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Hitzewellen gefährden Europas Stromversorgung
Stromausfall durch Sommerhitze? Eine neue Modellanalyse zeigt, wie gefährliche Engpässe in Europas Stromnetzen entstehen könnten. Besonders verwundbar erscheinen Frankreich, Spanien und Italien, während Deutschland und Großbritannien in den untersuchten Szenarien vergleichsweise robust bleiben. Entscheidend ist das Zusammentreffen von steigendem Kühlbedarf, sinkender Kraftwerksleistung und überhitzten Stromleitungen.
Cambridge (England). Bei großer Hitze steigt der Strombedarf, weil Klimaanlagen und andere Kühlgeräte auf Hochtouren laufen. Gleichzeitig verändert sich das Angebot: Manche Kraftwerke müssen ihre Leistung drosseln, während die Stromerzeugung aus Wind und Sonne vom Wetter abhängt. So kann eine Hitzewelle die Stromversorgung gleich an mehreren Stellen unter Druck setzen.
Doch selbst ausreichend erzeugter Strom kommt nicht immer dort an, wo er benötigt wird. Denn Freileitungen erwärmen sich durch Sonneneinstrahlung und durch den Stromfluss, sodass sie bei hohen Temperaturen weniger Strom sicher übertragen können. Diese Wechselwirkungen werden bei der herkömmlichen Netzplanung bislang nicht immer gemeinsam berücksichtigt.
Forscher der Universität The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen (CUHK-Shenzhen) um Prof. Minghua Chen haben die Belastung westeuropäischer Stromnetze durch Hitze nun umfassend modelliert. Das neue Berechnungsverfahren verknüpft den temperaturabhängigen Strombedarf, die verfügbare Kraftwerksleistung und die Wärmebelastung einzelner Leitungsabschnitte. Grundlage sind öffentlich zugängliche Netz-, Wetter- und Verbrauchsdaten.
Dabei betrachtete das Team acht Länder: Spanien, Portugal, Frankreich, Italien, Deutschland, Belgien, die Niederlande und Großbritannien. Aus den Hitzewellen der Jahre 2019, 2022 und 2024 wurden Hunderte mögliche Hitzeszenarien für den Zeitraum von 2026 bis 2030 abgeleitet. Das Verfahren berechnet, wo die Übertragungsleitungen an ihre Temperaturgrenzen stoßen und wo der Strombedarf rechnerisch nicht mehr vollständig gedeckt werden kann.
Im spanischen Netz zeigte sich, dass einfachere Modelle die kritische Belastung von Stromleitungen unterschätzen können. An einzelnen besonders heißen Leitungsabschnitten sank die modellierte Übertragungskapazität auf nahezu die Hälfte des Nennwerts. Das neue Verfahren erfasst solche örtlichen Engpässe, ohne die Rechenzeiten so stark steigen zu lassen wie bei einer vollständigen Vergleichsberechnung.
Die Modellrechnungen offenbarten deutliche Unterschiede zwischen den betrachteten Stromnetzen. In Frankreich, Spanien und Italien traten in den simulierten Hitzeszenarien Engpässe und sogenannte Lastabwürfe auf, also gezielte Abschaltungen von Verbrauchern zur Stabilisierung des Netzes. Für Frankreich betrug der modellierte Anteil dieser nicht gedeckten Nachfrage im Mittel 0,45 Prozent.
Deutschland und Großbritannien erwiesen sich dagegen unter den untersuchten Bedingungen als vergleichsweise widerstandsfähig. Auch für Belgien, die Niederlande und Portugal ergaben die Szenarien keine nennenswerten Lastabwürfe. Das ist jedoch keine Entwarnung für zukünftige, möglicherweise stärkere Hitzewellen.
Steigt der Grundbedarf an Elektrizität im Modell jährlich um ein bis drei Prozent, wachsen die Engpässe. Der Ausbau von Rechenzentren und künftige Änderungen der Stromnetze lassen sich dabei nicht vollständig vorwegnehmen. Die Ergebnisse sind deshalb Hinweise auf Schwachstellen unter bestimmten Annahmen und keine Vorhersage konkreter Stromausfälle.
Zusätzliche Energie in den vorhandenen Speichern entschärfte die Versorgungsprobleme im modellierten spanischen Netz, beseitigte sie aber nicht. Selbst wenn sämtliche berücksichtigten Speicher vor einer Hitzewelle vollständig geladen waren, blieben kritische Engpässe bestehen. Denn Batterien können fehlende Kraftwerksleistung und überlastete Leitungen nicht automatisch ausgleichen.