Die Rache des Stromnetzes

Infrastruktur existiert nicht nur, wenn sie ausfällt.

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Infrastruktur ist alles, woran Sie nicht denken. Die Straßen, auf denen du fährst. Die Bohrinseln und Raffinerien, die fossile Brennstoffe in das Gas verwandeln, das Ihr Auto zum Laufen bringt. Der Strom, der die Straßenlaternen und Lampen antreibt, die Ihnen den Weg weisen. All diese Technologien verschwinden in der Vergessenheit der Normalität.

Bis sie brechen. Dann merkt es jeder.

So geschah es am Samstagabend in New York City, als ein Stromausfall Midtown Manhattan von Hell's Kitchen nach Norden zum Lincoln Center und von der Fifth Avenue nach Westen zum Hudson River traf. Der Stromausfall verdunkelte die riesigen, elektrischen Reklametafeln des Times Square, zwang Broadway-Shows, Aufführungen abzusagen, und deaktivierte sogar einige U-Bahn-Linien.

Gemäß Berichte , wurde der Ausfall durch einen Transformatorenbrand in der betroffenen Region verursacht. Die Stromversorgung war am frühen nächsten Morgen vollständig wiederhergestellt. Es war nicht der erste oder der schwerste Stromausfall, der den Big Apple traf – ein weiterer löschte die ganze Stadt aus am selben datum 1977 und ein weiterer im Sommer 2003. Die Ursachen sind unterschiedlich – eine Reihe von Blitzeinschlägen löste das Ereignis von 1977 aus, ein Remote-Softwarefehler verursachte das Ereignis von 2003. Aber verzögerte Wartung, erhöhte Nachfrage, klimabedingte Wetterkatastrophen und sogar die Bedrohung durch Cyberangriffe gefährden die Infrastruktur.

Eine kurze Einführung in die Funktionsweise von Elektrizität: Erstens erzeugen Kraftwerke sie, meistens durch Verbrennen von Brennstoff (oder Zertrümmern von Atomen), der Wasser erhitzt, um Dampf zu erzeugen, der eine Turbine dreht. (Wasserkraftgeneratoren nutzen den Wasserfluss, um Turbinen direkt zu drehen.) Diese Turbinen bewegen einen Generator, der aus der resultierenden kinetischen Energie Strom erzeugt. Anlagen verwenden dann Transformatoren, um die Spannung des erzeugten Stroms zu erhöhen und ihn über Hochspannungsleitungen zu leiten, die beim Transport weniger Energie verlieren. Am Bestimmungsort angekommen, reduzieren andere Transformatoren die Spannung, um sie an Umspannwerke und schließlich direkt an die Kunden zu liefern.

Der Stromausfall am Samstag wurde höchstwahrscheinlich durch einen deaktivierten Transformator in einem Umspannwerk verursacht. Es gibt mindestens 50 davon in New York City, die wiederum von mindestens 24 Oberspannungs-Umspannwerken gespeist werden. Wenn es um Macht geht, ist New York aufgrund des Alters der Stadt und der Dichte ihrer Wohn- und Geschäftsbevölkerung ungewöhnlich. Daraus ergeben sich unterschiedliche Risiken und Konsequenzen.

In Atlanta, wo ich lebe, stürmen oft Bäume um, die oberirdische Stromleitungen unterbrechen. Im Westen, wo Waldbrände immer häufiger werden, zerstören Flammen häufig die Strominfrastruktur (manchmal verursachen die Stromleitungen selbst die Brände). Aber in ganz New York City – nicht nur in Manhattan – werden mehr als 80 Prozent sowohl der Kunden als auch der elektrischen Last durch die unterirdische Verteilung von Umspannwerken versorgt. Dadurch werden kleinere Probleme seltener, aber größere Probleme schwerwiegender.

Wenn ein Transformator an einem dicht besiedelten Ort wie Manhattan ausfällt, hat dies größere Auswirkungen als beispielsweise auf Long Island oder in Westchester County, wo die Dichte geringer ist. Auch die Menge an Strom, die Central Manhattan regelmäßig verbraucht, trägt zu dieser Wirkung bei. Times Square, das Theaterviertel, Hunderte von Wolkenkratzern – das ist eine beträchtliche Last. Im Fall von New York ist die Bereitstellung dieser Last normalerweise nicht das Problem. Erzeugungsanlagen können sich in der Nähe oder weit davon entfernt befinden, wo ihr Strom verbraucht wird, und New York City bezieht Strom aus ein paar Dutzend Kraftwerken. Ein Teil davon wird aus dem Hinterland importiert.

Aber ein Großteil des Stroms in New York wird immer noch lokal erzeugt, zum großen Teil in Kraftwerken entlang der Uferpromenade von Queens. Diese Pflanzen sind älter und anfälliger für Störungen durch lokale Katastrophen, insbesondere Unwetter. Wenn die Spitzennachfrage steigt – am häufigsten während Hitzewellen, wie sie 2006 und 2011 die Region heimsuchten – haben die älteren, weniger effizienten Kraftwerke es schwerer, mitzuhalten, und Stromausfälle oder Stromausfälle werden wahrscheinlicher.

Superstürme können auch Manhattans Lieferinfrastruktur stören, obwohl sie unterirdisch ist. Im Jahr 2011 drohte Hurrikan Irene, den Verkehr und die U-Bahn-Tunnel zu überfluten, was auch die unterirdische Lieferung gefährdete. Im nächsten Jahr unterbrach Hurrikan Sandy ein Drittel der elektrischen Kapazität der Stadt. Überschwemmungen haben fünf Umspannwerke lahmgelegt. Auch andere Infrastrukturen waren betroffen, darunter Erdgas- und Dampfdienste (letztere liefern Wärme und Warmwasser, was im Winter und für Notfalleinrichtungen wie Krankenhäuser wichtig ist).

Sandy überschwemmte die U-Bahn-Tunnel, die auf Pumps das Wasser herauszupressen. Elektrische Ausfälle können den Reinigungsprozess genauso stören wie Überschwemmungen. Und sobald eine U-Bahn-Station außer Gefecht gesetzt wird, breitet sich der Aufprall im gesamten System aus. Am Samstagabend, als der Blackout in Midtown auftrat, war die MTA gezwungen, den Dienst auf einigen Linien einzustellen, die von Signal- oder Stationsausfällen betroffen waren.

Ausfall, Feuer und Überschwemmung sind nicht die einzigen Gefahren, die von Umspannwerken ausgehen können. Strominfrastruktur kann ein attraktives Ziel für Terrorismus sein weil die Standorte sind schlecht geschützt und die wirtschaftlichen Auswirkungen eines erfolgreichen Angriffs können hoch sein – insbesondere in einer Stadt wie New York. Auch Cyberangriffe sind möglich. Im März dieses Jahres ein Denial-of-Service-Angriff betroffen elektrischen Systemen in Los Angeles und Salt Lake City, zwei großen Ballungszentren. Geheimdienstinformationen deuten darauf hin, dass das Risiko ähnlicher ausländischer Angriffe derzeit erhöht ist. Ein Unterausschuss für Hausenergie und Handel erörterte diese Risiken in einer Anhörung am Tag vor dem Blackout in Midtown Manhattan.

Eine Möglichkeit, diese Gefahren zu mindern, besteht darin, die Versorgungsinfrastruktur weniger anfällig für Single Points of Failure zu machen. Die unterirdische Verteilung macht es tendenziell einfacher, Stromkunden über mehrere Wege zu erreichen. Auch Aufsichtsbehörden wie der New York State Reliability Council Anforderungen stellen über den Versorgungsdienst. Es wird erwartet, dass Con Edison, das fast ganz New York City versorgt, sein Netzwerk so gestaltet, dass es auch dann funktioniert, wenn einige seiner Komponenten ausfallen oder durch eine Katastrophe verloren gehen. Aber neue Risiken im Zusammenhang mit Klimawandel, Cyberkrieg und anderen Faktoren wurden bei der Gestaltung und dem Betrieb von Versorgungsinfrastrukturen nicht unbedingt berücksichtigt.

Die Gefahren bauen aufeinander auf. Der Klimawandel verstärkt die Häufigkeit von Hitzewellen, was die elektrische Last erhöht, was einen größeren Druck auf die Infrastruktur ausübt. Gleichzeitig erhöht es die Wahrscheinlichkeit von Superstürmen, die Überschwemmungen, Brände und andere Katastrophen verursachen können, die Knoten im Netzwerk stören könnten. Als Versorgungsunternehmen ihre Geräte vor Jahren oder Jahrzehnten konstruierten, machten sie Annahmen über Last, Sturmflut und andere Faktoren. Diese Schätzungen gelten möglicherweise nicht mehr.

Schlimmer noch, die Planung und Implementierung von Updates für diese Systeme wird oft durch bescheidene Finanzierung, angespannten politischen Willen oder andere Unfälle behindert. Die Versorgungsindustrie drängt sozusagen auf eine Transformation beim Infrastrukturdesign, einschließlich der Bemühungen, die Grenzen des Netzes zu erreichen belastbarer und redundanter . Aber auch diese Pläne sind in den Fallen veralteter Investitionen und Regulierungen gefangen. Schlimmer noch, dieselben klimatologischen, wirtschaftlichen und politischen Instabilitäten, die die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenbruchs des Stromnetzes erhöhen, könnten auch das Risiko vorsätzlicher Angriffe auf das Stromnetz erhöhen oder die Agilität der Notfallmaßnahmen verringern, wenn Unfälle wie der Transformatorenbrand in Manhattan an diesem Wochenende auftreten .

Keiner dieser Faktoren schwappte Samstagnacht auf die Straße, als die New Yorker sich durch die Unannehmlichkeiten einiger Stunden ohne Strom quälten. Die oberirdischen Szenen wirkten eher inspirierend, ja sogar entzückend. Broadway-Musical-Besetzungen und Carnegie-Konzertmusiker gehostete improvisierte Bürgersteig-Performances für enttäuschte Theaterbesucher. Die Bürger haben es auf sich genommen, direkten Verkehr an chaotischen Kreuzungen. Wie New Yorker es gewohnt sind, feierten Stadtbewohner diese und ähnliche Taten als verräterische Zeichen der Lebendigkeit und Widerstandsfähigkeit der Stadt. Als der Strom wieder ankam, die Horde von Schatten einstimmig gejubelt als elektrische Lampen, die durch kilometerlanges Verbrennen von Kohle betrieben wurden, ihnen die Technicolor des modernen, künstlichen Lichts zurückversetzten. Während des Blackouts wurden keine Verletzten gemeldet.

Eine so großzügige Reaktion ist jedoch nur möglich, weil Stromunterbrechungen noch selten sind, insbesondere ohne die Vorwarnung, die einen großen Hurrikan oder ein schweres Gewitter begleitet. Das Chaos, das durch ähnliche, häufigere Ereignisse verursacht wird, würde die Überraschung und Freude des nicht elektrifizierten Lebens schnell zunichte machen. Die Theaterkünstler schlichen sich nach Hause aus dem Hinterhof und fragten sich, ob die Gewerkschaft eine weitere unterbrochene Aufführung als abgeschlossen betrachten würde. Die Bürgerpolizisten würden ihre Körper schonen, aus Angst oder Langeweile. Der Jubel würde sich in Stöhnen verwandeln, da die Unsicherheit und das Ärgernis der körperlichen Launen der Stadt nachlassen würden.

Eine Verschlechterung der politischen und wirtschaftlichen Umstände würde dieses Feuer nur anheizen. Der Stromausfall am 13. Juli 1977 kam inmitten einer weit verbreiteten Wirtschaftskrise, der Serienmorde von Son of Sam, einer Hitzewelle und anderer sozialer Stressfaktoren. Die Plünderungen und der Vandalismus, die diesen Stromausfall vor 42 Jahren begleiteten, wurden sicherlich durch die zunehmende Kriminalität der Zeit und die Gesamtheit des Stromausfalls untermauert, der die ganze Stadt für zwei Tage von der Macht auslöschte. Aber diese und schlimmere Auswirkungen sind immer noch möglich. Wenn Sie es nicht bemerkt haben, ist es 2019 auch nicht so toll.

Der Blackout warnt davor, dass Infrastruktur nicht nur existiert, wenn sie kaputt geht. Das gilt nicht nur für New Yorker, sondern auch für den Großteil der US-Bevölkerung, die über Regionen mit geringerer Bevölkerungsdichte, geringerem Wohlstand und einer unbeständigeren Reaktion des öffentlichen Dienstes verstreut ist. Ob sie schläft oder nicht, eine Stadt ist wie ein Eisberg: Oberirdisch sieht man nur das kleinste, aber alles schmilzt.