Photovoltaik und Windkraft erzeugen immer günstiger Strom und laufen den fossilen Kraftwerken den Rang ab. Mit den steigenden Kosten für CO2-Zertifikate sind Erneuerbaren-Anlagen den konventionellen Kraftwerken mittlerweile deutlich überlegen, wie das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in der 5. Auflage seiner Studie zu Stromgestehungskosten bilanziert. „Durch die steigenden Kosten für CO2-Zertifikate ist selbst der Betrieb von bestehenden konventionellen Anlagen, betrieben mit Kohle und Gas, in den kommenden Jahren immer weniger wettbewerbsfähig“, erklärt Projektleiter Christoph Kost. Insbesondere die Stromgestehungskosten von Photovoltaik-Kraftwerken seien in den vergangenen Jahren – die letzte Auflage der Studie stammt aus dem Jahr 2018 – weiter gefallen.
Aktuell lägen die Stromgestehungskosten für Photovoltaik-Anlagen je nach Typ und Sonneneinstrahlung zwischen 3,12 und 11,01 Cent pro Kilowattstunde. Daraus ergeben sich den Freiburger Forschern zufolge spezifische Anlagenkosten zwischen 530 und 1600 Euro pro Kilowatt. Bei Photovoltaik-Freiflächenanlagen ist die angegebene Spannbreite 3,12 und 5,70 Cent pro Kilowattstunde, wobei die niedrigeren Werte im einstrahlungsstärkeren Süddeutschland erreicht werden, die höheren in Norddeutschland. Auch bei Dachanlagen ist dieser regionale Unterschied zu verzeichnen. Die Stromgestehungskosten für große Dachanlagen mit mehr als 30 Kilowatt Leistung gibt das Fraunhofer ISE in seiner Studie mit 4,63 bis 9,78 Cent pro Klowattsunde an. Für kleinere Photovoltaik-Dachanlagen bis 30 Kilowatt Leistung lägen die Kosten je nach Region und Sonneneinstrahlungswerten zwischen 5,81 und 11,01 Cent je Kilowattstunde. Die großen Dachanlagen sind damit bei den Stromgestehungskosten bereits konkurrenzfähig mit Windparks an Land und kleine Dachanlagen sind günstiger als Strom aus Offshore-Windparks in Deutschland.
Die Freiburger Forscher haben sich zudem die Entwicklung bei Photovoltaik-Speichern angeschaut. Sie kamen dabei auf eine Bandbreite bei den Stromgestehungskosten zwischen 5,24 und 19,72 Cent pro Kilowattsunde. Die große Bandbreite ergibt sich durch hohe Kostenunterschiede zwischen den verschiedenen Batteriesystemen, wie es weiter heißt. Zudem hängt es von der Art der Kopplung der Speicher mit Photovoltaik-Anlagen zusammen. Für kombinierte Photovoltaik-Freiflächenanlagen mit Batteriespeichern errechnete das Fraunhofer ISE Stromgestehungskosten zwischen 5,24 und 9,92 Cent pro Kilowattsunde, wobei Investitionskosten für den Speicher mit 500 bis 700 Euro pro Kilowattstunde angenommen worden. Bei großen Photovoltaik-Dachanlagen, die mit Speichern kombiniert werden, ergaben sich demnach Werte zwischen 6,58 und 14,40 Cent pro Kilowattsunde bei Batteriekosten zwischen 600 und 1000 Euro pro Kilowattstunde. Bei kleinen Dachanlagen, die mit Photovoltaik-Heimspeichern ausgestattet werden, lagen demnach die Stromgestehungskosten zwischen 8,33 und 19,72 Cent pro Kilowattstunde. Die dabei angenommenen Batteriekosten bewegten sich zwischen 500 und 1200 Euro pro Kilowattstunde.
Mit Blick auf die Zukunft hat das Fraunhofer ISE auch die weitere Entwicklung der Stromgestehungskosten prognostiziert. Angesichts des weiteren technologischen Fortschritts gehen sie davon aus, dass alle Photovoltaik-Anlagen – auch Dachanlagen – und Windparks an windreichen Standorten bis 2040 die durchschnittlichen Stromgestehungskosten aller fossilen Kraftwerke deutlich unterbieten werden. Für Photovoltaik-Freiflächenanlagen werden dann Solarstrom zu Kosten zwischen 1,92 und 3,51 Cent pro Kilowattstunde in Deutschland produzieren. Bei kleinen Photovoltaik-Dachanlagen erwarten die Wissenschaftler dann Stromgestehungskosten zwischen 3,58 und 6,77 Cent pro Kilowattsunde. Zudem würden bereits ab 2024 die Stromgestehungskosten aller Photovoltaik-Anlagen – ohne Batteriespeicher – unter der Marke von 10 Cent pro Kilowattsunde liegen. Im Jahr 2030 könnte die Stromerzeugung aus einem Photovoltaik-Speicher bereits günstiger als jene eines Gas- und Dampfkraftwerks sein. 2040 schließen, so die Forscher weiter, lägen dann selbst die Stromgestehungskosten bei kleinen Photovoltaik-Heimspeichersystemen nur noch zwischen 5 und 12 Cent pro Kilowattstunde.
Zusätzlich zum Vergleich der Stromgestehungskosten von neuen Erneuerbaren-Anlagen hat das Fraunhofer ISE für seine Studie auch diese mit den Betriebskosten bestehender konventioneller Kraftwerke verglichen. Dabei zeige sich, dass bereits in diesem Jahr die Stromgestehungskosten erneuerbarer Energien auf der Höhe der Betriebskosten von konventionellen Kraftwerken lägen, teilweise sogar darunter. Mit weiter steigenden CO2-Preisen verstärkt sich diese Tendenz. Für 2030 nehmen die Forscher einen CO2-Preis von 100 Euro pro Tonne an. „Das bedeutet eine hohe Marktdynamik, was die Investitionen in neue erneuerbare Kraftwerke betrifft, da die Unternehmen lieber in neue Erneuerbare-Energien-Anlagen investieren werden als diese hohen Betriebskosten zu tragen“, so Kost weiter. „Allerdings muss auch dafür gesorgt werden, dass genügend Flächen und Kraftwerkskapazitäten für Wind und Photovoltaik zur Verfügung stehen.“
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Hier wurden aber sehr optimistische Annahmen getroffen.
Ich habe noch keine private Dachanlage gesehen, die zu den genannten Preisen gebaut wurden.
Die Preise für Anmeldung und Planung, Gerüstbau, Monteure und Elektriker stiegen in den letzten Jahren stark an.
Die Laufzeiten von 30 Jahren PV und 15 Jahren Batterie sind jenseits der Garantie und wohl hart an der Materialgrenze der Module, Leitungen, Wechselrichter und Dacheindeckung. Wenn eine Komponente ausfällt, sellt sich die Frage, ob ein Ersatz dieser Kompnente allein wirtschaftlich sinnvoll ist. Entgegen der Wohlkunde, dass Module über 25 Jahre halten, habe ich einige Module gesehen, die den 20 Jahre Abschreibungszeitraum nicht überlebt haben.
Die Zyklenzahl von 200/a für Batterien ist sehr hoch angesetzt. Das Verhältnis von Leistun zu Kapazität verkehrt, d.h mit dieser Zyklenzahl hat man eine kleine Kapazität und eine noch kleinere Leistung. Damit sinkt aber auch die Autarkie. Bei 200 Zyklen/a ergeben sich in 15 Jahren 3000 Zyklen. Bei dem genannten Batteriepreis von 500-1200 EUR / kWh ergibt sich aus dem mittleren Preis von 850 EUR / (kWh x 3000) damit 28,3 Cent / KWh! Dazu müssen noch Stromgestehungskosten, Wirkungsgradverluste und Steuern gerechnet werden.
Laufende Kosten für Versicherung und Wartung der Systeme sind nicht eingepreist.
Damit Frage ich mich: Was wollte die Studie wem wozu sagen?
Es ist halt eine der typischen Lobbystudien.
Wer will in Deutschland neue Kohlekraftwerke bauen??
Und wo gibt es einen CO2-Preis pro Tonne? Dort, wo die neuen Kohle-KW wirklich entstehen?
Und ist es tatsächlich richtig, von Gestehungs-/Erzeugungskosten zu reden, wenn dann eine willkürliche (nicht kalkulierbare) Steuer/Strafzahlung aufgeschlagen wird?
Sollte dann nicht auf den PV-Strom auch die EEG-Abgabe dazugezählt werden?
Und 1000 Std. Nennbetriebsdauer mit 8000 Std. zu vergleichen ist sicher auch Wissenschaft?
Die Studie scheint mir sehr zielführend bei dem Bestreben auch innerhalb der erneuerbaren Energien die Besseren von den Schlechteren zu differenzieren. PV-Freifläche größer 1 Megawattpeak ist am preiswertesten, aber könnte noch besser abschneiden, wenn die Lebensdauer nicht nur mit 30 Jahren angenommen würde. Diese ist bei Freiflächenanlagen prinzipiell unbegrenzt, da der Austausch defekter Teile ohne besonderen Aufwand möglich ist, Boden nicht verschleißt und das wahre Asset die Betriebsgenehmigung samt Netzanschluss ist. Nach der 20-jährigen Abschreibungsdauer der Anfangsinvestition werden PV-Freiflächenanlagen rentabel weiter betrieben werden können, frei nach dem Motto: „Kraftwerke werden solange betrieben, wie sich sich lohnen.“ Das Speichern von Sommersonne bis in den Winter hinein wird die eigentliche Herausforderung, die es zu lösen gilt.
Die Studie ist ziemlich daneben, weil da Äpfel mit Birnen verglichen werden. Bei der Frage der Erzeugungskosten stellen sich die unterschiedlichsten Fragen, und die werden in dieser Studie alle über einen Kamm geschert.
Frage 1 wäre: Was muss man dem voll ins Netz einspeisenden Betreiber zahlen, damit er eine Anlage errichtet und 20 Jahre lang am Leben hält. Diese Frage beantworten die Anlagen ohne Speicher.
Frage 2: Welchen Erzeugungspreis muss ein Anlagenbetreiber kalkulieren, wenn er selbst erzeugten Strom AUSSCHLIEßLICH selbst verbrauchen will. Diese Frage ist sehr hypothetisch, es ist aber nicht ausgeschlossen, dass es entsprechende Betreiber gibt. Z.B. eine Klima- oder Kühlanlage kann man vielleicht recht wirtschaftlich als 100%-Selbstverbraucher mit PV betreiben. Dabei wäre es erlaubt, nicht abgedeckten Reststrom aus dem Netz zu beziehen. Dieser 100%-Selbstverbraucher interessiert sich für alle hier berechneten Preise, wenn das Erzeugungsprofil mit seinem Verbrauchsprofil einigermaßen zusammenpasst.
Eine dritte Frage zu formulieren fällt mir schwer, denn sie müsste eine Antwort darauf geben, ob der Betrieb eines Speichers den Wert des Stroms für den Abnehmer, d.h. das Netz, erhöht, oder nicht. Wenn der Speicherbetrieb den Wert erhöhen soll, muss der Speicher vom Netzbetreiber gesteuert werden, ist also nicht mehr in der Verfügungsgewalt des Betreibers. Wenn der Netzbetreiber den Speicher nicht steuert, muss man froh sein, wenn der Speicher den Wert des Stroms nicht vermindert, weil Strombezug und -einspeisung für den Netzbetreiber schwerer kalkulierbar werden. Unter anderem wäre ja dann auch die Frage, ob Strom aus dem Speicher eingespeist oder nur selbst verbraucht werden darf. Der Speicherbetrieb ist also eine sehr ungewisse Sache, und die Studie beantwortet nicht die Frage, ob es eher der Preis ist, den der Strom dann dem Netzbetreiber wert sein sollte, oder ob es sich um die Kosten handelt, die man dem Anlagenbetreiber bezahlen müsste, damit er die Anlage errichtet und betreibt. Aus Sicht des Anlagenbetreibers interessiert diesen der Wert einer kWh kaum noch, wenn er die Speichersteuerung dem Netzbetreiber überlässt und dafür ein komplexeres Abrechnungsmodell vereinbart, das weniger auf die kWh abhebt als auf die zur Verfügung gestellte Leistung und Speicherkapazität. Andere Betriebsmodi scheinen nach dieser Studie nicht sinnvoll zu sein, weil die aus dem Speicher selbst verbrauchten kWh offensichtlich teurer sind als Netzstrom. Der Speicher würde also nicht einmal seine Investitionskosten bezahlen.
Es gibt die Lösung, sie muss nur umgesetzt werden. Die Lösung PV-Strom für den Winter zu speichern (großtechnisch) heißt Wasserstoffwirtschaft.
Zeigt der Beitrag unser wirkliches Problem auf?
Ja, die Erneuerbaren werden in den Betriebskosten mit zunehmender CO2 beaufschlagung mit zunehmenden Jahren immer mehr Rückenwind erfahren; gut.
Aber was machen wir mit unserer Stromversorgung an einen düsteren November-Morgen?
Nach Abschaltung von AKWs und KKWs? Ich sehe das ähnlich wie Ralf.
Wir werden nur noch die Erneuerbaren Energieen zur Verfügung haben.
Wo sind die Konzepte für die Organisation und Tarifierung ausreichender und bezahlbarer Speicher auf der Mittelspannungs oder Hochspannungsebene?……
Arbeitet etwa die Netzargentur daran?
Ich habs mal ganz einfach für mich ausgerechnet:
10 kWp Süd mit einem Ertrag von mindestens 1000 kWh (ich ernte seit 15 Jahren über 1100 kWh/kWp) mit 10 kWh teuerstem Speicher kostet 22.000 Euro. Nach 10 Jahren ein neuer WR und ein neuer Akku (die billiger werden) für maximal 5000 Euro ergibt auf 20 Jahre Kosten von 27.000 Euro und einen Ertrag von 200.000 kWh. Damit kostet die kWh 13,5 Cent. Geht man auf 30 Jahre hoch und rechnet nochmal 5000 Euro für Akku und WR und 10% weniger Ertrag, kommt man auf 32.000 Euro und 290.000 kWh und somit auf 11 Cent je kWh.
Das sind doch gute Aussichten.
Gut, aber nur wenn dass alles selber verbraucht werden wird!
Ich betreibe ein 11 Jahre altes E-Auto „CitySax“ mit 12 Jahre altem (Lieferzeit China, Test und Zusammenstellung Akkusatz) LiFePo4 Akku von nominal 13,2 kWh. Aufgrund meiner Pendelstrecke und weiteren geschäftlich notwendigen Fahrten habe ich viele 70-80 % Zyklen. Die thermische Belastung ist aufgrund der einfachen Bauweise trotz ca. 70 Watt Akku-Heizung im Auto natürlich viel größer als in einem Keller. Ich vermeide Reichweitentests. Kürzlich musste ich es doch mal fast leer fahren. Das Ladegerät hat nur einen Wirkungsgrad von ca. 80% (wurde damals wegen der bekannten legendären Haltbarkeit ausgewählt, die sich ja auch unter allen erlittenen Minus und Plusgraden beim quasi Freiluftbetrieb bestätigt hat) . Im Neuzustand konnte man so ca. 17 kWh an Netz einladen. Jetzt waren es ca. 14,5 kWh. Das Fahrzeug hat jetzt einen km-Stand von 112.000. Der Akku-Technologiestand dürfte so 2008 sein. Ich fahre schon immer sehr sparsam und brauche zwischen 10 und 14 kWh ab Netz für 100 km. Die Heizung ist als Benzin-Standheizung ausgebildet.
ca. 2012 sagte mir der Chef Forschung und Entwicklung von Hoppecke-Batterien, dass ordentlich gefertigte Akkus von Mitbewerbern in dieser Technologie von ihnen ermittelte Zyklenzahlen von ca. 6000 aufwiesen.
Sie selbst konnten einen Einstieg in diese Technologie bei dem damaligen politischen Umfeld nicht wagen. Zur kalendarischen Alterung kam die Aussage, dass man das eben nur in der Zukunft feststellen könne. Aus diesem Grund habe ich nun die o.g. Werte kommuniziert.