Fortschritte bei den Stromerzeugungskosten
Die Neuauflage der Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE beleuchtet die Entwicklung der Stromerzeugungskosten unterschiedlicher Kraftwerksarten. Die Untersuchung zeigt eindrucksvoll, dass Photovoltaikanlagen, insbesondere in Verbindung mit Batteriespeichern, inzwischen deutlich kostengünstiger Strom produzieren als Kohle- und Gaskraftwerke. Das Fraunhofer ISE führt seit 2010 regelmäßig Berechnungen zu den sogenannten Stromgestehungskosten – also den durchschnittlichen Erzeugungskosten pro Kilowattstunde Strom – in Deutschland durch.
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Die aktuelle Analyse umfasst erstmals auch die Kosten für Agri-Photovoltaikanlagen, Wasserstoffkraftwerke und neue Kernkraftwerke. Neben dem aktuellen Stand für 2024 geben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch eine Prognose für die Kostenentwicklung bis zum Jahr 2045 ab.
Kosteneffizienz von Photovoltaik- und Windenergieanlagen
Photovoltaik-Freiflächenanlagen und Onshore-Windenergieanlagen erweisen sich laut der Fraunhofer-Studie als die kostengünstigsten Technologien zur Stromerzeugung in Deutschland. Die Berechnungen zeigen, dass die Stromgestehungskosten für diese Anlagen zwischen 4,1 und 9,2 Cent pro Kilowattstunde liegen.
Diese Werte sind nicht nur im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien niedrig, sondern auch im Vergleich zu allen anderen Kraftwerkstypen.
Variabilität der Kosten für PV-Batteriesysteme
Die Analyse der Stromgestehungskosten für PV-Batteriesysteme in Deutschland zeigt eine erhebliche Bandbreite von 6,0 bis 22,5 Cent pro Kilowattstunde. Diese breite Spanne resultiert aus den hohen Kostenunterschieden bei Batteriesystemen, die zwischen 400 und 1000 Euro pro Kilowattstunde variieren, sowie aus den Kostenunterschieden bei den Photovoltaikanlagen selbst und der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung an den jeweiligen Standorten.
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„Diese Berechnungen zeigen, dass die in Deutschland gerade anlaufenden Großprojekte mit einer Kombination aus PV-Freiflächenanlage, Windpark und stationären Batteriespeichern gute Investitionen sind“, erklärt Dr. Christoph Kost, Abteilungsleiter für Energiesystemanalyse am Fraunhofer ISE und Hauptautor der Studie. „Durch die Kombination können hier beispielsweise Netzkapazitäten besser ausgenutzt werden.“
Langfristige Kostenprognose für erneuerbare Energien bis 2045
Das Studienteam des Fraunhofer ISE berücksichtigt bei seinen Berechnungen die Kostenentwicklungen für den Bau und den Betrieb der verschiedenen Kraftwerkstechnologien bis zum Jahr 2045. Prognosen zufolge werden die Stromgestehungskosten für kleine PV-Dachanlagen im Jahr 2045 zwischen 4,9 und 10,4 Cent pro Kilowattstunde liegen. Für PV-Freiflächenanlagen werden Kosten zwischen 3,1 und 5,0 Cent pro Kilowattstunde erwartet.
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Dr. Verena Fluri, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ISE und Mitautorin der Studie, erklärt: „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.“
Kostensenkungen bei Windenergieanlagen
Windenergieanlagen, die im Jahr 2045 neu gebaut werden, könnten Onshore zu Stromgestehungskosten von 3,7 bis 7,9 Cent pro Kilowattstunde Strom produzieren. Offshore-Windkraftanlagen zeigen ebenfalls ein starkes Potenzial zur Kostenreduktion. Das Forschungsteam erwartet diese Preisverbesserungen vor allem dank einer höheren Volllaststundenzahl und größerer Anlagen.
Flexible Kraftwerke: Notwendigkeit und höhere Kosten
In einem klimaneutralen Energiesystem, das stark auf erneuerbare Energien setzt, sind neben Batteriespeichern auch flexibel regelbare Kraftwerke als Backup erforderlich. Einen Teil der benötigten Leistung können perspektivisch Biogas- und Biomassekraftwerke bereitstellen.
In der Studie wurden die Stromgestehungskosten dieser flexiblen Kraftwerke unter Berücksichtigung mittlerer bis niedriger Volllaststunden berechnet. Für Biogas liegen die Stromgestehungskosten zwischen 20,2 und 32,5 Cent pro Kilowattstunde. Anlagen mit fester Biomasse weisen deutlich niedrigere Kosten von 11,5 bis 23,5 Cent pro Kilowattstunde auf.
Kostenanalyse für wasserstoffbetriebene Kraftwerke
Ein im Jahr 2030 gebautes wasserstoffbetriebenes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk könnte laut Studie Stromgestehungskosten von 23,6 bis 43,3 Cent pro Kilowattstunde im hochflexiblen Betrieb haben. Diese flexiblen Technologien sind kostenintensiver als erneuerbare Energien, da CO₂-Kosten und die Beschaffung von Wasserstoff die Hauptkostentreiber sind.
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Paul Müller, Wissenschaftler am Fraunhofer ISE und verantwortlich für diesen Teil der Studie, betont: „Wir benötigen sie als wichtige Ergänzung. Allerdings wird ihr Betrieb auf das Nötigste beschränkt sein.“ Müller hält 1000 bis 2000 Betriebsstunden im Jahr 2045 für realistisch.
Zusammenfassung und Ausblick
Die Neuauflage der Fraunhofer-Studie zeigt deutlich, dass die Stromerzeugungskosten für erneuerbare Energien weiterhin sinken werden, während die Kosten für fossile und wasserstoffbetriebene Kraftwerke höher bleiben. Photovoltaik- und Windenergieanlagen erweisen sich als besonders kosteneffizient, insbesondere im Vergleich zu Kohle- und Gaskraftwerken. Die Einführung von Agri-Photovoltaik, neuen Kernkraftwerken und wasserstoffbetriebenen Kraftwerken erweitert die Palette der analysierten Technologien und bietet einen umfassenden Überblick über die zukünftige Energieerzeugungslandschaft in Deutschland. Für die Energiewende mit erneuerbaren Energien nutzen zusätzlich auch Elektrofahrzeuge mit Ihren grossen Energiespeichern.
Mit Blick auf die zukünftige Entwicklung bis 2045 sind flexible Kraftwerke weiterhin notwendig, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Allerdings werden diese aufgrund höherer Betriebskosten und der Herausforderung der Wasserstoffbeschaffung nur begrenzt eingesetzt. Die kontinuierliche Verbesserung und Kostensenkung bei erneuerbaren Energien, unterstützt durch technologische Fortschritte und groß angelegte Investitionen, sind entscheidend für die Transformation zu einem klimaneutralen Energiesystem.
Quelle: PM Fraunhofer ISE
