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Stromerzeugungskosten von Kraftwerken: Fraunhofer ISE stellt neue Studie 2024 vor und zeigt Ausblick auf das Jahr 2045

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Freiburg – Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat die aktuellen Kosten für die Stromerzeugung aus verschiedenen Kraftwerkstypen untersucht. Die Neuauflage 2024 beinhaltet zum ersten Mal auch die Stromgestehungskosten für Agri-Photovoltaik, Wasserstoffkraftwerke und neue Kernkraftwerke. Zudem geben die Forschenden eine Prognose zur Entwicklung der Stromerzeugungskosten bis 2045 ab.

Seit 2010 untersucht das Fraunhofer ISE in regelmäßigen Abständen die Stromgestehungskosten – also die durchschnittlichen Erzeugungskosten pro Kilowattstunde Strom – für Deutschland. Nach der aktuellen Analyse sind PV-Freiflächenanlagen und Onshore-Windkraftanlagen nicht nur die günstigsten Technologien unter den erneuerbaren Energien, sondern auch unter allen Kraftwerksarten.

Stromgestehungskosten: Großprojekte mit PV-Freiflächenanlagen und Onshore-Windkraftanlagen am günstigsten
Die Stromgestehungskosten von Onshore-Windenergieanlagen (WEA) liegen im Jahr 2024 zwischen 4,3 und 9,2 €Cent/kWh, basierend auf spezifischen Anlagenkosten von 1300 bis 1900 Euro/kW. Offshore-Windkraftanlagen kommen bei bis zu 4.500 Vollaststunden auf Stromgestehungskosten zwischen 5,5 und 10,3 €Cent/kWh.

Die Kosten der Stromerzeugung von PV-Anlagen variieren laut Studie je nach Anlagentyp und Sonneneinstrahlung zwischen 4,1 und 14,4 €Cent/kWh, Agri-PV-Anlagen (0,5 - 2 MW Leistung) liegen zwischen 5,2 bis 8,7 €Cent/kWh in Süddeutschland und 7,1 oder 11,9 €Cent/kWh in Norddeutschland.

Im Ergebnis sind danach laut der ISE-Studie 2024 kombinierte Großprojekte, bestehend aus PV-Freiflächen und Onshore-Windenergieanlagen, mit Stromgestehungskosten von 4,1 bis 9,2 Cent pro kWh unter allen Kraftwerksarten die kostengünstigsten Technologien in Deutschland. Die Stromgestehungskosten für PV-Batteriesysteme variieren in der Analyse für Deutschland zwischen 6,0 und 22,5 Cent pro kWh. Die große Bandbreite ergibt sich aus den hohen Kostenunterschieden für Batteriesysteme (400 bis 1000 Euro pro kWh) in Kombination mit den Kostenunterschieden bei den PV-Anlagen und der unterschiedlich hohen Sonneneinstrahlung am Anlagenstandort, teilte das Fraunhofer ISE mit.

„Diese Berechnungen zeigen, dass die in Deutschland gerade anlaufenden Großprojekte mit einer Kombination aus PV-Freiflächenanlage, Windpark und stationären Batteriespeichern gute Investitionen sind“, sagt Dr. Christoph Kost, Abteilungsleiter für Energiesystemanalyse am Fraunhofer ISE und Hauptautor der Studie. „Durch die Kombination können hier beispielweise Netzkapazitäten besser ausgenutzt werden.“



CO2-Preise beeinflussen Stromgestehungskosten für neue Stein- und Braunkohlekraftwerke – Atomkraftwerke mit großer Spannweite
Die Stromgestehungskosten für potenziell neu zu errichtende Kohlekraftwerke (Stein- und Braunkohle) liegen laut der ISE-Studie 2024 aufgrund von steigenden CO2-Zertifikatspreisen über 15 €Cent/kWh. Für ein neues Braunkohlekraftwerk würden die Stromgestehungskosten heute zwischen 15,1 und 25,7 €Cent/kWh liegen. Die Stromgestehungskosten für große Steinkohlekraftwerke sind danach etwas höher, zwischen 17,3 und 29,3 €Cent/kWh. GuD-Kraftwerke weisen günstigere Stromgestehungskosten auf, zwischen 10,9 und 18,1 €Cent/kWh. Gasturbinenkraftwerke für den kurzfristigen flexiblen Einsatz haben Stromgestehungskosten zwischen 15,4 und 32,6 €Cent/kWh. Hier spielt laut ISE der CO2-Preis eine entscheidende Rolle.

Die Gestehungskosten von neu zu bauenden Kernkraftwerken ergeben sich zu 13,6 bis 49,0 €Cent/kWh. Die große Bandbreite der Kosten hängt in erster Linie mit den zugrunde gelegten Vollaststunden- und Investitionskostenintervallen zusammen und berücksichtigt, dass in einem Sytstem mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien die Stromgestehungskosten von Kernkraftwerken perspektivisch deutlich über denen von Erdgas- bzw. Wasserstoffkraftwerken liegen würden. Um eine komplementäre Betriebsweise aus Erneuerbaren Kraftwerken und Kernkraftwerken zu realisieren, wäre jedoch auch die technische Regelbarkeit der Kernkraft von großer Relevanz. Dies sei technisch nur bedingt umsetzbar.

Perspektive 2045: Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien fallen weiter
Die Forschenden haben für alle Kraftwerkstechnologien die Kostenentwicklungen für den Bau und den Betrieb der Anlagen bis 2045 berücksichtigt. Danach liegen im Jahr 2045 die Stromgestehungskosten bei kleinen PV-Dachanlagen zwischen 4,9 und 10,4 Cent pro kWh und zwischen 3,1 und 5,0 Cent pro kWh bei PV-Freiflächenanlagen.

„Selbst kleine PV-Batteriesysteme könnten dann Stromgestehungskosten zwischen 7 und 19 Cent pro kWh erreichen, vorausgesetzt die Preise für Batteriespeicher sinken auf die angenommenen 180 bis 700 Euro pro Kilowattstunde“, sagt Dr. Verena Fluri, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ISE und Mitautorin der Studie.

Back-up Kraftwerke: Flexible Kraftwerke mit deutlich höheren Stromgestehungskosten
Neben Batteriespeichern werden in Zukunft flexibel regelbare Kraftwerke als Back-up benötigt. Einen Teil der benötigten Kraftwerksleistung können perspektivisch Biogas- und Biomassekraftwerke decken. In der Studie sind die Stromgestehungskosten mit flexibler Fahrweise gerechnet worden, d.h. mit mittleren bis niedrigen Volllaststunden. Sie liegen für Biogas zwischen 20,2 und 32,5 Cent pro kWh. Bei Anlagen mit fester Biomasse liegen die Stromgestehungskosten mit Werten zwischen 11,5 und 23,5 Cent pro kWh deutlich darunter.

Für wasserstoffbetriebene Gas- und Dampfturbinenkraftwerke, die im Jahr 2030 gebaut werden, kommen die Forschenden auf Stromgestehungskosten von 23,6 - 43,3 Cent pro kWh im hochflexiblen Betrieb. Die Stromgestehungskosten der flexiblen Technologien liegen deutlich über den Kosten der Erneuerbaren Energien, da CO2-Kosten und die Beschaffung von Wasserstoff zentrale Kostentreiber sind.

„Wir benötigen sie als wichtige Ergänzung. Allerdings wird ihr Betrieb auf das Nötigste beschränkt sein“, erläutert Paul Müller, ebenfalls Wissenschaftler am Fraunhofer ISE und verantwortlich für diesen Teil der Studie. Er hält hier 1000 bis 2000 Betriebsstunden im Jahr 2045 für realistisch.

© IWR, 2024


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