Extremwetter und Versorgungssicherheit
Wie das Klima unsere Energieversorgung beeinflusst
Extremwetterereignisse sind keine neuen Phänomene, allerdings verschieben sich bekannte Muster in Folge des Klimawandels. Gleichzeitig wird das Stromnetz mit dem Ausbau Erneuerbarer Energien zunehmend wetterabhängiger. Doch welche Auswirkungen haben Hitze, Dürre und Stürme tatsächlich auf unsere Energiesicherheit? Der Deutsche Wetterdienst (DWD) arbeitet seit Jahren eng mit Partnerbehörden und Übertragungsnetzbetreibern zusammen, um derartige Fragen zu beantworten. Im Interview erklärt DWD-Experte Frank Kaspar, wie Klima und Energieversorgung zusammenhängen und wie man der oft diskutierten "Dunkelflaute" begegnet.
VDI: Welche Auswirkungen haben Wetterextreme schon heute auf die Energieversorgung?
Frank Kaspar: Extreme Wetterereignisse hat es schon immer gegeben, ob Schneemassen, Stürme oder auch Hochwasser. Ein Beispiel ist das Schneechaos im Münsterland 2005, als Strommasten unter der Last des Schnees zusammenbrachen und 250.000 Menschen ohne Strom waren. Neu ist das Thema also nicht. Allerdings zeigt sich, dass sich bestimmte Risiken durch den Klimawandel verschieben. So nehmen Häufigkeit und Intensität bestimmter Ereignisse zu. Am deutlichsten sehen wir das bei den Temperaturen. Sie steigen in Deutschland zweifelsfrei an. Das hat direkte Folgen für die Energieversorgung, sowohl auf der Verbrauchs- als auch auf der Erzeugungsseite.
Alte Risiken, neue Herausforderungen
Denn mehr heiße Tage bedeuten beispielsweise einen höheren Kühlbedarf und damit zusätzlichen Stromverbrauch. Gleichzeitig kann der Heizbedarf im Winter zurückgehen.
Darum wird es eine zentrale Anforderung an die Energiesysteme sein, künftig flexibler zu reagieren. Und zwar sowohl auf steigende Lastspitzen im Sommer als auch auf veränderte Bedarfe im Winter, auf die sich natürlich auch veränderte Verbrauchsstrukturen – etwa durch Wärmepumpen oder Elektromobilität – auswirken.
VDI: Kann man sich denn auf diese extremen Wetterereignisse vorbereiten?
Frank Kaspar: Es wird immer Risiken durch Extremwetter geben, das war ja früher auch schon der Fall. Grundsätzlich planen unsere Stromversorger und Netzbetreiber Wetterrisiken in einem angemessenen Umfang auch ein. Aber unsere bestehende Infrastruktur ist empfindlich und man kann in der Praxis nicht alle Auswirkungen im Fall von Katastrophen, wie etwa bei der Ahrtalflut oder dem Münsterländer Schneeereignis verhindern. Dann gilt es die Infrastruktur schnell wiederaufzubauen und dabei widerstandsfähiger zu machen. Netzbetreiber achten beim Wiederaufbau zunehmend darauf, Resilienz mitzudenken und erwartbare Risiken zu berücksichtigen.
Unerwartete Faktoren bei erneuerbaren Energien
VDI: Wie verändern sich wetterabhängige Energiequellen wie Wind und Sonne?
Frank Kaspar: Bei der Sonneneinstrahlung haben wir in Deutschland in den letzten Jahrzehnten eine Zunahme gesehen. Anfangs durch bessere Luftqualität, inzwischen aber zunehmend auch klimabedingt. Was zunächst positiv für PV-Anlagen klingt, bringt aber nur in Teilen Vorteile. Denn der Wirkungsgrad der Photovoltaikmodule ist temperaturabhängig und sinkt bei hohen Temperaturen: Hersteller nennen für die Ertragsminderung Werte um die 0,4 Prozent pro Grad der Modultemperatur. Dieser Effekt dämpft die Produktionsspitzen im Hochsommer etwas ab, was für die Netzstabilität sogar nützlich sein kann.
VDI: Neben Hitze erleben wir auch immer längere Dürreperioden. Welche Rolle spielt das für die Versorgungssicherheit?
Frank Kaspar: Dürre und Niedrigwasser in Flüssen haben erhebliche Auswirkungen, nicht nur für die Wasserkraft sondern auch auf die konventionelle Energieerzeugung. Denn wenn Flüsse nicht mehr die gewohnte Transportkapazität für Kohlelieferungen zu Kraftwerken bereitstellen können, ist das ein Problem, mit dem wir beispielsweise auch im Jahr 2022 während der Gasmangellage konfrontiert waren. Noch kritischer ist das Thema Kühlwasser. Wir haben in den letzten Jahren wiederholt gesehen, dass Kernkraftwerke, etwa in Frankreich, ihre Leistung drosseln mussten, weil die Flüsse zu wenig oder zu warmes Wasser zur Kühlung führten. Da wir in einem europäischen Stromverbund leben, hat eine damit verbundene Drosselung Ausfall auch direkte Auswirkungen auf den deutschen Markt und die allgemeine Versorgungssicherheit.
Dunkelflaute: Weniger dramatisch als gedacht
VDI: Wie problematisch ist die oft diskutierte "Dunkelflaute"?
Frank Kaspar: Eine Dunkelflaute, also ein Defizit bei Wind- und Sonnenenergie, ist für Netzbetreiber auf Basis der Wettervorhersagen ein planbares Ereignis. Übertragungsnetzbetreiber haben in Gesprächen mit uns darauf hingewiesen, dass es erst dann kritisch wird, wenn +Reservekraftwerke nicht genutzt werden können, etwa weil durch eine gleichzeitige Dürre die Kohle nicht per Schiff transportiert oder nicht genügend Kühlwasser aus den Flüssen entnommen werden kann.
Nach den Dunkelflaute-Ereignissen im letzten Winter haben wir zudem die Häufigkeit der verantwortlichen Wetterlagen untersucht, wie etwa ein stabiles Hoch über Mitteleuropa. Unsere Daten zeigen für die Vergangenheit keine Zunahme der Häufigkeit oder Dauer solcher Ereignisse. Interessant ist dabei: Bei einer typischen Dunkelflaute durch Hochdruckgebiete über Mitteleuropa haben andere Teile Europas, etwa der nördliche Bereich Skandinaviens, überdurchschnittliche Windverhältnisse. Das zeigt das Potenzial europäischer Lösungen.
Zusammenarbeit als Schlüssel
VDI: Wie passen sich Wetterdienste und Netzbetreiber an die neuen Herausforderungen an?
Frank Kaspar: Die Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und den Übertragungsnetzbetreibern wurde in den letzten Jahren stark intensiviert. Das Energiesystem wird wetterabhängiger, also werden präzisere Prognosen benötigt. Ein aktuelles Beispiel ist die Vorhersage von Saharastaub. Dieser war früher in den Wettermodellen nicht enthalten, kann aber die Leistung von PV-Anlagen relevant reduzieren. Inzwischen haben wir Modelle entwickelt, die diese Staubereignisse ergänzend zur Wettervorhersage prognostizieren. Solche Fortschritte sind entscheidend, um Prognosefehler zu minimieren und den Übertragungsnetzbetreibern zu ermöglichen, rechtzeitig zu reagieren und die Versorgungssicherheit bestmöglich zu gewährleisten.
Über Dr. Frank Kaspar
Dr. Frank Kaspar leitet die Abteilung Hydrometeorologie im Deutschen Wetterdienst. Die Abteilung entwickelt Datensätze, Dienstleistungen und Analysen, insbesondere für die Wasser- und Energiewirtschaft und zur Politikberatung in Deutschland. Dr. Kaspar ist Physiker und seit 30 Jahren in verschiedenen Bereichen der Klimaforschung tätig.
Interview: Gudrun Huneke
Fachliche Ansprechpartnerin:
Kristina Edenharter
VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt
Telefon: +49 211 6214 432
E-Mail: kristina.edenharter@vdi.de
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