüberwachungssysteme (Brownout-Detection) ein, die einen bevorstehenden unkontrollierten Brownout erkennen und das Zwischenspeichern wichtiger Daten automatisch veranlassen.
Normalerweise kommt es bei den kurzfristigen Spannungsabfällen zu keinen ernstzunehmenden Schäden. Elektronische Geräte können unterschiedlich auf einen solchen kurzzeitigen Spannungsabfall reagieren. So zeigen sich einige Geräte vollkommen unbeeinflusst andere Komponenten reagieren wesentlich sensibler und ein fehlender Batteriespeicher führt zu einem Daten- oder Funktionsverlust des elektronischen Geräts.

Normalerweise kommt es bei den kurzfristigen Spannungsabfällen zu keinen ernstzunehmenden Schäden. Elektronische Geräte können unterschiedlich auf einen solchen kurzzeitigen Spannungsabfall reagieren. So zeigen sich einige Geräte vollkommen unbeeinflusst, andere Komponenten reagieren wesentlich sensibler und ein fehlender Batteriespeicher führt zu einem Daten- oder Funktionsverlust des elektronischen Geräts.

Was ist ein Brownout?
Interconnector GmbH

Spannungseinbruch / Netzwischer
Wenn der Strom durch Blitzeinschläge oder Erdschlüsse innerhalb von Sekundenbruchteilen komplett ausfällt, dann entsteht ein Spannungseinbruch (Netzwischer, Schlag auf das Netz) der zeitlich meist unmittelbar vor einem Brownout auftritt. Auch ein Einschalten von großer Drehstrommotoren oder elektrischer Heizkörper, die einen hohen Anlaufstrom haben, kann die Ursache sein.
Nach der DIN EN 50160 "Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen" ist ein Spannungseinbruch ein plötzliches Absinken des Spannungseffektivwertes auf einen Wert zwischen 90 % und 5 % des festgelegten Wertes, gefolgt von einer direkten Wiederherstellung dieser Spannung. Die Dauer des Spannungseinbruchs liegt zwischen einer halben Periode (10 ms) und einer Minute.
In der Regel bemerken Stromverbraucher diese Netzwischer nicht, da automatische Regelsysteme die Stromversorgung binnen einer Sekunde eigenständig wiederherstellen. Für eine derart schnelle Reaktion bedarf es einer kritischen Masse an vorgehaltener Regelleistung, die z. B. Notstromaggregate bereithalten können. Durch sie kommt es in der Regel zu keinen Systemschäden.
Wenn ein Netz nicht richtig abgesichert ist, dann kann es zum Ausfall von Computersystemen, SPS-Anlagen, Relais und Frequenzumrichtern führen.

Spannungseinbrüche und -unterbrechungen
Janitza electronics GmbH