Eine Bewertung der Bedrohungen für das amerikanische Stromnetz
Geomagnetische Stürme
Geomagnetische Stürme entstehen durch koronale Massenauswürfe (CMEs) – gewaltige Eruptionen von Plasma, das aus der Korona der Sonne ausgestoßen wird. Plasma ist der vierte Grundzustand der Materie, der aus freien Elektronen und positiv geladenen Ionen besteht. Die Sonne besteht, wie alle Sterne, aus Plasma.
Koronale Massenauswürfe treten häufig zusammen mit Sonneneruptionen auf, können aber auch ohne die jeweils andere stattfinden. Letztere emittieren Strahlung in allen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums (z. B. weißes Licht, ultraviolettes Licht, Röntgen- und Gammastrahlen) und haben im Gegensatz zu CMEs nur geringe Auswirkungen auf den Funkverkehr.
CMEs brauchen mehrere Tage, um die Erde zu erreichen. Die von Sonneneruptionen erzeugte Strahlung trifft dagegen innerhalb von 8 Minuten ein.
Koronale Massenauswürfe haben ein starkes Magnetfeld. Wenn ein Sturm in die Magnetosphäre der Erde eindringt, verursacht er rasche Veränderungen in der Konfiguration des Erdmagnetfeldes. In der Magnetosphäre und der Ionosphäre wird elektrischer Strom erzeugt, der elektromagnetische Felder in Bodennähe erzeugt. Die Bewegung von Magnetfeldern um einen Leiter, z. B. einen Draht oder ein Rohr, induziert einen elektrischen Strom. Je länger der Draht ist, desto größer ist die Verstärkung. Der induzierte Strom ist mit Gleichstrom (DC) vergleichbar, den das elektrische System nur schlecht verträgt. Unser Stromnetz basiert auf Wechselstrom. Der überschüssige Strom kann zu Spannungseinbrüchen führen oder, schlimmer noch, große Transformatoren dauerhaft beschädigen.
Der Strom, der während einer geomagnetischen Störung durch Hochspannungstransformatoren fließt, kann anhand von Gewittersimulationen und Daten aus dem Übertragungsnetz abgeschätzt werden. Anhand dieser Ergebnisse lässt sich die Anfälligkeit von Transformatoren für eine interne Erwärmung abschätzen.
Der größte aufgezeichnete geomagnetische Sturm ereignete sich am 1. und 2. September 1859 – das Carrington-Ereignis, benannt nach dem englischen Amateurastronomen Richard Carrington. Polarlichter wurden bis in die Karibik gesichtet. Camper in den Rocky Mountains wurden kurz nach Mitternacht von „einem Polarlicht geweckt, das so hell war, dass man leicht die gewöhnliche Schrift lesen konnte“. Einige der Gruppe bestanden darauf, dass es hell war, und begannen mit den Vorbereitungen für das Frühstück. Telegrafendrähte versetzten den Bedienern Stromschläge und entfachten Brände.
Im Mai 1921 gab es eine weitere große geomagnetische Störung (GMD), den Railroad-Sturm. Die National Academy of Sciences schätzt, dass dieser Sturm, wenn er sich heute ereignen würde, einen Schaden von 1 bis 2 Billionen Dollar verursachen könnte und dass die vollständige Wiederherstellung 4 bis 10 Jahre dauern könnte.
Die Grundlage für diese Behauptung ist eine Präsentation von J. Kappenman von Metatech, dem Ingenieurbüro in Goleta, Kalifornien, die im Rahmen des NAS-Workshops zum Thema Weltraumwetter mit dem Titel „Future Solutions, Vulnerabilities and Risks“ am 23. Mai 2008 gehalten wurde. In der Simulation wird behauptet, dass ein Sturm der Stärke 1921 über 300 Transformatoren in den USA beschädigen oder zerstören und 130 Millionen Menschen ohne Strom lassen könnte. An anderer Stelle erklärt Kappenman, dass geomagnetische Störungen im schlimmsten Fall zu einem sofortigen Verlust von über 70 % der Stromversorgung des Landes führen könnten.
Im März 1989 verursachte ein geomagnetischer Sturm den Zusammenbruch des Stromnetzes in Quebec, wodurch 6 Millionen Menschen 9 Stunden lang ohne Strom waren. NERC (North American Electric Reliability Council), eine von der Stromversorgungsbranche gegründete selbstregulierte Handelsorganisation, behauptet, dass der Stromausfall nicht auf die Überhitzung von Transformatoren durch geomagnetisch induzierten Strom zurückzuführen war, sondern auf die nahezu gleichzeitige Auslösung von sieben Relais, und das ist richtig. Der schnelle Spannungseinbruch (innerhalb von 93 Sekunden) verhinderte wahrscheinlich thermische Schäden an den Transformatoren. Derselbe Sturm zerstörte jedoch einen großen Transformator im Kernkraftwerk Salem in New Jersey. Der Hydro-Quebec-Sturm von 1989 hatte nur ein Zehntel der Intensität des Railroad-Sturms von 1921.
In einem Bericht für Lloyd’s aus dem Jahr 2013 heißt es, dass ein extremer geomagnetischer Sturm der Carrington-Klasse in der Zukunft fast unvermeidlich ist. Anhand eigener Modelle und Simulationen wird das Risiko für die US-Bevölkerung auf 20 bis 40 Millionen geschätzt, wobei die Ausfälle bis zu 1 bis 2 Jahre dauern können.
Aufgrund der geografischen Lage und der Leitfähigkeit des Bodens ist das Risiko, dass ein Transformator beschädigt wird, in einigen US-Bezirken 1000-mal größer als in anderen. Das höchste Risiko besteht für die Bezirke entlang des Korridors zwischen Washington DC und New York.
Der erste schriftliche Bericht über einen Sonnensturm findet sich möglicherweise im Buch Josua. Schriftliche Berichte über akustische Sichtungen durch Griechen und Römer beginnen im Jahr 371 v. Chr.
Ein Sturm der Carrington-Stufe verfehlte die Erde im Jahr 2012 nur knapp. Die NASA hat ein Video über den CME produziert . Früher wurde die Wahrscheinlichkeit, dass ein Sturm der Carrington-Stärke die Erde trifft, auf 1 zu 100 Jahre geschätzt, heute liegt sie bei 12 % pro Jahrzehnt.
Maßnahmen
Die EMP-Kommission kam in ihrem Bericht von 2008 zu dem Schluss, dass es nicht praktikabel ist, das gesamte Stromversorgungssystem oder sogar alle hochwertigen Komponenten zu schützen. Sie forderte jedoch einen Plan, der darauf abzielt, die Wiederherstellungs- und Wiederanlaufzeiten zu verkürzen und die Nettoauswirkungen eines Ereignisses zu minimieren. Dies soll durch die „Härtung“ des Netzes erreicht werden, d. h. durch Maßnahmen zum Schutz des nationalen Stromnetzes vor Störungen und Zusammenbrüchen, die entweder natürlich oder vom Menschen verursacht sind. Die Abschirmung wird durch Überspannungsableiter und ähnliche Vorrichtungen erreicht. Die Kosten für die Abschirmung des Stromnetzes belaufen sich nach unserer Auflistung der EMP-Zahlen des Kongresses auf 3,8 Milliarden Dollar.
Es hat keine Abschirmung des Stromnetzes gegeben
Die Kommission und die Organisation, die für die öffentliche Politik zum Schutz des Stromnetzes verantwortlich sind, sind FERC und NERC. Die FERC (Federal Energy Regulatory Commission) ist eine unabhängige Behörde innerhalb des Energieministeriums. NERC, die von der Stromversorgungsbranche gegründete Selbstregulierungsorganisation, wurde 2006 in North American Electric Reliability Corporation umbenannt.
Im Juni 2007 erteilte FERC NERC die rechtliche Befugnis, Zuverlässigkeitsstandards für das Stromversorgungssystem in den USA durchzusetzen. Die FERC kann keine Standards vorschreiben. FERC hat nur die Befugnis, NERC aufzufordern, Standards für den Schutz des Netzes vorzuschlagen.
NERC vertritt in Bezug auf GMD den Standpunkt, dass die Bedrohung übertrieben ist.
In einem Bericht von NERC aus dem Jahr 2012 wird behauptet, dass geomagnetische Stürme keine weit verbreitete Zerstörung von Transformatoren, sondern nur eine kurzfristige (vorübergehende) Netzinstabilität verursachen werden. Für den NERC-Bericht wurde kein Modell verwendet, das anhand vergangener Stürme validiert wurde, und die Arbeit wurde nicht von Fachleuten überprüft.
Der NERC-Bericht wurde von Mitgliedern der EMP-Kommission des Kongresses kritisiert. Dr. Peter Pry behauptet, dass der endgültige Entwurf „im Geheimen von einer kleinen Gruppe von NERC-Mitarbeitern und Insidern der Stromversorger geschrieben wurde.“….. Der Bericht stützte sich auf Treffen von Industrieangestellten anstelle von Datenerhebungen oder Ereignisuntersuchungen“.
NERC kritisiert seinerseits Kappenmans Arbeit. NERC erklärt, dass die Arbeit von Metatech nicht unabhängig bestätigt werden kann. NERC-Zuverlässigkeitsmanager Mark Lauby kritisierte den Bericht, weil er auf einem proprietären Code basiere. Kappenmans Bericht erhielt jedoch keine negativen Kommentare in der Peer Review.
Die NERC-Standards
Die von NERC festgelegten und von FERC genehmigten Zuverlässigkeitsstandards und Betriebsverfahren sind umstritten. Zu den Punkten gehören die folgenden:
1. Die Standards gegen GMD beinhalten keine Carrington-Sturmklassen. Die NERC-Standards wurden nur durch die Untersuchung der Stürme der unmittelbar vorangegangenen 30 Jahre ermittelt, von denen der Sturm in Quebec der größte war. Das GMD-„Benchmark-Ereignis“, d. h. der stärkste Sturm, dem das System voraussichtlich standhalten kann, wird von NERC auf 8 V/km festgelegt. NERC behauptet, dass dieser Wert die Obergrenze der Intensität eines Sturms von 1:100 Jahren darstellt. Das Los Alamos National Laboratory schätzt die Intensität eines Ereignisses vom Typ Carrington jedoch auf einen Mittelwert von 13,6 V/km, der bis zu 16,6 V/km betragen kann. Eine andere Analyse kommt zu dem Ergebnis, dass die Intensität eines 100-jährigen Sturms mehr als 21 V/km betragen könnte.
2. Die 15-45 minütige Vorwarnzeit eines geomagnetischen Sturms, die von Weltraumsatelliten (ACE und DSCOVR) bereitgestellt wird, wird für die Betreiber nicht ausreichen, um sich zu beraten, zu koordinieren und Maßnahmen zur Vermeidung von Netzschäden und Zusammenbrüchen durchzuführen.
Die Aussage von Scott Aaronson vom Edison Electric Institute, der von Senator Ron Johnson in einer Anhörung vor dem Senatsausschuss für Innere Sicherheit und Regierungsangelegenheiten im Jahr 2016 befragt wurde, fasst einige der Probleme zusammen. Ein Video des Gesprächs ist im Internet verfügbar. Das Edison Electric Institute (EEI) ist der Handelsverband, der alle US-amerikanischen Elektrizitätsunternehmen im Besitz von Investoren vertritt.
Johnson: Herr Aaronson, ich muss Sie einfach fragen – das Protokoll der 15-30-minütigen Warnung – wer wird diesen Anruf tätigen? Ich meine, wer macht das bei einer massiven geomagnetischen Störung, von der niemand weiß, wie viele dieser Transformatoren betroffen sein werden. Wer wird die Entscheidung treffen, sie vom Netz zu nehmen, damit die Auswirkungen nicht durch diese Leitungen gehen und diese großen Transformatoren zerstören, die nicht ersetzt werden können?
Aaronson: Die Netzbetreiber sind also eng miteinander verbunden. Wir haben darüber gesprochen, dass es 1900 Einheiten gibt, die das große Stromnetz bilden. Es gibt Übertragungsnetzbetreiber und so weiter…
Johnson (unterbricht): Wer trifft die Entscheidung? Wer trifft die Entscheidung – wir werden sie alle in 30 Minuten, in 15 Minuten abschalten?
Aaronson: Es ist nicht so einfach, den Strom abzuschalten. So wird das nicht funktionieren, aber auch hier gibt es eine gemeinsame Verantwortung des Sektors.
Johnson: Wer trifft die Entscheidung?
Aaronson: Ich kenne die Antwort auf diese Frage nicht.
Mr. Aaronson ist Managing Director für Cyber- und Infrastruktursicherheit bei EEI.
Kongressabgeordneter Trent Franks, R Az, brachte am 18.6.2013 HR 2417, das SHEILD-Gesetz, ein. Der Gesetzentwurf würde der FERC die Befugnis geben, Eigentümer und Betreiber des Massenstromnetzes zu verpflichten, Maßnahmen zum Schutz des Netzes vor GMD- oder EMP-Angriffen zu ergreifen. Die Kosten würden durch eine Anhebung der regulierten Tarife gedeckt.
Franks erklärt, man habe ihn in dem Glauben gelassen, dass sein Gesetzentwurf dem Repräsentantenhaus zur Abstimmung vorgelegt werden würde. Doch der Vorsitzende des Energie- und Handelsausschusses, Fred Upton (Michigan), ließ die Vorlage im Ausschuss fallen. Er war nicht in der Lage, eine Erklärung von Upton zu erhalten.
Zwischen 2011 und 2016 hat Herr Upton 1.180.000 Dollar an Wahlkampfspenden von der Stromversorgungsindustrie erhalten.
Die Stromversorgungsindustrie ist stark an Wahlkampfspenden beteiligt. Während des Bundeswahlzyklus 2014 leistete die Stromversorgungsbranche 21,6 Millionen Dollar an Wahlkampfspenden. Die Stromversorgungsbranche ist besonders stark in die Politik der Bundesstaaten involviert. In Florida zum Beispiel spendeten die Stromversorgungsunternehmen zwischen 2004 und 2012 18 Millionen Dollar für legislative und bundesstaatliche politische Kampagnen. In diesem Bundesstaat beschäftigen die Stromversorger einen Lobbyisten pro zwei Abgeordnete.
Die Einnahmen der Stromversorger beliefen sich 2015 auf 391 Milliarden Dollar.
Elektromagnetischer Impuls
Von den Szenarien, die zu einem Zusammenbruch des Stromnetzes führen könnten, hat EMP die größte öffentliche Aufmerksamkeit erhalten. Er war Gegenstand von Fernsehserien, Filmen und Romanen. HEMP (für High Altitude) ist das genauere Akronym, aber da die Medien und die Öffentlichkeit EMP verwenden, werden wir beide Begriffe synonym verwenden.
Das Thema ist hochgradig politisiert worden. Der bekannteste Artikel in den Medien gegen EMP als Bedrohung stammt von Patrick Disney, „The Campaign to Terrify You about EMP“, veröffentlicht im Atlantic im Jahr 2011. „Von Newt Gingrich bis hin zu einem ‚EMP Caucus‘ im Kongress warnen einige Konservative davor, dass die elektronische Bratexplosion eine ernsthaft unterschätzte Gefahr für die USA darstellen könnte. ….. Die Abwehr von ballistischen Raketen scheint das Allheilmittel für die Besorgnis dieser Gruppen zu sein, obwohl oft auch eine großzügige Dosis Präemption und ein Krieg gegen den Terror verordnet wird.“
Ab 2009 war Disney stellvertretender politischer Direktor für den National Iranian American Council (NIAC). Dem NIAC wird vorgeworfen, als Lobby für die Islamische Republik Iran zu agieren.
Mr. Disney wird mit der Aussage zitiert, dass seine Strategie bei der Förderung iranischer Interessen darin besteht, „eine Medienkontroverse auszulösen“.
Die Kampagne zur Diskreditierung der EMP war weitgehend erfolgreich. Ein großer Teil der Öffentlichkeit sieht in EMP eine Sache, die auf die extreme Rechte beschränkt ist.
Ein elektromagnetischer Impuls (EMP) in großer Höhe wird erzeugt, wenn ein nuklearer Sprengsatz oberhalb der Atmosphäre gezündet wird. Am Boden ist keine Strahlung, Explosion oder Schockwelle zu spüren, und es gibt auch keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit, aber elektromagnetische Felder erreichen die Oberfläche.
Ein EMP hat drei Komponenten, E1 bis E3, die durch die Geschwindigkeit des Impulses definiert sind. Jede Komponente hat spezifische Eigenschaften und spezifische potenzielle Auswirkungen auf das Stromnetz. E1, die erste und schnellste Komponente, wirkt sich hauptsächlich auf die Mikroelektronik aus. E3, die spätere und langsamere Komponente, wirkt sich auf Geräte aus, die an lange leitende Drähte und Kabel angeschlossen sind, insbesondere auf Hochspannungstransformatoren.
Eine einzige Nuklearexplosion erzeugt einen EMP, der die Hälfte der kontinentalen USA umspannt. Zwei oder drei Explosionen über verschiedenen Gebieten würden die gesamten kontinentalen USA abdecken.
Die potenziellen Auswirkungen eines EMP hängen von der Höhe der nuklearen Detonation, der Gammastrahlung des Geräts, der Entfernung vom Detonationspunkt, der Stärke und Richtung des Erdmagnetfelds an Orten innerhalb der Explosionszone und der Anfälligkeit der betroffenen Infrastrukturen ab. Das E1-Gammasignal ist bei Sprengungen in 50 bis 100 km Höhe am stärksten. E3-Signale werden bei Explosionen in 130 bis 500 km Höhe optimiert, also in viel größeren Höhen als bei E1. Mit zunehmender Höhe vergrößert sich das abgedeckte Gebiet, allerdings auf Kosten der Feldstärke. Das 1963 verhängte Verbot von Atmosphärentests hat weitere Tests verhindert.
E1 und seine Auswirkungen
Der E1-Impuls („schneller Impuls“) entsteht durch Gammastrahlung (Photonen), die bei einer Kerndetonation in großer Höhe erzeugt wird und mit Atomen in der oberen Atmosphäre kollidiert. Durch die Kollisionen werden Elektronen aus den Atomen herausgelöst, und der daraus resultierende Elektronenstrom bewegt sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit nach unten zur Erde. Durch die Wechselwirkung der Elektronen mit dem Magnetfeld der Erde wird der Strom in einen Querstrom umgewandelt, der als intensive elektromagnetische Welle nach vorne abstrahlt. Das Feld erzeugt in elektrischen Leitern extrem hohe Spannungen und Ströme, die die Spannungstoleranz vieler elektronischer Geräte übersteigen können. All dies geschieht innerhalb von einigen zehn Nanosekunden.
Die EMP-Kommission des Kongresses postulierte, dass E1 sich vor allem auf die Mikroelektronik auswirken würde, insbesondere auf SCADAs (Supervisory Control and Data Acquisition), DCSs (Digital Control Systems) und PLCs (Programmable Logic Controllers). Dies sind die kleinen Computer, deren Zahl inzwischen in die Millionen geht und die den unbemannten Betrieb unserer Infrastruktur ermöglichen.
Um die Anfälligkeit von SCADAs für EMP und damit die Anfälligkeit unserer Infrastruktur zu bewerten, finanzierte die EMP-Kommission eine Reihe von Tests, bei denen SCADA-Komponenten sowohl gestrahlten elektrischen Feldern als auch eingespeisten Spannungen an den mit den Komponenten verbundenen Kabeln ausgesetzt wurden. Ziel war es, die Reaktion der Geräte im Betriebszustand auf elektromagnetische Energie zu beobachten, die einen EMP simuliert. „
E1 kann Spannungen von 50.000 V erzeugen. Die normalen Betriebsspannungen der heutigen miniaturisierten Elektronik liegen in der Regel nur bei wenigen (3-4) Volt. Die EMP-Kommission erklärt: „Die große Anzahl und die weit verbreitete Abhängigkeit aller kritischen Infrastrukturen der Nation von solchen Systemen stellen eine systemische Bedrohung für ihren weiteren Betrieb nach einem EMP-Ereignis dar“. Ein Szenario, das man in Filmen sieht, ist, dass alle Autos und Lastwagen unbrauchbar gemacht werden. Dies wäre nicht der Fall. Moderne Autos haben bis zu 100 Mikroprozessoren, die praktisch alle Funktionen steuern, aber die Anfälligkeit wurde durch die verstärkte Anwendung von Normen zur elektromagnetischen Verträglichkeit verringert. Die EMP-Kommission stellte fest, dass bei einem E1-Feldpegel von 50 kV/m nur geringfügige Schäden auftraten, aber auch bei niedrigeren Spitzenwerten kam es zu geringfügigen Störungen des normalen Betriebs.
Es gibt einen selbstveröffentlichten Beitrag (J. Steinberger, Nobelpreisträger für Physik, 1988), der die potenziellen Auswirkungen von E1 bestreitet. Dies ist eine Einzelmeinung.
Eine Abschirmung gegen E1 könnte theoretisch durch den Bau eines Faradayschen Käfigs um bestimmte Komponenten oder eine ganze Anlage erreicht werden. Der Käfig besteht aus leitfähigen Materialien und einer Isolationsbarriere, die die Impulsenergie absorbiert und direkt in den Boden leitet. Der Käfig schirmt die EM-Signale ab, indem er das elektrische Feld „kurzschließt“ und es reflektiert.
Um ein wirksamer Faradayscher Käfig zu sein, muss das leitfähige Gehäuse das System vollständig umschließen. Jede Öffnung, selbst mikroskopisch kleine Nähte zwischen Metallplatten, können den Schutz beeinträchtigen. Um nützlich zu sein, muss ein Gerät jedoch eine gewisse Verbindung zur Außenwelt haben und darf nicht völlig isoliert sein. Überspannungsschutzvorrichtungen können an metallischen Kabeln angebracht werden, um zu verhindern, dass große Ströme in ein Gerät eindringen, oder die metallischen Kabel können durch Glasfaserkabel ohne begleitendes Metall ersetzt werden. Das US-Militär hat umfangreiche Maßnahmen ergriffen, um seine Geräte gegen E1 zu schützen („zu härten“). „
E3 und seine Auswirkungen
E3 wird durch die Bewegung von ionisierten Bombentrümmern und der Atmosphäre relativ zum geomagnetischen Feld verursacht, was zu einer Störung dieses Feldes führt. Dies induziert Ströme von Tausenden von Ampere in langen Leitern wie Hochspannungsleitungen, die mehrere Kilometer oder länger sind. Gleichströme von Hunderten bis Tausenden von Ampere fließen in Transformatoren. Mit zunehmender Länge des Leiters nimmt die Stromstärke zu.
Die Physik von E3 ist ähnlich wie die von GMD, aber nicht identisch. GMD entsteht durch geladene Teilchen, die aus dem Weltraum herabregnen und einen Stromfluss in der Ionosphäre erzeugen. Diese Ströme erzeugen Magnetfelder auf dem Boden. Ein nuklearer Ausbruch hingegen erzeugt Teilchen, die eine magnetische Blase erzeugen, die auf das Erdmagnetfeld drückt und ein sich veränderndes Magnetfeld an der Erdoberfläche erzeugt. Ein geomagnetischer Sturm hat Teilstürme, die mehr als einen Tag lang über die Erde ziehen können, während der HEMP E3 nur unmittelbar nach einem Nuklearausbruch auftritt.
Es gibt drei Studien über die möglichen Auswirkungen eines HEMP E3 auf das Stromnetz.
Die erste Studie, die 1991 veröffentlicht wurde, kam zu dem Ergebnis, dass es kaum Schäden geben würde. Obwohl sie die Position der Versorgungsindustrie unterstützt, wurde sie weder von NERC noch von der Industrie zitiert. Die Studie wird kritisiert, weil sie von einer geringeren Bedrohungsintensität ausgeht. Die zweite Studie, die 2010 von Metatech veröffentlicht wurde, errechnete, dass eine nukleare Detonation 170 km über den USA das gesamte US-Stromnetz zusammenbrechen lassen würde. Die dritte Studie von EPRI (einer von der Stromversorgungsbranche finanzierten Organisation), die im Februar 2017 veröffentlicht wurde, geht davon aus, dass eine einzige Explosion in großer Höhe über dem amerikanischen Festland nur einige wenige, weit verstreute Transformatoren beschädigen würde. Die Studie ist umstritten, weil sie das Bedrohungsniveau unterschätzt und fehlerhafte Modelle verwendet.
Diese Ergebnisse sind unvereinbar. Die Interpretation der Studien zu E3 (und GMD) beruht weitgehend auf der Glaubwürdigkeit, die man der zugrundeliegenden Kommission oder dem Institut zubilligt, und nicht auf den veröffentlichten Berechnungen.
Die FERC hat beschlossen, keinen GMD-Standard zu erarbeiten, der EMP einschließt. Es sei daran erinnert, dass der GMD-Standard 8 V/km beträgt. Die EMP-Kommission hat unter Verwendung nicht klassifizierter Messdaten aus den Atomtests der Sowjet-Ära festgestellt, dass der erwartete Spitzenwert für E3 HEMP bei einer Detonation über dem US-amerikanischen Festland 85 V/km betragen würde.
Die Elektrizitätsversorgungsbranche vertritt den Standpunkt, dass E3 aus einer nuklearen Detonation keine kritische Bedrohung darstellt. Andere sind zu einem anderen Schluss gekommen. Israel hat sein Netz gehärtet. Es sieht sich selbst einer existenziellen Bedrohung ausgesetzt, und das ist nicht die Sonne.
Die Stromversorgungsindustrie erklärt, dass die Kosten für die Abhärtung des Netzes gegen EMP in der Verantwortung der Regierung liegen, nicht in der der Industrie.
Cyberangriff
Die Verwundbarkeit durch einen Cyberangriff wird durch unsere Abhängigkeit von SCADA-Systemen exponentiell vergrößert.
Im Jahr 2010 wurde ein Computerwurm entdeckt, der SCADA-Systeme angriff. Obwohl er weit verbreitet war, sollte er nur SCADA-Systeme angreifen, die von Siemens für P-1-Zentrifugen des iranischen Atomanreicherungsprogramms hergestellt wurden. Durch den Angriff wurden zwischen 10 und 20 % der iranischen Zentrifugen zerstört. Das iranische Programm wurde wahrscheinlich nur kurz unterbrochen. Im Dezember 2015 wurde ein Cyberangriff auf das ukrainische Stromnetz verübt. Der Schaden war gering, da das Netz nicht vollständig automatisiert war.
Es gibt ein Argument, dass die Cyber-Bedrohung übertrieben ist. Thomas Rid erklärt, dass Viren und Malware das Stromnetz derzeit nicht zum Zusammenbruch bringen können. „(Die Welt) hat noch nie erlebt, dass ein Cyberangriff einen Menschen tötet oder ein Gebäude zerstört“ . Die Stromversorgungsbranche vertritt einen ähnlichen Standpunkt. In einer Stellungnahme zur Cybersicherheit vor dem Senatsausschuss für Innere Sicherheit und Regierungsangelegenheiten erklärte ihr Vertreter: „Es gibt viele Bedrohungen für das Netz…..von Eichhörnchen bis hin zu Nationalstaaten, und offen gesagt gab es mehr Stromausfälle durch Eichhörnchen (die an der Kabelisolierung nagen) als durch Nationalstaaten“.
Andere äußern jedoch Bedenken. Darüber hinaus wird in einem Bericht des Verteidigungsministeriums aus dem Jahr 2017 festgestellt, dass „die Cyber-Bedrohung für kritische US-Infrastrukturen die Bemühungen zur Verringerung der weit verbreiteten Schwachstellen übersteigt.“ In diesem Bericht wird festgestellt, dass „die Vereinigten Staaten aufgrund unserer extremen Abhängigkeit von anfälligen Informationssystemen heute in einem virtuellen Glashaus leben“.
Am 15. März 2018 gab das Ministerium für Heimatschutz eine Warnung heraus, dass die russische Regierung eine Reihe von Cyberangriffen auf amerikanische und europäische Kernkraftwerke sowie Wasser- und Stromversorgungssysteme durchgeführt hat. Es wird berichtet, dass diese Angriffe es Russland ermöglichen könnten, Kraftwerke nach Belieben zu sabotieren oder abzuschalten.
Die Fähigkeit, ein System ohne computergesteuerte Aktionen zu betreiben, schwindet schnell. Die Elektrizitätswirtschaft gibt jährlich über 1,4 Milliarden Dollar aus, um elektromechanische Systeme und Geräte, die manuell bedient werden müssen, durch neue SCADA-Geräte zu ersetzen. Mit bescheidenen Effizienzsteigerungen geht eine exponentielle Zunahme der Anfälligkeit einher. Inwieweit die geringeren Arbeitskosten (und vielleicht auch die geringeren Energiekosten) an die Öffentlichkeit weitergegeben werden, ist ungewiss.
Kinetischer Angriff
In einem internen Memo der FERC, das der Presse im März 2012 zugespielt wurde, heißt es, dass „die Zerstörung von neun Umspannwerken und eines Transformatorherstellers das gesamte Netz der Vereinigten Staaten für 18 Monate, möglicherweise auch länger, lahmlegen würde“. Der Mechanismus besteht in der Megawatt-Spannung, die auf andere Transformatoren übertragen würde, wodurch diese überhitzen und in einer Kaskade das gesamte System überlasten und ausfallen würde.
In Metcalf, Kalifornien (außerhalb von San Jose), wurde am 16. April 2013 ein Hochspannungstransformator von PG&E beschädigt, was nach Angaben von NERC und PG&E lediglich ein Akt des Vandalismus war. Fußabdrücke deuten darauf hin, dass bis zu sechs Männer den Anschlag verübt haben. Sie hinterließen keine Fingerabdrücke, nicht einmal auf den verschossenen Patronenhülsen. Der Vorsitzende der US FERC, Wellinghoff, kam zu dem Schluss, dass es sich bei dem Angriff um einen Probelauf für künftige Operationen handelte.
Informationen darüber, wie man Transformatoren sabotieren kann, sind im Internet verfügbar.
Es gibt einen negativen Anreiz für das Management, in die Sicherheit zu investieren. In einem Bericht des Electric Research Power Institute heißt es: „Sicherheitsmaßnahmen sind an sich Kostenfaktoren, die sich nicht direkt auszahlen. Der Nutzen liegt in den vermiedenen Kosten für potenzielle Angriffe, deren Wahrscheinlichkeit im Allgemeinen nicht bekannt ist. Dies macht eine Rechtfertigung der Kosten sehr schwierig.“
Die Gehälter der Vorstandsvorsitzenden großer amerikanischer Unternehmen beruhen auf der Theorie der Harvard Business School, wonach der beste Maßstab für die Leistung eines Managers der Aktienkurs eines Unternehmens ist. Dies bringt die Interessen der Vorstandsvorsitzenden nicht unbedingt mit denen der Aktionäre in Einklang, geschweige denn mit denen der Öffentlichkeit. Es „ermutigt zu kurzfristigen Gewinnsteigerungen statt zu Investitionen für langfristiges Wachstum“.
Im Jahr 2014 hatte der CEO von PG&E, Anthony Early Jr., eine Vergütung von 11,6 Millionen Dollar. Über 90 % davon stammten aus Boni, die auf der Aktienperformance basierten. Der Präsident von PG&E, Christopher Johns, hatte eine Vergütung von 6 Millionen Dollar. Es gibt jedoch keine Anhaltspunkte dafür, dass irgendetwas davon bei den Positionen der Elektrizitätsversorgungsunternehmen in Bezug auf die Sicherung des Netzes eine Rolle spielt. Der Sprecher von PG&E, Jonathan Marshall, erklärt: „Die meisten Vergütungen für leitende Angestellte werden von den Anteilseignern finanziert und hängen von der Erreichung von Zielen in Bezug auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und anderen Ergebnissen ab“.