Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat seine Studie zu den Stromerzeugungskosten verschiedener Kraftwerke neu aufgelegt. Das Ergebnis: Photovoltaik-Anlagen erzeugen mittlerweile auch in Kombination mit Batteriespeichern deutlich günstiger Strom als Kohle- oder Gaskraftwerke.
Mit Kosten von 4,1 bis 9,2 Cent pro Kilowattstunde (kWh) sind PV-Freiflächenanlagen und Onshore-Windenergieanlagen laut Berechnungen der Studie nicht nur unter den erneuerbaren Energien, sondern unter allen Kraftwerksarten die kostengünstigsten Technologien in Deutschland. Die Stromgestehungskosten für PV-Batteriesysteme variieren in der Analyse für Deutschland zwischen 6,0 und 22,5 Cent pro Kilowattstunde.
Große Bandbreite
"Diese Berechnungen zeigen, dass die in Deutschland gerade anlaufenden Großprojekte mit einer Kombination aus PV-Freiflächenanlage, Windpark und stationären Batteriespeichern gute Investitionen sind", sagt Christoph Kost, Abteilungsleiter für Energiesystemanalyse am Fraunhofer ISE und Hauptautor der Studie. "Durch die Kombination können hier beispielweise Netzkapazitäten besser ausgenutzt werden."
Die große Bandbreite bei den Kosten ergebe sich aus den hohen Kostenunterschieden für Batteriesysteme (400 bis 1000 Euro pro Kilowattstunde) in Kombination mit den Kostenunterschieden bei den PV-Anlagen und der unterschiedlich hohen Sonneneinstrahlung am Anlagenstandort.
Günstige Freiflächenanlagen
Das Studienteam berücksichtigt für alle Kraftwerkstechnologien die Kostenentwicklungen für den Bau und den Betrieb der Anlagen bis 2045. Danach liegen im Jahr 2045 die Stromgestehungskosten bei kleinen PV-Dachanlagen zwischen 4,9 und 10,4 Cent pro Kilowattstunde und zwischen 3,1 und 5,0 Cent pro Kilowattstunde bei PV-Freiflächenanlagen.
"Selbst kleine PV-Batteriesysteme könnten dann Stromgestehungskosten zwischen 7 und 19 Cent pro Kilowattstunde erreichen, vorausgesetzt die Preise für Batteriespeicher sinken auf die angenommenen 180 bis 700 Euro pro Kilowattstunde", sagt Verena Fluri, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ISE und Mitautorin der Studie.
Kosten für Offshore
Im Jahr 2045 neu gebaute Windenergieanlagen könnten Onshore zu Kosten zwischen 3,7 bis 7,9 Cent pro Kilowattstunde Strom produzieren. Standorte mit einem schwächeren
Windangebot erzielen Stromgestehungskosten von 7,1 bis 9,2 Cent/kWh, abhängig von den spezifischen Investitionen. Gegenüber der Vorgängerstudie sind die Kosten hier inflationsbedingt gestiegen.
Offshore-Windkraftanlagen haben ebenfalls ein starkes Kostenreduktionspotenzial. Derzeit erreichen Offshore-WEA an sehr guten Standorten Stromgestehungskosten von 5,5 bis 7,6 Cent/kWh. Standorte mit einer geringeren Volllaststundenanzahl (3200 h) erzielen Stromgestehungskosten von 7,4 bis 10,3 Cent/kWh. Preisverbesserungen für Windenergie erwartet das Forschungsteam hauptsächlich dank höherer Volllaststundenzahl und größerer Anlagen.
Flexibles Biogas
In einem klimaneutralen Energiesystem mit einem hohen Erneuerbaren-Anteil braucht es neben Batteriespeichern auch flexibel regelbare Kraftwerke als Back-up. Einen Teil der benötigten Leistung können perspektivisch Biogas- und Biomassekraftwerke decken. In der Studie wurden die Stromgestehungskosten mit flexibler Fahrweise, also mit mittleren bis niedrigen Volllaststunden, gerechnet.
Sie liegen für Biogas zwischen 20,2 und 32,5 Cent pro Kilowattstunde. Bei Anlagen mit fester Biomasse liegen die Stromgestehungskosten mit Werten zwischen 11,5 und 23,5 Cent pro Kilowattstunde deutlich darunter.
Bis zu 2000 Betriebsstunden
Für ein im Jahr 2030 gebautes wasserstoffbetriebenes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk zeigt die Studie 23,6 bis 43,3 Cent pro Kilowattstunde im hochflexiblen Betrieb. Die Stromgestehungskosten der flexiblen Technologien liegen deutlich über den Kosten der erneuerbaren Energien, da CO2-Kosten und die Beschaffung von Wasserstoff zentrale Kostentreiber sind.
"Wir benötigen sie als wichtige Ergänzung. Allerdings wird ihr Betrieb auf das Nötigste beschränkt sein", sagt Paul Müller, ebenfalls Wissenschaftler am Fraunhofer ISE und verantwortlich für diesen Teil der Studie. Er hält hier 1000 bis 2000 Betriebsstunden im Jahr 2045 für realistisch.
Wärmegeführte Kraftwerke
Wenn über eine Wärmeauskopplung die Nutzung von Wärme in Fernwärmenetzen möglich ist, können GuD-Kraftwerke allerdings noch Betriebskosten von 7,4 bis 9,7 Cent pro kWh erreichen. Im Jahr 2035 und 2045 liegen nach den Berechnungen der Studie jedoch selbst die Betriebskosten von GuD-Kraftwerken mit Wärmeauskopplung bei über 8 Cent pro kWh.
GuD-Kraftwerke ohne Wärmeauskopplung haben perspektivisch Betriebskosten von über 10 Cent pro kWh, Braunkohlekraftwerke von über 15 Cent pro kWh, wobei sich aufgrund der
steigenden CO2-Preisdynamik bei Braunkohle die Stromgestehungskosten mehr als verdoppeln bis in das Jahr 2045.
Teure Atomkraft
Bei den Gestehungskosten von neu zu bauenden Kernkraftwerken haben die Forscher eine Preisspanne von 13,6 bis 49,0 Cent pro kWh berechnet. In einem Energiesystem, in dem der
Anteil erneuerbarer Energien hoch ist, würden die Stromgestehungskosten von Kernkraftwerken perspektivisch allerdings deutlich über denen von Erdgas- beziehungsweise Wasserstoffkraftwerken liegen.
Das liegt an der nur begrenzten technischen Regelbarkeit der Kernkraft. In der Studie wurden zudem die Folgekosten der Kernkraft sowie die Endlagerung nicht in die Stromgestehungskosten eingepreist.
Mehrere Einschränkungen
Das Fraunhofer ISE bezieht sich in seiner Studie auf neu zu errichtende Kraftwerke. Gas- und Kohlekraftwerke, die bereits in Betrieb gegangen sind, können unter Umständen günstiger Strom erzeugen. Auch könnten die Preissenkungen bei PV-Modulen und Batteriespeichern unter den Erwartungen zurückbleiben.
Zudem fehlen in einem reinen Vergleich von Stromgestehungskosten noch die Systemkosten; das sind etwa Kosten für den Netzausbau oder für Kraftwerkssausschreibungen. Batteriespeicher können nach heutigem Wissenstand lediglich über mehrere Stunden hinweg Strom einspeichern. Für die saisonale Speicherung vom Sommer in den Winter sind daher andere Kraftwerke notwendig.
Prognose bis 2045
Das Fraunhofer ISE berechnet die durchschnittlichen Erzeugungskosten pro Kilowattstunde Strom für Deutschland seit 2010 in regelmäßigen Abständen. Die neue Analyse beinhaltet zum ersten Mal auch die Stromgestehungskosten für Agri-Photovoltaik, Wasserstoffkraftwerke und neue Kernkraftwerke.
Neben dem Ist-Stand für 2024 geben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch eine Prognose für die Kostenentwicklung bis 2045 ab. (jk)
