Erneuerbare Brennstoffe

Nachwachsende Rohstoffe

Es gibt keine ausreichende Verfügbarkeit der Brennstoffe. Die Querschnittstechnologie der Energiespeicherung spielt daher eine Schlüsselrolle für den erfolgreichen weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien. Regenerative Energien, alles aus einer Hand! Die Ausweitung der erneuerbaren Energien ist ein Schlüssel zum erfolgreichen Umbau des Energiesystems und damit ein wichtiges Instrument für den Klimaschutz. Titel: Entwicklung erneuerbarer Energien in den Inselstaaten und Unterstützung des Global Renewable Energy Network for Islands (GREIN) Zurück zu den Beiträgen.

Konkurrenzfähigkeit der erneuerbaren Energieträger bei der Elektrizitätsversorgung

Die nachfolgenden Erläuterungen konzentrieren sich auf den grundlegend wettbewerbsorientierten Strombereich der Elektrizitätserzeugung. Aus den unterschiedlichen Kostensteigerungen der Einzelanlagen ergibt sich ein Ranking zwischen den verschiedenen Alternativmöglichkeiten der Stromproduktion, bei dem zwischen kurz- und langfristigen Aufwendungen zu unterscheiden ist. Kurzfristig sind nur die veränderlichen Aufwendungen, die im Wesentlichen den Treibstoffkosten entspricht, von Relevanz; längerfristig sind die Investitionskosten der entsprechenden Werke von besonderer Relevanz.

Diese Hierarchie kann strikt nur für herkömmliche brennstoff- oder biomassebefeuerte Kohlekraftwerke gelten, die ebenso wie die Stromerzeugung fast zu jeder Zeit in der Lage sind, Strom auf dem geforderten Niveau zu liefern, d.h. die Versorgungssicherheit zu garantieren. Nur ein Teil der installierten Kapazität kann auf diese Werke als unbedenklich zurückgeführt werden.

Aufgrund der stark unterschiedlichen Qualität der zur Verfügung zu stellenden Elektroenergie kann es vor diesem Hintergund nur unter bestimmten Voraussetzungen gerechtfertigt sein, das Wettbewerbsranking herkömmlicher Kernkraftwerke auf Werke mit schwankender Stromerzeugung auszuweiten. Zur Erreichung der Äquivalenz zwischen Wind- und Solarstrom und herkömmlich erzeugtem Elektrizität wäre es notwendig, die fluktuierende Produktion bestimmten Kraftwerken zuzuordnen, die immer in der Lage sind, das fluktuierende Versorgungsangebot der vorgenannten regenerativen Energieerzeugungsanlagen so weit zu kompensieren, dass sie den Bedarf der Bedarfsseite decken können.

In diesem Zusammenhang wäre es möglich, eine Wettbewerbshierarchie zwischen der brennstoffbasierten und der schwankenden Erzeugung von Strom aus regenerativen Quellen zu etablieren. Daraus lassen sich die grundlegenden Rahmenbedingungen ableiten, die für die Wettbewerbsfähigkeit von Wind- und Solarenergie erforderlich sind. Weil die Werke zur Förderung erneuerbarer Energieträger praktisch keine veränderlichen Aufwendungen haben, profitiert sie insbesondere von einem Anstieg der Preise für Brennstoffe für den Betrieb in herkömmlichen Kohlekraftwerken.

Dazu gehören auch die Kosten für CO2-Zertifikate, die im Rahmen der Nutzung von Kraftstoffen unweigerlich erforderlich sind. Der Ausbau der Konkurrenzfähigkeit der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien ist daher maßgeblich von der Höhe der Gesamtkraftstoffkosten abhängig. Die derzeit niedrige Konkurrenzfähigkeit von Strom aus regenerativen Energiequellen gegenüber der Produktion in herkömmlichen Anlagen ist auch auf die niedrige Leistungsdichte ihrer Versorgung, vor allem von Wind- und Solarenergie, zurückzuführen.

Zur Nutzbarmachung dieser Energieträger sind umfassende, großflächig gestreute Investitionsvorhaben vonnöten. Weil die Elektrizitätserzeugung aus Windkraft und Sonnenenergie jedoch das größte Potenzial hat, nehmen sie im Gesamtenergiekonzept der deutschen Regierung eine herausragende Stellung ein[3]. Charakteristisch für Windkraftanlagen und Fotovoltaikanlagen sind die niedrigen Volllaststunden und die schwankende Produktion, was zu einer verhältnismäßig geringen Investitionsproduktivität der Werke führt.

Im Rahmen des weiteren Ausbaus dieser Einrichtungen geht es daher vor allem darum, ihre Kapazitätsauslastung durch den Einsatz des technologischen Fortschritts und deren Installation in Gebieten mit hoher Wind- oder Sonnenenergieerzeugung zu steigern. Aufgrund der stark schwankenden Energieerzeugung dieser Kraftwerke ist nur ein kleiner Teil der installierten Kapazität der Wind- und Solarkraftwerke gesichert.

Nur mit massiver politischer Rückendeckung ist der seit 2000 kräftige Aufbau von Stromerzeugungsanlagen aus regenerativen Quellen möglich. Ausschlaggebend für das rasante Wachstum war vor allem das EEG, das zum einen eine Abnahmeverpflichtung für Ökostrom sieht und zum anderen die Einspeisevergütung auf einem Niveau weit über dem des Marktpreises erbringt.

Diese vorteilhaften Randbedingungen führten zu einem ungeeigneten Anlagenausbau im Rahmen der Integration in die Elektrizitätswirtschaft. Für ein systemgerechteres Ausbauen der Stromproduktion aus erneuerbaren Energieträgern wäre das EEG grundlegend neu zu gestalten und in ein ganzheitliches Strom-Marktkonzept zu integrieren, das vor allem auch den Anforderungen der Netzseite Rechnung trägt.

Weil Wind- und Sonnenenergie aufgrund der größtenteils fehlende Stromkomponente den eingespeisten Brennstoff in herkömmlichen Kohlekraftwerken hauptsächlich ersetzen, ist es sinnvoll, Elektrizität aus regenerativen Energiequellen auf Basis des verschobenen Brennstoffkostenmix oder der Angebote an der Elektrizitätsbörse (derzeit ca. 5 ct/kWh) zu evaluieren. Bei den Durchschnittspreisen für den Kraftwerksbrennstoff im Jahr 2012[6] betragen die Brennkosten der Stromproduktion für die Erdgaserzeugung mit den vorhandenen Werken 6,4 ct/kWh, für den Steinkohlebereich 2,9 ct/kWh und für die Braunbraunkohle 0,5 ct/kWh.

Die Stromerzeugungskosten für erneuerbare Energien, die bei etwa 8 ct/kWh für Windenergie (Onshore) und bei etwa 20 ct/kWh für Fotovoltaik liegen, unterscheiden sich damit erheblich (siehe Tabelle). Treibstoffkosten inkl. CO2-Zertifikate von: Die Treibstoffkosten der fossilien Stromerzeugung würden, wie aus der Abbildung ersichtlich, erst ab einem Zertifikatspreis von 30-50 /t CO² an die der Windenergieerzeugung heranreichen.

Andererseits würde die Konkurrenzfähigkeit von Strom aus erneuerbaren Energiequellen durch einen drastischen Anstieg der Kraftstoffpreise verbessert. Laut dem Abschlussbericht "Langfristige Szenarien und Konzepte für den Aufbau erneuerbarer Energieträger in Deutschland unter Einbeziehung der Entwicklungen in Europa und weltweit" für das Bundesumweltministerium (2012) werden die kumulativen Differentialkosten des Ausbaus erneuerbarer Energieträger im Strombereich nach 2040 mit signifikanten Preiserhöhungen bei fossilien Brennstoffen und den daraus resultierenden Stromgestehungskosten negativ werden.

Damit ist die Stromproduktion aus regenerativen Energieträgern geringer als die aus konventionellen Kraftwerken[7]. Nach einer weiteren kürzlich durchgeführten Untersuchung würden die Stromerzeugungskosten von Kernkraftwerken und fossilienthermischen Kraftwerken bei Ingebrauchnahme im Jahr 2030 zwischen 50 und 130 /MWh und die von Kraftwerken für erneuerbare Energieträger zwischen 80 und 220 /MWh[8] liegen, wobei von einem leichten realen Anstieg der Brennstoffkosten ausgegangen würde.

Die beiden exemplarischen Studien verdeutlichen den großen Einfluß der gestiegenen Kraftstoffpreise und/oder CO2-Zertifikatspreise auf die Konkurrenzfähigkeit von Ökostrom. Die massiven Anstrengungen zum massiven Einsatz erneuerbarer Energieträger bei der Elektrizitätserzeugung haben bei den Konsumenten aufgrund ihrer derzeit mangelnden Konkurrenzfähigkeit ihre Wirkung entfaltet. Hier werden nicht nur Wind- und Sonnenenergie, sondern auch die Produktion aus Bio- und Wasserkraft berücksichtigt.

In der Summe sind die Stromerzeugungskosten in Deutschland, ohne die Eigenerzeugung durch die Wirtschaft, zwischen 2000 und 2011 stark gestiegen: Der absolute Umsatzanstieg von 32,3 Mrd. in diesem Zeitabschnitt entfiel etwa zur Haelfte auf regenerativen Elektrizitaet. Für rund 5,5 Mrd. oder 17% des Anstiegs sind die gestiegenen Kraftstoffpreise verantwortlich, während die restlichen Umsatzsteigerungen hauptsächlich aus dem Anstieg der Kapital- und operativen Aufwendungen resultieren.

Einen Teil des regenerativen Stromes ersetzten konventionelle Kernkraftwerke und Kernkraftwerke, auch wegen der Abnahmeverpflichtung. Auch um den Stromrückgang aus Atomkraftwerken zu kompensieren, wurden 2011 zusammen 8,3 Mrd. Kilowattstunden mehr Elektrizität aus fossilem Brennstoff produziert als im Jahr 2000: Die Braunfärbung nahm leicht zu und die Zusatzbeschaffung aus Gas überstieg in gewissem Maße den Abbau der Stromerzeugung aus Steinkohle[10].

Weil nach politischem Ermessen der überwiegende Teil der Elektrizitätserzeugung in Deutschland in Zukunft aus erneuerbaren Energieträgern erzeugt wird, erhebt sich die Fragestellung, wie unter diesen Voraussetzungen eine wettbewerbsfähigste Elektrizitätsversorgung realisiert werden kann. In Anbetracht der in der Abbildung dargestellten Kostenverhältnisse ist davon auszugehen, dass die Windenergieanlagen an Land zunächst die Wettbewerbsstufe erreicht haben werden.

Im Prinzip wären vor allem folgende Voraussetzungen zu erfüllen: ein starker Anstieg der Treibstoffpreise und/oder ein Preisanstieg für CO2-Zertifikate, eine Erhöhung der Nutzungsdauer an Land, auch mittels Repowering, d.h. der Austausch bestehender Altanlagen durch solche mit besserem Wirkungsgrad. Der Wettbewerb von Strom aus regenerativen Quellen ist eine wichtige Grundvoraussetzung für die wirtschaftliche Tragfähigkeit der gesamten Stromproduktion.

Der Ausbau der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen müßte so gestaltet sein, daß die Zusatzkosten in den nächsten Jahren nicht zu weit von einem Bezugssystem entfernt sind, das wirklichkeitsnahe Vermutungen über die Preisentwicklung der Brennstoffe enthalten sollte. Eine Konzeption zur Begrenzung von Kostensteigerungen sollte sich in erster Linie auf diejenigen regenerativen Energieträger beziehen, die der wirtschaftlichen Tragfähigkeit relativ nah sind und gleichzeitig das Potential haben, einen quantitativ hochwertigen Anteil zu leisten, wie beispielsweise die Onshore-Windenergie.

Aus Gründen der Versorgungssicherheit wären neben dem Bau von Speichern auch solche mit geringem spezifischem Investitionsaufwand, wie z.B. Gasturbinen, zu errichten. In diesen Werken spielt der Brennstoffaufwand aufgrund der geringeren Jahresnutzungszeiten eine nachgeordnete Funktion. Um den notwendigen Ausbau dieser Kernkraftwerke zu erreichen, die es aufgrund ihrer relativ kurzen Betriebszeiten kaum möglich machen, ihre CO

Langfristig wird die Energierevolution zu einer Änderung der Preisstruktur der Stromerzeugung anregen. Dabei wird die Stromlieferung vor allem von wettbewerbsnahen erneuerbaren Energieträgern und nur ein relativ kleiner Teil von konventionellen Kraftwerken getragen. Allerdings müssen brennstoffbefeuerte Kernkraftwerke zusammen mit Speichern durch die Energiebereitstellung die Versorgungssicherheit der Elektrizität auf lange Zeit sicherstellen.

Die neue Werksstruktur kann auch zu einer Senkung der Investitionskosten beitragen, wenn zu diesem Zweck herkömmliche Kohlekraftwerke mit geringen spezifischen Investitionskosten verwendet werden. Sollten die häufig zu erwartenden Preiserhöhungen für Fossilien in den kommenden Jahren eintreten, könnte diese Neustrukturierung zu einer relativ kostengünstigen Stromproduktion aufkommen. Neue Produktionsmethoden für Erdöl und Erdgas ("Fracking") können jedoch dazu beitragen, dass noch viele Jahre lang Fossilien zu überraschend günstigen Konditionen verkauft werden.

Dies würde aber auch Gefahren für die Wettbewerbssituation der regenerativen Energieerzeugung mit sich bringen.

Auch interessant

Mehr zum Thema