Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien

Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien
© Fraunhofer ISE
Abbildung 1: Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien und konventionelle Kraftwerke an Standorten in Deutschland im Jahr 2018. Der Wert unter der Technologie bezieht sich bei PV auf die solare Einstrahlung (GHI) in kWh/(m²a), bei den anderen Technologien gibt sie die Volllaststundenanzahl der Anlage pro Jahr an. Spezifische Anlagenkosten sind mit einem minimalen und einem maximalen Wert je Technologie berücksichtigt.
ernkurvenbasierte Prognose von Stromgestehungskosten
© Fraunhofer ISE
Abbildung 2: Lernkurvenbasierte Prognose von Stromgestehungskosten erneuerbarer Energien und konventioneller Kraftwerke in Deutschland bis 2035. Berechnungsparameter in Tabelle 1 bis 6. Der LCOE-Wert pro Bezugsjahr bezieht sich jeweils auf eine Neuanlage im Bezugsjahr.

In der vorliegenden Studie werden die Stromgestehungskosten erneuerbarer Energien für das Jahr 2018 untersucht und deren weitere Kostenentwicklung auf Basis von technologiespezifischen Lernraten (LR) und Marktszenarien bis zum Jahr 2035 prognostiziert.

Der Fokus liegt auf den Stromgestehungskosten von Photovoltaik (PV), Windenergie- (WEA) und Biogasanlagen in Deutschland. Als Referenz werden darüber hinaus auch die Entwicklung der Stromgestehungskosten für neu errichtete konventionelle Kraftwerke (Braunkohle, Steinkohle, Gas- und Dampfturbinenkraftwerke (GuD), Gasturbine) untersucht. Abbildung 1 zeigt die berechneten Stromgestehungskosten für erneuerbare und fossile Kraftwerke, die in 2018 errichtet werden.

PV-Anlagen erzielen je nach Anlagentyp und Einstrahlung (950 bis 1300 kWh/m²a Globalstrahlung in Deutschland) Stromgestehungskosten zwischen 3,71 und 11,54 €Cent/kWh ohne Mehrwertsteuer. Die spezifischen Anlagenkosten liegen heute im Bereich von 600 bis 1400 EUR/kWp und sind in erster Linie abhängig von dem Anlagentyp. Die Studie unterscheidet zwischen kleinen PV-Dachanlagen, großen PV-Dachanlagen und PV-Freiflächenanlagen. Die Stromgestehungskosten für alle PV-Anlagentypen zeigen weiterhin einen fallenden Trend auf. Die Spanne zu den durchschnittlichen Endkundenstrompreisen von 29,23 €Cent/kWh (inklusive Mehrwertsteuer) steigt weiter (BDEW 2017).

Die Stromgestehungskosten von Onshore-WEA (spezifische Anlagenkosten von 1500 bis 2000 EUR/kW) liegen im Jahr 2018 zwischen 3,99 und 8,23 €Cent/kWh. Damit sind PVAnlagen und Onshore-WEA sowohl unter den erneuerbaren Energien als auch den fossilen Kraftwerken im Mittel die kostengünstigsten Technologien in Deutschland. An guten Onshore-Windstandorten produzieren WEA Strom zu geringeren Kosten als neue Kohle- oder GuD-Kraftwerke. Trotz höherer durchschnittlicher Volllaststunden von bis zu 4500 Stunden jährlich verzeichnen Offshore-WEA mit knapp 7,49 bis 13,79 €Cent/kWh deutlich höhere Stromgestehungskosten als Onshore-WEA. Ursachen sind höhere Anlagenkosten und teurere Installationskosten sowie höhere Betriebs- und Finanzierungskosten der Offshore-Anlagen (spezifische Anlagenkostenvon 3100 bis 4700 EUR/kW).

Die Stromgestehungskosten von Biogasanlagen (spezifische Anlagenkosten zwischen 2000 und 4000 EUR/kW) liegen zwischen 10,14 €Cent/kWh (7000 Volllaststunden) und 14,74 €Cent/kWh (5000 Volllaststunden). Eine Wärmeauskopplung wurde bei der Berechnung nicht berücksichtigt.

Abhängig von den angenommenen Volllaststunden und CO2-Zertifikatspreisen liegen die Stromgestehungskosten von Braunkohle bei 4,59 bis 7,98 €Cent/kWh, von Steinkohle bei 6,27 bis 9,86 €Cent/kWh und von GuD-Kraftwerken bei 7,78 bis 9,96 €Cent/kWh. Die Bandbreite der Kosten ist bedingt durch die große Variation der Volllaststunden: Da sich die Volllaststunden aus variablen Grenzkosten des Einzelkraftwerks ergeben, sind sie abhängig von der Prognose der Brennstoff- und CO2- Zertifikatspreise, der Entwicklung der erneuerbaren Stromeinspeisung und der Zusammensetzung des Kraftwerksparks.

Die Stromgestehungskosten von Strom aus PV-Heimspeichern betragen im Jahr 2018 16,34 bis 47,34 €Cent/kWh. In der Berechnung sind sowohl die Kosten für die Stromerzeugung durch PV-Anlagen als auch die Speicherkosten berücksichtigt. Die große Variation ergibt sich durch eine große Bandbreite bei den Investitionskosten von PV-Batteriespeichern sowie durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Speichergrößen und deren Potenzial, die Eigenverbrauchsquote zu erhöhen.

Prognose der Stromgestehungskosten in Deutschland bis 2035

Abbildung 2 zeigt das Ergebnis der Berechnungen für die weitere Entwicklung der Stromgestehungskosten in Deutschland bis zum Jahr 2035. Die dargestellten Kostenbänder spiegeln dabei die bestehende Bandbreite der Berechnungsparameter wider (z.B. Anlagenpreise, Sonneneinstrahlung, Windangebot, Zahl der Volllaststunden, Kosten der CO2-Emissionszertifikate etc.), die in Tabellen 1 bis 6 eingesehen werden können. Beispielhaft soll diese Methodik für das Photovoltaik-Kostenband erläutert werden: Das obere Limit der Stromgestehungskosten ergibt sich aus der Kombination einer PV-Anlage mit hohem Anschaffungspreis an einem Standort mit niedriger Sonneneinstrahlung (z.B. Norddeutschland). Umgekehrt wird das untere Limit durch die günstigsten verfügbaren Anlagen an Standorten mit hoher Einstrahlung in Süddeutschland definiert. Analog wird dieses Verfahren mit den entsprechenden Bezugsgrößen auch auf Wind- und Biogasanlagen sowie auf die konventionellen Kraftwerke angewandt. Die marktüblichen Finanzierungskosten und Risikoaufschläge werden detailliert und technologiespezifisch in der Berechnung der Stromgestehungskosten berücksichtigt. Dies ermöglicht einen realistischen Vergleich von Kraftwerksstandorten, Technologierisiken und Kostenentwicklungen. Die Höhe der Finanzierungskosten hat einen erheblichen Einfluss auf die Stromgestehungskosten und die Wettbewerbsfähigkeit einer Technologie. In dieser Studie werden alle Kosten und Diskontierungssätze mit realen Werten (Bezugsjahr 2018) berechnet. Die spezifischen Investitionen in 2018 wurden durch Marktrecherchen und Kostenstudien ermittelt.

Für PV-Anlagen wird eine LR von 15% angenommen. Die Stromgestehungskosten für PV-Anlagen sinken ab 2030 unter den Wert von 4,70 (Dachanlagen) beziehungsweise 2,41 €Cent/kWh (Freiflächenanlagen). Ab 2030 erzeugen sogar kleine PV-Dachanlagen in Süddeutschland Strom günstiger als ebenfalls in 2030 neu errichtete Steinkohle- oder GuD-Kraftwerke. Die spezifischen Anlagenkosten von PV liegen im Jahr 2035 bei 350 bis 815 EUR/kWp. PV-Freiflächenanlagen in Süddeutschland werden die durchschnittlichen Stromgestehungskosten aller fossilen Kraftwerke bis zum Jahr 2035 deutlich unterbieten.

Die Stromgestehungskosten von Onshore-WEA liegen bereits heute auf dem Niveau der Stromgestehungskosten von Braunkohlekraftwerken und liegen teilweise unter den Stromgestehungskosten von Steinkohle- und GuD-Kraftwerken. Für den zukünftigen Trend wird mit einer LR von 5% gerechnet. Verbesserungen werden hauptsächlich in einer höheren Volllaststundenzahl und der Erschließung von neuen Standorten mit speziellen Schwachwindturbinen erwartet. Durch die zu erwartende Kostensteigerung bei fossilen Kraftwerken wird sich die Wettbewerbsfähigkeit von Onshore-WEA dennoch weiter verbessern, so dass die Stromgestehungskosten an windreichen Standorten im Jahr 2035 mit 3.49 bis 7.09 €Cent/kWh deutlich unter den Werten für alle fossilen Kraftwerke liegen werden.

Offshore-WEA haben verglichen mit Onshore-WEA noch ein starkes Kostenreduktionspotenzial. Bis 2035 werden die Stromgestehungskosten je nach Standort und Windangebot auf Werte zwischen 5,67 und 10,07 €Cent/kWh absinken.

Da bei Biogasanlagen mit geringen Kostensenkungen gerechnet wird, sind für Biogas keine LR hinterlegt. Dies führt zu konstanten Stromgestehungskosten bis 2035 (10,14 bis 14,74 €Cent/kWh ohne die Erträge aus Wärmeerzeugung).