Ökonomie der Energiewende: Solar- und Windkraft mit Speicher günstiger als Kohle und Gas

Blick auf großen Solarpark und Grünflächen, im Hintergrund ein See — Der Öko-Energieversorger naturstrom mit seiner Tochter NaturEnergy errichtete 2021 im thüringischen Henschleben einen Solarpark mit Batteriespeicher und erweiterte ihn stetig. Die Freiflächenanlage auf ehemaligen Deponieflächen kann rund 23 Mio. Kilowattstunden sauberen Strom pro Jahr produzieren, der Batteriespeicher hat eine Kapazität von 1.000 Kilowattstunden. (Foto: naturstrom AG/schubertfoto

Photovoltaik- und Windenergie-Anlagen können jetzt auch in Kombination mit Batteriespeichern deutlich günstiger Strom produzieren als konventionelle Kraftwerke – das zeigt die Neuauflage der Studie des Fraunhofer ISE zu den Stromgestehungskosten.

09.08.2024 – Das Fraunhofer ISE berechnet die sogenannten Stromgestehungskosten – also die durchschnittlichen Erzeugungskosten pro Kilowattstunde Strom – für Deutschland seit 2010 in regelmäßigen Abständen. Die neue Analyse beinhaltet zum ersten Mal auch die Stromgestehungskosten für Agri-Photovoltaik, Wasserstoffkraftwerke und neue Kernkraftwerke. Neben dem Ist-Stand für 2024 geben die Forschenden auch eine Prognose für die Kostenentwicklung bis 2045 ab.

Stromgestehungskosten für Erneuerbare Energien und konventionelle Kraftwerke an Standorten in Deutschland im Jahr 2024. Spezifische Stromgestehungskosten sind mit einem minimalen und einem maximalen Wert je Technologie berücksichtigt. © Fraunhofer ISE

Solar- und Onshore-Windenergie besonders wirtschaftlich

PV-Freiflächenanlagen und Onshore-Windenergieanlagen sind mit Kosten von 4,1 bis 9,2 Cent pro Kilowattstunde laut Berechnungen der Studie nicht nur unter den Erneuerbaren Energien, sondern 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 Kilowattstunde.

Die große Bandbreite ergebe sich aus den hohen Kostenunterschieden für Batteriesysteme (400 bis 1000 Euro pro Kilowattstunde) in Kombination mit den Kostenunterschieden bei den PV-Anlagen und der unterschiedlich hohen Sonneneinstrahlung am Anlagenstandort, erläutern die Forscher. „Diese Berechnungen zeigen, dass die in Deutschland gerade anlaufenden Großprojekte mit einer Kombination aus PV-Freiflächenanlage, Windpark und stationären Batteriespeichern gute Investitionen sind“, sagt Christoph Kost, Abteilungsleiter für Energiesystemanalyse am Fraunhofer ISE und Hauptautor der Studie. „Durch die Kombination können hier beispielweise Netzkapazitäten besser ausgenutzt werden.“

Entwicklung von Stromgestehungskosten von erneuerbaren Erzeugungsanlagen und mit Erdgas beziehungsweise Wasserstoff befeuerten Kraftwerken ohne Wärmeauskopplung in Deutschland bis 2045. © Fraunhofer ISE

Stromgestehungskosten fallen für Erneuerbare Energien bis 2045 weiter

Das Studienteam berücksichtigt für alle Kraftwerkstechnologien die Kostenentwicklungen für den Bau und den Betrieb der Anlagen bis 2045. Danach liegen im Jahr 2045 die Stromgestehungskosten bei kleinen PV-Dachanlagen zwischen 4,9 und 10,4 Cent pro Kilowattstunde und zwischen 3,1 und 5,0 Cent pro Kilowattstunde bei PV-Freiflächenanlagen. „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“, erklärt Verena Fluri, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ISE und Mitautorin der Studie.

Energiemarkt soll Erneuerbare priorisieren

Im Wachstumspaket kündigt die Regierung Maßnahmen zum Umbau des Strommarktes an. Auch neue Strategien wie der Umbau des Fördersystematik finden sich im Konzept. Zudem sollen die Regeln des Strommarktes Erneuerbare Energien zukünftig priorisieren.

Im Jahr 2045 neu gebaute Windenergieanlagen könnten Onshore zu Kosten zwischen 3,7 bis 7,9 Cent pro Kilowattstunde Strom produzieren. Offshore- Windkraftanlagen haben ebenfalls ein starkes Kostenreduktionspotenzial. Preisverbesserungen für Windenergie erwartet das Forschungsteam hauptsächlich dank höherer Volllaststundenzahl und größerer Anlagen.

Flexible Kraftwerke notwendig, aber mit deutlich höheren Stromgestehungskosten

In einem klimaneutralen Energiesystem, in dem der Anteil Erneuerbarer Energien hoch ist, braucht es neben Batteriespeichern auch flexibel regelbare Kraftwerke als Back-up. Einen Teil der benötigten Leistung können perspektivisch Biogas- und Biomassekraftwerke decken. In der Studie wurden die Stromgestehungskosten mit flexibler Fahrweise, also mit mittleren bis niedrigen Volllaststunden, gerechnet. Sie liegen für Biogas zwischen 20,2 und 32,5 Cent pro Kilowattstunde. Bei Anlagen mit fester Biomasse liegen die Stromgestehungskosten mit Werten zwischen 11,5 und 23,5 Cent pro Kilowattstunde deutlich darunter.

Biogas als Eckstein für Energie- und Wärmewende

Bioenergie kann teilweise LNG ersetzen und steht im Vergleich zu Wasserstoffimporten sofort und regional zur Verfügung. Doch in der Kraftwerksstrategie wird die heimische Energie ignoriert, bemängelt die Branche und fordert bessere Bedingungen.

Für ein im Jahr 2030 gebautes wasserstoffbetriebenes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk zeigt die Studie 23,6 - 43,3 Cent pro Kilowattstunde 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“, sagt Paul Müller, ebenfalls Wissenschaftler am Fraunhofer ISE und verantwortlich für diesen Teil der Studie. Er hält hier 1.000 bis 2.000 Betriebsstunden im Jahr 2045 für realistisch. na