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Im Fokus der Studiendatenbank stehen Veröffentlichungen, die sich mit dem notwendigen Umbau und der Steuerung des Energiesystems für eine erfolgreiche Energiewende insgesamt beschäftigen. Mehr zu den Kriterien, nach denen das Forschungsradar Studien aufnimmt …

 

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Die künftigen Kosten der Stromerzeugung

Herausgeber/Institute:

arrhenius

Datum:

April 2014

Autoren:

Sven Bode, Helmuth-M. Groscurth

Art der Veröffentlichung:

Kurzstudie

Auftraggeber/Förderer:

Germanwatch, Allianz Climate Solutions

Themenbereiche:

Ökonomie

Schlagwörter:

Strompreis, Energiepreise

Seitenzahl:

56

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Zielsetzung und Fragestellung

Die Studie untersucht mithilfe einer Szenarienanalyse für zwei unterschiedliche Kraftwerksparks die Kosten der Stromerzeugung im Jahr 2050. Im Szenario EE-80 stammt 80 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien, im Szenario K-42 nur 42 Prozent. Mehr als die Hälfte des Stroms wird also in Kraftwerken erzeugt, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden.
Ziel der Studie ist es zu ermitteln, ob die Kosten der Stromerzeugung durch eine Verlangsamung oder einen Stopp des Ausbaus der Erneuerbaren Energien stabilisiert oder gesenkt werden könnten. Hintergrund der Untersuchung ist die Debatte um die Kosten des Ausbaus der Erneuerbaren Energien im Stromsektor.

Zentrale Ergebnisse

Fortführung der Energiewende ökonomisch sinnvoll
Den Berechnungen zufolge ergeben sich langfristig sowohl in einem Kraftwerkspark mit einem Anteil von 80 Prozent Erneuerbaren Energien als auch bei einem von fossilen Brennstoffen dominierten Stromsystem ähnlich hohe Stromerzeugungskosten. Sie werden mit 33 bis 45 Milliarden Euro pro Jahr beziffert, was Stromgestehungskosten von 8 bis 11 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh) entspräche.
Ein hoher Anteil Erneuerbarer ...

Fortführung der Energiewende ökonomisch sinnvoll
Den Berechnungen zufolge ergeben sich langfristig sowohl in einem Kraftwerkspark mit einem Anteil von 80 Prozent Erneuerbaren Energien als auch bei einem von fossilen Brennstoffen dominierten Stromsystem ähnlich hohe Stromerzeugungskosten. Sie werden mit 33 bis 45 Milliarden Euro pro Jahr beziffert, was Stromgestehungskosten von 8 bis 11 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh) entspräche.
Ein hoher Anteil Erneuerbarer ...

Fortführung der Energiewende ökonomisch sinnvoll
Den Berechnungen zufolge ergeben sich langfristig sowohl in einem Kraftwerkspark mit einem Anteil von 80 Prozent Erneuerbaren Energien als auch bei einem von fossilen Brennstoffen dominierten Stromsystem ähnlich hohe Stromerzeugungskosten. Sie werden mit 33 bis 45 Milliarden Euro pro Jahr beziffert, was Stromgestehungskosten von 8 bis 11 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh) entspräche.
Ein hoher Anteil Erneuerbarer Energien sei im Hinblick auf die Stromerzeugungskosten in drei von vier Szenarien gleich teuer oder kostengünstiger als ein von fossilen Brennstoffen dominierter Kraftwerkspark. Nur im Falle niedriger Brennstoff- und niedriger CO2-Preise kehre sich das Verhältnis um. Dieses Szenario sei jedoch wiederum nur realistisch, wenn es weltweit zu einer Energiewende mit entsprechend geringer Nachfrage nach fossilen Brennstoffen und CO2-Zertifikaten komme.
Unter der Voraussetzung, dass an den Klimaschutzzielen festgehalten werde, sei der weitere Ausbau der Erneuerbaren Energien im Stromsektor daher sinnvoll. Die Kosten der Stromerzeugung in einem konventionellen Kraftwerkspark würden ähnlich hoch ausfallen. Dies gelte unabhängig von der Höhe des Stromverbrauchs, wobei der in der Studie unterstellte Stromverbrauch nur bei verstärkten Anstrengungen zur Steigerung der Energieeffizienz erreichbar sei.

Kostengünstiger Kraftwerkspark mit 80 Prozent Strom aus Erneuerbaren Energien
Der Studie zufolge ist folgende der untersuchten Kombinationen an Erzeugungskapazitäten, mit der sich ein Anteil von 80 Prozent Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung erreichen lässt, besonders kostengünstig:
• 60 Gigawatt (GW) Wind onshore,
• 25 GW Wind offshore,
• 50 GW Photovoltaik,
• 7,5 GW Biomasse (exogen gedeckelt)
• 5 GW Wasserkraft (exogen gedeckelt)
• 49 GW konventionelle Gaskraftwerke als Backup.

Erlöse aus Stromverkauf im Energy-Only-Markt nicht kostendeckendFür die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in Erneuerbare Energien wie auch für fossile Kraftwerke seien finanzielle Erlöse jenseits des Energy-Only-Markts erforderlich. In einem ausschließlich auf Energiemengen basierten Strommarkt („Energy-only Markt“) würden die Erlöse aus dem Stromverkauf weder in einem von fossilen Kraftwerken dominierten System noch einem Stromsystem mit hohen Anteilen Erneuerbarer Energien ausreichen, um die Erzeugungskosten zu decken. Hierfür seien zusätzliche Erlösströme notwendig.

Zentrale Annahmen und Thesen

Voraussetzung eines emissionsarmen Energiesystems bei Kernenergieausstieg
Die Analyse setzt voraus, dass die politischen Ziele Klimaschutz und Atomausstieg weiter verfolgt werden. Bei einer Verlangsamung bzw. bei einem Stopp des Ausbaus Erneuerbarer Energien ergäbe sich ein entsprechender Investitionsbedarf in neue fossile Kraftwerke. Für Bau und Betrieb dieser fossilen Kraftwerke würden Kosten anfallen, die anhand von Szenarien mit unterschiedlichen Preisen für fossile Brennstoffe und CO2-Ausstoß untersucht werden.

Betrachtung eines langfristigen Zielzustands und nicht der Umbauphase
Die ...

Voraussetzung eines emissionsarmen Energiesystems bei Kernenergieausstieg
Die Analyse setzt voraus, dass die politischen Ziele Klimaschutz und Atomausstieg weiter verfolgt werden. Bei einer Verlangsamung bzw. bei einem Stopp des Ausbaus Erneuerbarer Energien ergäbe sich ein entsprechender Investitionsbedarf in neue fossile Kraftwerke. Für Bau und Betrieb dieser fossilen Kraftwerke würden Kosten anfallen, die anhand von Szenarien mit unterschiedlichen Preisen für fossile Brennstoffe und CO2-Ausstoß untersucht werden.

Betrachtung eines langfristigen Zielzustands und nicht der Umbauphase
Die ...

Voraussetzung eines emissionsarmen Energiesystems bei Kernenergieausstieg
Die Analyse setzt voraus, dass die politischen Ziele Klimaschutz und Atomausstieg weiter verfolgt werden. Bei einer Verlangsamung bzw. bei einem Stopp des Ausbaus Erneuerbarer Energien ergäbe sich ein entsprechender Investitionsbedarf in neue fossile Kraftwerke. Für Bau und Betrieb dieser fossilen Kraftwerke würden Kosten anfallen, die anhand von Szenarien mit unterschiedlichen Preisen für fossile Brennstoffe und CO2-Ausstoß untersucht werden.

Betrachtung eines langfristigen Zielzustands und nicht der Umbauphase
Die Studie betrachtet nicht die Kosten der Transformation, sondern die jährlichen Kosten der Stromerzeugung im unterstellten Zielzustand. Im Wesentlichen setzen sich diese zusammen aus den auf die Nutzungsjahre umgelegten Investitionskosten für den gesamten Kraftwerkspark sowie den Kosten für die eingesetzten Brennstoffe und den CO2-Ausstoß bzw. dessen Vermeidung.
Kosten für Langzeit-Energiespeicher fallen in der Studie nicht an, da davon ausgegangen wird, dass diese erst ab höheren Anteilen Erneuerbarer Energien als 80 Prozent notwendig werden.

Brennstoff- und CO2-Preise
Die Autoren gehen davon aus, dass eine hohe Nachfrage nach fossilen Brennstoffen und CO2-Zertifikaten bei überwiegender Stromerzeugung in fossilen Kraftwerken entsprechend hohe Brennstoff- und CO2-Zertifikatspreise nach sich zieht. Die hiermit verbundenen Kosten fallen folglich wesentlich höher aus als in den Szenarien mit überwiegend erneuerbarer Stromerzeugung.
Die unterstellten Brennstoffpreise liegen je nach Szenario zwischen 12 und 24 Euro pro Megawattstunde (€/MWh) für Steinkohle, 1,5 bis 3 €/MWh für Braunkohle und 25 bis 50 €/MWh für Erdgas. Die niedrigen Werte entsprechen dabei dem von Prognos erwarteten Preisniveau für das Jahr 2015.
Der CO2-Preis wird einmal mit 50 Euro pro Tonne (€/t) im Jahr 2050 angenommen und einmal mit 100 €/t. Die im Vergleich zu heute um ein Vielfaches höheren CO2-Preise seien eine logische Konsequenz, wenn die Treibhausgasemissionen in einem von fossilen Brennstoffen geprägten Kraftwerkspark drastisch gesenkt werden sollen.

Sinkende Investitionskosten für Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen und geringer Stromverbrauch
In die Modellrechnungen gehen sinkende Kosten für die Investition in Windenergie- und Photovoltaikanlagen ein, so dass sich die den Berechnungen zugrunde liegenden Stromgestehungskosten für diese Erzeugungsoptionen auf 6-7 ct/kWh belaufen. In der Studie wird unterstellt, dass die Nutzung von Strom künftig wesentlich effizienter wird und der Netto-Strombedarf auf 400 Terawattstunden pro Jahr (TWh/a) sinkt.

Methodik

Die Autoren modellieren die Kosten der Stromerzeugung im Jahr 2050 für zwei unterschiedliche Kraftwerksparks: Im Szenario EE-80 stammt 80 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien, im Szenario K-42 stammt 42 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien. Hier wird mehr als die Hälfte des Stroms in Kohle- und Gaskraftwerken erzeugt. Dabei arbeiten die Autoren mit einem Fundamentalmodell, das die Stromversorgung eines Jahres mit einer zeitlichen Auflösung von einer Stunde simuliert. Die Modellrechnungen werden für mehrere Szenarien durchgeführt, in die jeweils unterschiedliche Annahmen zu CO2- ...

Die Autoren modellieren die Kosten der Stromerzeugung im Jahr 2050 für zwei unterschiedliche Kraftwerksparks: Im Szenario EE-80 stammt 80 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien, im Szenario K-42 stammt 42 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien. Hier wird mehr als die Hälfte des Stroms in Kohle- und Gaskraftwerken erzeugt. Dabei arbeiten die Autoren mit einem Fundamentalmodell, das die Stromversorgung eines Jahres mit einer zeitlichen Auflösung von einer Stunde simuliert. Die Modellrechnungen werden für mehrere Szenarien durchgeführt, in die jeweils unterschiedliche Annahmen zu CO2- ...

Die Autoren modellieren die Kosten der Stromerzeugung im Jahr 2050 für zwei unterschiedliche Kraftwerksparks: Im Szenario EE-80 stammt 80 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien, im Szenario K-42 stammt 42 Prozent des Stroms aus Erneuerbaren Energien. Hier wird mehr als die Hälfte des Stroms in Kohle- und Gaskraftwerken erzeugt. Dabei arbeiten die Autoren mit einem Fundamentalmodell, das die Stromversorgung eines Jahres mit einer zeitlichen Auflösung von einer Stunde simuliert. Die Modellrechnungen werden für mehrere Szenarien durchgeführt, in die jeweils unterschiedliche Annahmen zu CO2- und Brennstoffpreisen eingehen.
Untersucht wird jeweils der Zielzustand, der im Jahr 2050 erreicht sein könnte. Dies sei sinnvoll, da bis dahin in beiden Szenarien sämtliche Kapazitäten zur Stromerzeugung ausgetauscht werden müssten. Anderenfalls würde das Erneuerbare-Energien-Szenario mit seinem höheren Investitionsbedarf in der Phase des Umbaus der Stromversorgung (Transformation) benachteiligt. Hier käme es zu Verzerrungen aufgrund des Verhältnisses zwischen den Kosten bestehender abgeschriebener Kraftwerke und Neuanlagen.
Die Stromerzeugungskosten umfassen in erster Linie die über die Nutzungsjahre verteilten Investitionskosten, die Brennstoffkosten sowie die Kosten für den CO2-Ausstoß bzw. dessen Vermeidung. Der Netzausbau und die erst für Anteile von mehr als 80 Prozent der Erneuerbaren Energien notwendigen Langzeitspeicher werden nicht betrachtet.

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