Was die Stromerzeugung kostet

Die Kosten für die Stromerzeugung machen zwar nur einen Teil unseres Strompreises aus, weil Netzgebühren und diverse Abgaben noch hinzu kommen. Die Kosten für die Erzeugung des Strom stehen jedoch im Zentrum der Debatte um die Energiewende. Daher ist ihre Kenntnis eine Grundlage, um über die Energiewende und ihre Kosten diskutieren zu können.

Stromerzeugungskosten der verschiedenen Kraftwerke

Das Bild unten stellt die Stromerzeugungskosten der verschiedenen Kraftwerke gegenüber (Quelle: Institut für Energiewirtschaft und rationale Energieanwendung, Uni Stuttgart), wenn das Kraftwerk neu gebaut werden müsste. Die Kosten der fossilen Kraftwerke sind hierbei aufgeschlüsselt nach Aufwand für die Anlage (Anlagenkosten, Finanzierung und Betrieb), den Brennstoff und die geforderten CO2-Zertifikate. Ergänzend zeigt das Diagramm im rechten Drittel, was uns die Stromerzeugung aus den bestehenden Erneuerbaren Energieanlagen (Bestand bis 2014) durchschnittlich kostet (Quelle: Die deutschen Netzbetreiber).

Bild 1: Stromerzeugungskosten der verschiedenen Kraftwerke bei 7500 Vollaststunden, außer Wind u. Sonne. (Quellen: Die deutschen Stromnetzbetreiber, Institut für Energiewirtschaft und rationale Energie der Uni Stuttgart sowie BDEW; detaillierte Quellenangaben siehe ganz unten)

Konventionelle Kraftwerke

Selbst wenn CO2-Zertifikate den Kohlestrom pro  Tonne erzeugtem Kohlendioxid um 20 Euro verteuern, liefern die Kohlekraftwerke den günstigsten Strom (wenn man die Kernenergie ganz außen vor lässt). Der Brennstoff Kohle ist schlichtweg extrem billig zu haben. Und er ist reichlich für tausende von Jahren vorhanden.

Die Stromerzeugung aus Erdgas verursacht im Vergleich zu den Kohlekraftwerken nur halb so viel CO2. Das spart CO2-Zertifikate. Zudem ist der Bau von Gaskraftwerken nicht so kostspielig wie der von Kohlekraftwerken. Dafür ist aber das Erdgas im Verhältnis zu Kohle sehr teuer, teurer als die gesamten Stromerzeugungskosten aus Kohle.

Den billigsten Strom liefern die Braunkohlekraftwerke: die Erzeugung einer Kilowattstunde kostet nur etwa 3 Cent (ohne CO2-Zertifikate). Nicht mal einen Cent kostet die Braunkohle je produzierter Kilowattstunde Strom (das Umweltbundesamt gibt die Brennstoffkosten mit etwa 0,7ct/kWh an, Quelle unten). Werden Abgaben von 20 Euro je Tonne CO2 fällig, wären alleine die CO2-Zertifikate mehr als doppelt so teuer wie der Brennstoff. Aber selbst dann ist der Strom aus Braunkohle für rund 5 ct/kWh zu haben. Aktuell kosten die Zertifikate aber nur etwa ein Viertel, also nur 0,5ct/kWh. Die Grafik kalkuliert ihn mit 2ct/kWh und so mit dem 4-fachen Preis, also mit etwa 20€ pro Tonne CO2).

Für die Steinkohle muss im Vergleich zur Braunkohle rund das 2- bis 3fache ausgegeben werden, was aber dann etwa 2ct/kWh sind. Weil die Steinkohle dafür weniger CO2 freisetzt, fallen die Aufwendungen für die CO2-Zertifikate günstiger aus. Insgesamt ist der Strom aus Steinkohle am Ende aber dennoch etwas teurer als der aus Braunkohle.

Regenerative Stromerzeugungsanlagen

Für die regenerativen Energien stellt die Grafik zusätzlich die Stromerzeugungskosten das, wie sie für alle bis Ende 2014 erbauten Anlagen im Durchschnitt anfallen (blaugrüne Balken). In grüner Farbe zeigt die Grafik in der Mitte die Kosten für die Stromerzeugung für neue regenerative Anlagen („Neuanlage ab 2015“), wie sie aufgrund der aktuellen EEG-Sätzen zu erwarten sind.

Was uns der regenerative Strom in der Erzeugung kostet, ist über die fixen, den Betreibern der regenerativen Anlagen garantieren Vergütungssätze eindeutig festgelegt. Es gibt zwar neuerdings zusätzlich eine wahlweise Vergütung nach der sogenannten „Direktvermarktung“, wonach niedrigere Vergütungen gezahlt werden. Doch dann kassiert der Betreiber nebern der Vermarktungsprämie auch den Verkaufserlös. Im Endeffekt ist die Vergütung nach dem Modell der Direktvermarktung bisher aber etwas höher als bei Wahl des festen Vergütungssatzes. Die Preisunterschiede sind aber gering. Daher reicht es, wenn wir uns an den Sätzen der Festvergütung orientieren.

Die Preise an der Leipziger Strombörse spielen übrigens keine Rolle für die Kosten des regenerativen Stroms; sie bestimmen lediglich, welcher Anteil der Kosten für den erneuerbaren Strom über den Einkaufspreis der Versorger und welcher Rest über die EEG-Umlage an uns weiter gegeben und berechnet wird. Letztlich zahlen wir die gesamten Erzeugungskosten so oder so.

Schattenkraftwerke verteuern den regenerativen Strom

Weil sich Strom nicht bezahlbar speichern lässt, muss er erzeugt werden, wenn er gebraucht wird. Ansonsten ist er wertlos, weil sich seine Speicherung nicht lohnt. Für den unsteten Strom aus Wind und Sonne fallen daher weitere Kosten an, da beide Energiequellen von der Laune des Wetters abhängig sind.

Bild 2: Stromerzeugungskosten der verschiedenen Kraftwerke, mit Berücksichtigung der Kosten für Schattenkraftwerke. (Quellen: Die deutschen Stromnetzbetreiber, Institut für Energiewirtschaft und rationale Energie der Uni Stuttgart sowie BDEW; detaillierte Quellenangaben siehe ganz unten)

Daher muss man für eine korrekte Kostenermittlung dem Strom aus den unsteten Stromquellen auch die Kosten zurechnen, die anfallen, um die Abhängigkeit vom Wetter zu kompensieren. Weil Stromspeicher auf absehbare Zeit unbezahlbar sind, braucht es regelbare Kraftwerke im Hintergrund – sogenannte Schattenkraftwerke -, die einspringen, wenn es an Wind und Sonnenschein fehlt.  Schattenkraftwerke sind aktuell die mit Abstand günstigste Lösung, die Unstetigkeit von Wind und Sonne zu kompensieren.

Als Schattenkraftwerke können nur regelbare Kraftwerke, also fossile Kraftwerke fungieren. Hierfür empfehlen sich eigentlich Gaskraftwerke, weil sie in der Anschaffung am wenigsten kosten. Dafür ist zwar ihr Brennstoff, das Erdgas, ziemlich teuer. Sofern sie aber nur selten Strom liefern, spielt der Brennstoffpreis nur eine nachrangige Rolle.

Problem aber: das Vorrangprinzip des EEG erlaubt es den regenerativen Kraftwerken, ihren Strom jederzeit ins Netz zu speisen. Liefern die regenerativen Anlagen Strom ins Netz, müssen die regelbaren, fossilen Kraftwerke ihre Stromerzeugung drosseln. Mit dem weiteren Ausbau der regenerativen Stromerzeugung aus Wind und Sonne werden so die konventionellen Kraftwerke immer mehr zu Schattenkraftwerken degradiert. Dadurch wird der Strom aus den konventionellen Kraftwerken teurer, weil sich deren Kosten auf weniger produzierten Strom verteilen. Verursacher dieser Kostensteigerung sind aber alleine die unsteten Energieanlagen über das Vorrangprinzip des EEG.

Auch wenn die Betreiber der regenerativen Anlagen für den Schaden bei den regelbaren Kraftwerken aufgrund des Vorrangprinzips nicht aufkommen müssen, sind diese Kosten an der Stelle zu berechnen, wo sie verursacht werden.

Kalkulation der Kosten für die Schattenkraftwerke

Erzeugt ein konventionelles Kraftwerk keinen Strom, verbraucht es keinen Brennstoff und benötigt auch keine CO2-Zertifikate. Es fallen dann lediglich die fixen Kraftwerkskosten an. Diese verändern sich kaum, egal wie viel Strom das Kraftwerk erzeugt. Gäbe es keine unsteten, regenerativen Stromerzeugungsanlagen, würden die regelbaren Kraftwerke zwar auch nicht stetig unter Vollast laufen, weil auch der Strombedarf schwankt. Aber sie hätten eine ordentliche Auslastung zwischen 60% und 90%. Ihre Fixkosten würden sich auf diese Menge Strom verteilen. Würde unser gesamter Strom zu etwa 20% aus Gaskraftwerken und je 40% Stein- und Braunkohlekraftwerken erzeugt, ergäben sich Fixkosten von etwa 2,5 Cent je erzeugter Kilowattstunde Strom.

Würden im Gegensatz dazu nun unstete, regenerative Anlagen die gesamte Stromproduktion übernehmen, könnten die Schattenkraftwerke gar keinen Strom liefern. Ihre Fixkosten wären aber die gleichen, wie wenn sie allen Strom erzeugt hätten. Verteilen wir die Fixkosten wieder auf den gesamten Strom, hätten wir also wieder genau 2,5 Cent je erzeugter Kilowattstunde – nur mit dem Unterschied, dass der Strom von den regenerativen Anlagen erzeugt wurde. Die regelbaren Kraftwerke hätten nur noch die Funktion reiner Schattenkraftwerk, die benötigt werden, aber womöglich gar keinen Strom liefern. Die korrekte Kalkulation ist also die, nach der die Fixkosten der Schattenkraftwerke auch auf die Stromproduktion der unsteten Kraftwerke verteilt werden, für die sie fungieren müssen. Mehr zur Ermittlung der Kosten für die Schattenkraftwerke in dieser Erläuterung.

Kostensituation wenn die installierte Leistung sehr hoch ist

Schon jetzt erreicht die installierte Leistung der Wind- und Photovoltaik-Anlagen in etwa die Leistung des Strombedarfs. Trotzdem lieferten sie 2014 zusammen nur etwa 16% des Stroms weil sie nur unter optimalen Wetterbedingungen ihre maximale Leistung erreichen. Photovoltaik-Anlagen erzeugen bei uns durchschnittlich etwa 9% der installierten Leistung, die Windkraftwerke an Land rund 16%. Sollen sie noch mehr zur Stromversorgung beitragen, muss ihre installierte Leistung den Strombedarf übersteigen. Dann erzeugen die  Wind- und Solaranlagen aber unter optimalen Wetterbedingungen mehr Strom, als gebraucht wird. Kann der zusätzliche Strom nicht genutzt werden, muss ein Teil der Anlagen abgeschaltet werden.

Solange solche Abschaltungen von Windkraft- oder Solaranlagen nur selten vorkommen, wäre es nicht weiter schlimm. Werden dann aber weitere Anlagen hinzu gebaut, überschreiten sie schon bei weniger optimalen Bedingungen den Strombedarf. Dann werden die Abschaltungen häufiger und es geht entsprechend mehr Strom verloren. Der nicht gelieferte Strom muss aber dennoch genauso bezahlt werden. Entsprechend teurer wird dann der Strom aus Wind und Sonne, je mehr Strom bezahlt werden muss, als genutzt werden kann.

Stromerzeugungskosten mit Speicher

Bild 3: Entwicklung der Kosten von Windstrom, wenn die installierte Leistung so hoch ist, dass ein Teil des Stroms nicht genutzt werden kann bzw. was er nach Speicherung kosten würde

Es würde sich natürlich anbieten, den verlorenen Strom zu speichern. Leider ist das Speichern von Strom aber so teuer, dass sich das einfach nicht lohnt. Die Speicherverluste und vor allem die Speicher selbst verursachen so enorme Speicherkosten (wohl weit über 10ct/kWh), dass es auf absehbare Zeit schlichtweg keinen Sinn macht, regenerativen Strom auch noch zu speichern.

Somit kann überschüssiger Strom vorerst kaum genutzt. werden. Will man die Stromgewinnung aus Wind und Sonne dennoch weiter ausbauen, muss man die Verluste aus Abschaltungen einkalkulieren, siehe Bild 3.

Der Strom aus Windkraftanlagen an Land wird in 2015 mit rund 9,1ct/kWh vergütet. Würde die Windkraft soweit ausgebaut, dass 20% des Windstroms aufgrund zu hoher Einspeiseleistung bei starkem Wind verloren geht, würde der Windstrom schon 11,4 Cent je genutzter Kilowattstunde Strom kosten. Bei 50% Verlust würde sich der Preis auf 18,2ct/kWh verdoppeln. Aufgrund dieser Problematik, wäre ein Vollversorgung mit den unsteten Energiequellen von Wind und Sonne schlichtweg unbezahlbar.

Quellen:

Umweltbundesamt (Hrsg.): Daten und Fakten zu Braun- und Steinkohlen, Dessau-Roßlau, August 2014: http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/hgp_braunkohle_korrigiert_final_30.10.2014.pdf

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

Die deutschen Netzbetreiber 50hertz, Amperion, Tennet, Transnet BW: Prognose der EEG-Umlage 2015 nach AusglchMechV, 15.10.2014

BDEW: Erneuerbare Energien und das EEG: Zahlen, Fakten, Grafiken (2014). Berlin, 02/2014: https://www.bdew.de/internet.nsf/id/bdew-publikation-erneuerbare-energien-und-das-eeg-zahlen-fakten-grafiken-2014-de/$file/Energie-Info_Erneuerbare%20Energien%20und%20das%20EEG%202014_korr%2027.02.2014_final.pdf

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