Berücksichtigung der menschlichen Auswirkungen von Stromausfällen

Stromausfälle betreffen jeden Einzelnen, da sie den Zugang zu Dienstleistungen wie Beleuchtung, Klimaanlage und Kommunikation unterbrechen. Hier stützen wir uns auf unser aktuelles Papier um zu erklären, wie sich Ausfälle von Stromnetzen auf den Einzelnen auswirken, wie wir die Auswirkungen von Stromausfällen auf den Menschen messen können und wie wir bei der Planung von Stromnetzen den Schaden für den Menschen verringern können.

Die menschlichen Auswirkungen von Stromausfällen

Obwohl nur eine Minderheit der Stromnetzausfälle direkt von Menschen verursacht wird (nur etwa 15% aller wichtigen Übertragungsnetze Ausfälle in Europa), können Stromausfälle oft spürbare Auswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden haben. 

Im besten Fall sind diese Ausfälle eine Unannehmlichkeit: Nicht in der Lage zu sein, das Licht einzuschalten, eine Straßenbahn zu nehmen oder einen Ventilator einzuschalten, kann ärgerlich sein und einen normalen Tag ungeplant verlängern. Stromausfälle können aber auch weitaus schwerwiegendere Auswirkungen haben (Abbildung 1). Einige Stromverbraucher sind aufgrund ihres Alters, ihrer sozialen Isolation und ihres eingeschränkten Zugangs zu Dienstleistungen anfälliger für die Auswirkungen von Stromausfällen als andere. Gesundheitliche Probleme sind ein großes Problem: Stromausfälle können kritische medizinische Geräte, wie z. B. Beatmungsgeräte, beeinträchtigen, und Kühl- und Heizungssysteme sind unzugänglich. das Risiko von wetterbedingten Gesundheitsproblemen erhöht. Unerwartete Stromausfälle können sich auch indirekt auf die menschliche Gesundheit auswirken, indem sie die Menschen zu risikoreicheren Verhaltensweisen verleiten, wie z. B. die Suche nach einem Ersatz für typische Heiz- und Kochdienste mit unsicheren Alternativenwie die Verwendung eines Propangasherd in geschlossenen Räumen. Häufige und langfristige Stromausfälle schaden auch der Unternehmen und Branchen von denen unsere Volkswirtschaften abhängen.

Abbildung 1. Überblick über die Ursachen und Auswirkungen von Stromnetzausfällen. Informationen basierend auf Stankovski et al. und Lonergan et al. Bildnachweis: Kate Lonergan (CC 4.0).

Die meisten Ausfälle treten im lokalen Verteilungsnetz aufAllerdings können Ausfälle in Hochspannungsübertragungssystemen besonders verheerend sein, da sie sich schnell über das gesamte Netz ausbreiten können und so wichtige Dienste in großen geografischen Gebieten unterbrechen können. Selbst vergleichsweise wohlhabende Länder können mit den Auswirkungen von Stromausfällen zu kämpfen haben. So führte beispielsweise ein kürzlicher Stromausfall auf der Iberischen Halbinsel zu 9 Tote, 2-5 Milliarden Euro wirtschaftlicher Schadenund brachte den öffentlichen Verkehr in der Region auf ein stundenlanger Stillstand. Ebenso wurde ein Wintersturm in Texas im Jahr 2021 mit über 50 energiebedingte Todesfälle und links Millionen von Menschen ohne kontinuierliche Stromversorgung für Tage. Die längsten Ausfälle waren gefunden Regionen mit einem hohen Anteil an gefährdeten Bevölkerungsgruppen betreffen.

Die Stromausfälle auf der iberischen Halbinsel und in Texas zeigen, dass die Schwere von Stromausfällen in einigen rückblickenden Statistiken erfasst werden kann, wie z. B. energiebedingte Todesfälle und wirtschaftliche Gesamtschäden. Andere Kennzahlen wie die gesamte nicht verbrauchte Energie (MWh) und die überzähligen Besuche in Notaufnahmen sind ebenfalls verfügbar. Diese Statistiken erfassen jedoch nicht das gesamte Spektrum der negativen menschlichen Erfahrungen (Abbildung 1), die durch Stromausfälle verursacht werden und oft erst nach einem Stromausfall angewendet werden können.

Messung der menschlichen Auswirkungen von Stromausfällen, bevor sie auftreten

Eine bekannte und beliebte Methode zur Messung der Auswirkungen von Stromausfällen auf die Menschen, bevor sie eintreten, ist die Wert der verlorenen Last (VoLL). Die VoLL wird in der Regel als der Betrag definiert, den die Endverbraucher bereit wären zu zahlen, um eine Stromunterbrechung zu vermeiden, und wird als Kosten ausgedrückt, beispielsweise in €/kWh oder €/Stunde (Abbildung 2). Da die VoLL berechnet werden kann, bevor es zu einem Ausfall kommt, und in Geldeinheiten dargestellt werden kann, kann die Kennzahl verwendet werden, um die Kosten eines Ausfalls gegen den Nutzen einer Aufrüstung der lokalen Infrastruktur abzuwägen. Darüber hinaus kann die VoLL für ganze Verbrauchersegmente abgeleitet werden (z. B. für Privatkunden in Italien oder Unternehmen in der Schweiz), was sie zu einer nützlichen Kennzahl für grenzüberschreitende Zuverlässigkeitsstudien.

Abbildung 2. Wert der verlorenen Last (Value of Lost Load, VoLL) für europäische Haushaltskunden, wie von Cambridge Economic Policy Associates in einer Studie berichtet Bericht für die Agentur für die Zusammenarbeit der Energieregulierungsbehörden (ACER). Abbildung erstellt von K. Lonergan.

Obwohl die VoLL weit verbreitet ist, weist sie auch einige Mängel auf. VoLL-Schätzungen sind notorisch sensibel wie sie konstruiert sind und von lokal unterschiedlichen Faktoren abhängen, wie z. B. der Möglichkeit, alternative Energieträger zu nutzen (z. B. einen holzbefeuerten Ofen). Ebenso ist es schwierig, einen monetären Wert für einige Aktivitäten anzugeben, die durch eine Stromunterbrechung unmöglich gemacht werden, wie z. B. sich warm zu halten oder die Kommunikation aufrechtzuerhalten. Die Verwendung einzelner VoLL-Schätzungen allein berücksichtigt auch nicht die differenzierten Auswirkungen, die ein Stromausfall auf schwächere Verbraucher haben kann.

Eine Alternative zur Messung der Auswirkungen von Stromausfällen aus einem menschlicheren Blickwinkel ist die Betrachtung, wessen Strom unterbrochen wird. Genauer gesagt, in unsere jüngste ArbeitMit Hilfe eines Gefährdungsindexes können wir Stromausfälle und ihre relativen Auswirkungen auf die Menschen analysieren und die Planung der Zuverlässigkeit unterstützen. Ein Vulnerabilitätsindex kann anhand von bereits erhobenen demografischen Daten erstellt werden, wie z. B. Alters- und Gesundheitsdaten, dem Anteil der von Armut bedrohten Bevölkerung und der durchschnittlichen Zugangszeit zu wichtigen Dienstleistungen.

Darüber hinaus ist die Berücksichtigung der Gefährdung der Gemeinschaft bereits Standardpraxis in Planung zur Verringerung des Katastrophenrisikos. Auch wenn die Faktoren, die zur Anfälligkeit einer Person beitragen, je nach Bedrohung variieren - d. h. die Charakterisierung der Anfälligkeit für einen Stromausfall im Vergleich zu einem Waldbrand oder einem Wirbelsturm würde die Berücksichtigung unterschiedlicher individueller und umweltbezogener Faktoren erfordern -, könnte die Berücksichtigung der Anfälligkeit bei der Planung von Stromnetzen den Schaden für den Menschen in Notfallsituationen verringern.

Milderung der durch Stromausfälle verursachten Schäden

Die Messung der durch Stromausfälle verursachten Schäden ist ein entscheidender Schritt zur Eindämmung künftiger Schäden: Die Ermittlung der am stärksten gefährdeten Verbraucher und Regionen kann helfen, Prioritäten für die Modernisierung der Infrastruktur und für Wiederherstellungsmaßnahmen zu setzen. Zum Beispiel fanden wir in unsere jüngste Arbeit dass die Modernisierung einer ausgewählten Gruppe leistungsschwacher Hochspannungsumspannwerke einen unverhältnismäßig hohen Nutzen für eine gleichmäßigere und zuverlässigere Stromversorgung in ganz Italien haben würde.

Eine Verbesserung des Umfangs und der Verfügbarkeit von Daten über frühere Stromausfälle würde den Systemplanern dabei helfen, herauszufinden, welche Investitionen und Betriebsstrategien die schwächsten Stromverbraucher am besten unterstützen könnten. In der Vergangenheit wurde der Zugang zu qualitativ hochwertigen Daten durch den Mangel an öffentlich zugänglichen Datensätzen erschwert, wobei ein Großteil des empirischen Wissens über Übertragungsnetzbetreiber, Versorgungsunternehmen und Regulierungsbehörden verstreut ist. Darüber hinaus sind die öffentlichen Datensätze in der Regel auf einen bestimmten Bereich beschränkt und enthalten nur eine kleine Anzahl von Ausfällen, in der Regel nur Ereignisse von großem öffentlichen Interesse. Es gibt einige Bemühungen, diese Lücke zu schließen, darunter die Arbeit von ETH, die Weltbankund Nationale Laboratorien der Vereinigten StaatenEs sind jedoch weitere Arbeiten erforderlich, um eine auf Schwachstellen basierende Zuverlässigkeitsplanung auf globaler Basis zu ermöglichen.

Auch der Einzelne kann Maßnahmen ergreifen, um die Folgen eines Stromausfalls abzumildern. Zum Beispiel können Einzelpersonen Vorbereitung auf einen Stromausfall indem Sie Taschenlampen, Wasserflaschen, einen Erste-Hilfe-Kasten, ein Radio und etwas Handdesinfektionsmittel zu Hause haben. Unterbrechungsfreie Stromversorgungen, wie Batterien, können ebenfalls dazu beitragen, dass wichtige Geräte am Netz bleiben.

Gleichzeitig sind aber nicht alle Menschen in der Lage, sich angemessen auf einen Stromausfall vorzubereiten. Die Faktoren, die die Vorbereitung auf einen Stromausfall erschweren, überschneiden sich oft mit den Faktoren, die jemanden anfälliger für die Auswirkungen eines Stromausfalls machen, wie finanzielle Barrieren und Mobilitätseinschränkungen. Hier sollten die Gemeinden eingreifen und sicherstellen, dass diese gefährdeten Personen Unterstützung erhalten. Die Unterstützung kann spezifische Maßnahmen umfassen, wie z. B. die Sicherstellung angemessener Vorräte, die Hilfe bei der Verlegung gefährdeter Verbraucher an stromsichere Orte und die Kontrolle der gefährdeten Personen während eines Stromausfalls. Großfamilien, Nachbarschaftsvereinigungen und sogar Stromanbieter können alle eine Rolle spielen.

Insgesamt sind sowohl Top-down- als auch Bottom-up-Maßnahmen erforderlich, um die Folgen von Stromausfällen zu mindern: Stromversorger können die Infrastrukturplanung so gestalten, dass die Wahrscheinlichkeit von Schäden verringert wird, und Einzelpersonen und Gemeinden können Maßnahmen ergreifen, um ihr Wohlergehen zu schützen, falls es doch zu einem Stromausfall kommt.