Warum Wind- und Solarkraft so teuer ist

Sonne und Wind kosten zwar nichts. Dennoch sind gerade diese beiden Stromquellen dafür verantwortlich, dass der Strompreis so kräftig steigt. Ursache dafür ist die Unstetigkeit beider Energiequellen: sie unterliegen der Lust und Laue des Wetters. Die Unsicherheit der Verfügbarkeit entwertet ihren Strom. Kein Abnehmer bezahlt einen guten Preis für etwas, von dem er nicht weiß, ob er es nachher auch bekommt. Um dieses Dilemma zu lösen, bräuchte es große Stromspeicher oder Reservekraftwerke, die einspringen, wenn es an Wind und Sonnenschein fehlt, um den zugesagten Strom garantiert liefen zu können.

Bezahlbare Stromspeicher gibt es aber nicht. Das Vorhalten einer Stromreserve in Akkus ist weit teurer, als den Strom gleich neu zu produzieren. Solange es an einer bezahlbaren Speichertechnologie mangelt, können Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen kein konventionelles Kraftwerk ersetzen.

Die Brennstoff Kohle kostet kaum was

Stehen Wind und Sonne zur Verfügung, produzieren die fossilen Kraftwerke weniger Strom und verbrauchen auch weniger Brennstoffe. Kann diese Brennstoffersparnis die Kosten der Wind- und Solarkraft eines Tages kompensieren? Die Antwort ist simpel, wenn einem bewusst ist, wie billig der Brennstoff Kohle ist. Sie macht nur einen kleinen Bruchteil der Stromerzeugungskosten eines Kohlekraftwerkes aus. Den Großteil der Kosten verursachen die Anschaffungs- und Instandhaltungskosten des Kraftwerkes. Kostet die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom aus einem Braunkohlekraftwerk nur rund 3 Eurocent, heißt das, dass der Brennstoff nur einen Teil von diesen 3 Cent aus macht, etwa 0,5 Cent. Berücksichtigt man, dass nur etwa 40% unseres Stroms aus Braunkohle stammen, dann kostet die mit 0,2ct/kWh nicht mal ein Hundertstel (1/100) des aktuellen Strompreises von knapp 30 ct/kWh. Müssten die Braunkohlekraftwerke fast keinen Strom mehr liefern, aber alle weiterhin als Schattenkraftwerke dienen, würde der reduzierte Kohleverbrauch den Strompreis um maximal 1% reduzieren.

Unstete Stromquellen verteuern auch den Strom aus fossilen Kraftwerken

Mehr Wind- und Sonnenstrom zwingt die regelbaren Kraftwerke häufiger dazu, ihre Stromproduktion zu drosseln oder gar einzustellen, sodass ein zunehmender Anteil der fossilen Kraftwerke mehr und mehr zu reinen Schattenkraftwerken wird, die nur noch dann Strom produzieren, wenn es weder Wind noch Sonnenschein gibt. Sie verbrauchen dann zwar keinen Brennstoff mehr. Aber die teuren Anlagenkosten bleiben erhalten, weil die Kraftwerke weiterhin auf Abruf bereit stehen müssen. Die Anlagenkosten des fossilen Kraftwerksparks verteilen sich dann auf eine geringere Stromproduktion.

Einfluss der Auslastung auf die Erzeugungskosten

Weil der Brennstoff Kohle so wenig kostet, kann ein Kohlekraftwerk seine Kosten kaum reduzieren, wenn es weniger läuft. Die Anlage selbst verursacht hier die Kosten, egal wie viel Strom sie über das Jahr liefert. Diese fixen Kraftwerkskosten verteilen sich auf die produzierte Strommenge. Entsprechend teurer wird jede produzierte Kilowattstunde Strom, je seltener das Kraftwerk läuft, wie die folgende Grafik zeigt:

Bild 1: Die Kraftwerkskosten verteilen sich auf die produzierte Strommenge (= das Produkt aus Laufzeit und Stromkosten/kWh bleibt gleich). Eine geringere Laufzeit verringert nur die Brennstoffkosten.

Bild 1: Die Kraftwerkskosten verteilen sich auf die produzierte Strommenge (= das Produkt aus Laufzeit und Stromkosten/kWh bleibt gleich). Eine geringere Laufzeit verringert nur die Brennstoffkosten.

Gehen wir davon aus, dass ein Kraftwerk zu 90% läuft und dabei Stromerzeugungskosten (ohne Brennstoffkosten, braune Fläche) von 3,33ct/kWh verursacht (violette Fläche im Bild 1 oben). Würde dann die Situation für das Kraftwerk verändern, weil häufig Wind- und Sonnenstrom eingespeist wird, sodass es nur noch zu 30% ausgelastet wäre (türkis gestreifte Fläche), produziert das Kraftwerk entsprechend weniger Strom. Weil sich die Kosten nun auf nur noch 30% statt 90% verteilen, steigen die Kosten pro Kilowattstunde Strom auf 90%/30%*3,33ct/kWh=10,0ct/kWh. Hierauf kämen dann wieder die Brennstoffkosten (hellbraune Fläche im Diagramm), um die gesamten Stromerzeugungskosten zu erhalten.

Läuft das Kraftwerk seltener, würde aber wenigstens etwas Brennstoff eingespart (siehe hellbraune Flächen im Bild). Die Kohle verursacht aber nur etwa 10%-20% der gesamten Kosten eines Kohlekraftwerks. Der Rest der Kosten beruht auf Anschaffung und Instandhaltung des Kraftwerkes. Es gilt daher, das teure Kraftwerk lange zu erhalten. Und damit wären wir beim nächsten Problem: jedes Hoch- und Runter-Fahren eines Kohlekraftwerks schadet ihm. Braucht das Kraftwerk keinen Strom zu liefern, ist es womöglich billiger, es trotzdem weiter zu beheizen, statt es zwischenzeitlich abkühlen zu lassen. Gleichzeitig nimmt seine Effizienz ab, wenn es nicht unter Volllast läuft. Dadurch steigen auch die Brennstoffkosten je Kilowattstunde Strom bei niedrigerer Auslastung etwas an (daher habe ich den kurzen hellbraunen Balken über der türkisen Fläche etwas höher gezeichnet). Durch diese Problematik verringert sich übrigens das Potenzial der Brennstoffeinsparung. Läuft ein Kohlekraftwerk nur zur Hälfte, spart es trotzdem nur weit weniger als die Hälfte an Brennstoff ein.

Die Kosten der Schattenkraftwerke

Würde das obige Kohlekraftwerk nur noch sehr selten gebraucht, würden sich alle seine Kosten auf nur noch sehr wenig produzierten Strom verteilen. Entsprechend teuer würde sein Strom, wenn das Kraftwerk nur noch als Schattenkraftwerk fungiert und beispielsweise nur noch an dem einen oder anderen kalten Wintertag Strom liefern darf bzw, muss, wenn die Wind- und Sonnenkraft ausfällt. Das Problem der Schattenkraftwerke: die Fixkosten bleiben erhalten. Nur die Brennstoffkosten sind dort nicht mehr hoch. Der Brennstoff kostet aber sowieso nicht viel. Wie die Kostenkurve oben zeigt, gehen die Stromerzeugungskosten schnell ins Unermessliche, sobald die Auslastung sehr gering wird.

Rechenbeispiel:

Würde ein Kraftwerk nur noch alle zwei Wochen für zehn Stunden gebraucht, ist seine Auslastung wie folgt:

10 Stunden / ( 14 Tage * 24 Stunden/Tag ) = 3,0%

Lägen die reinen Fixkosten des Kraftwerks bei 3,33ct/kWh, wenn es zu 90% ausgelastet wäre (entsprechend Bild 1 oben), betragen die fixen Kraftwerkskosten, wenn sie auf eine Auslastung von nur 3% verteilt würden:

(90% * 3,33ct/kWh) / 3% = 99,9ct/kWh

Wind- und Sonnenkraftwerke sind auf Schattenkraftwerke angewiesen

Auch wenn wir noch so viele Wind- und Solaranlagen bauen, können wir damit kaum eines der regelbaren Kraftwerke ersetzen, denn wenn kein Wind und keine Sonne (eine laue Sommernacht), muss doch wieder der gesamte Strombedarf von den konventionellen Kraftwerken gedeckt werden, wie wenn kein einziges Wind- oder Solarkraftwerk vorhanden wäre. Diese Tatsache ist die große Krux für die Wind- und Solarkraft. Die Biomasse-Anlagen laufen dagegen stetig und können somit fossile Kraftwerke komplett ersetzen.

Ohne Schattenkraftwerke sind die unsteten Energien Wind und Sonne wertlos. Sie sind auf Schattenkraftwerke angewiesen. Das EEG nimmt aber über das Vorrangprinzip den konventionellen Kraftwerken die Geschäftsgrundlage. Sind sie nicht mehr rentabel, wenn sie nur noch selten Strom liefern dürfen. Wollte man Wind- und Solarkraft weiter ausbauen, muss dieser Fehler im Gesetz korrigiert werden. Werden die Fixkosten der konventionellen Kraftwerke, die nur noch als Schattenkraftwerke fungieren, nicht von denen übernommen, die auf sie angewiesen sind – Wind- und Solarkraft -, wird es keine Schattenkraftwerke geben. Ergo werden die Fixkosten der Schattenkraftwerke über kurz oder lang ebenfalls über das EEG – oder ein weiteres Gesetz – umverteilt. Im Ergebnis wird damit jede Kilowattstunde Strom aus Wind und Sonne um rund 2,5ct/kWh teurer. 

Weniger Brennstoffverbrauch führt zu höheren Strompreisen

Je mehr Solar- und Windkraft wir installieren, desto teurer wird nicht nur die EEG-Umlage. Zusätzlich verteuert sich gleichzeitig der konventionell erzeugte Strom, weil sich die Kosten für den konventionellen Anlagenpark auf eine geringere Stromproduktion verteilen. Daher führt zu dem Schluss, dass weniger Brennstoffverbrauch paradoxerweise zu steigenden Strompreisen bei den konventionellen Kraftwerken führt. Schuld daran ist nicht deren Technologie, sondern das Vorrangprinzip des EEG. Gäbe es dieses nicht, würde erst gar kein regenerativer Strom ins Netz gespeist da die konventionellen Kraftwerke den Strom viel billiger produzieren, zu einem Preis, zu dem es regenerativen Strom auf absehbare Zeit nicht geben wird.

Quellen:

etv Energieverlag GmbH: „Energiewirtschaftliche Tagesfragen 63.Jg. (2013) Heft 4„, Essen, 2013

IER der Universität Stuttgart: Stromerzeugungskosten im Vergleich. Stuttgart, 2008

Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und rationale Energieanwendung (Hrsg), A.Voß: Erzeugungskosten zur Bereitstellung elektrischer Energie von Kraftwerksoptionen 2015, Stuttgart, 2010

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