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Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien

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Eine Studie von Frauenhofer Institut für solare Energieversorgungssysteme (ISE) Erscheinungsdatum: März 2018

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land, da die günstigsten Anlagen bereits spezifische Investitionen von 600 EUR/KW oder 800 EUR/kW erreicht haben. Damit liegen die Stromgestehungskosten von allen PV-Anlagenarten in Deutschland deutlich unterhalb der durchschnittlichen Stromkosten für Haushalte in Höhe von ca. 20 € Cent /kWh ohne Mehrwertsteuer (entspricht einem Nettoarbeitspreis bei einem durchschnittlichen Endkundenstrompreis von 29 € Cent /kWh veröffentlicht von BDEW 2017). WEA mit durchschnittlichen Installationskosten von ca. 1500 EUR/kW weisen an Onshore-Standorten mit sehr hohen jährlichen Volllaststunden von 3200 Stromgestehungskosten von 3,99 € Cent /kWh auf, jedoch sind diese Standorte in Deutschland begrenzt. Deshalb variieren die Kosten von Anlagen an schlechteren Standorten bis in einen Bereich von 8,23 € Cent /kWh, wiederum abhängig von der spezifischen Investition sowie den dort erreichten jährlichen Volllaststunden (Tabelle 3). Im Vergleich dazu liegen die Kosten für Offshore-WEA, trotz höherer Volllaststundenzahl von 3200 bis 4500 pro Jahr, mit Werten zwischen 7,49 € Cent /kWh und 13,79 € Cent /kWh deutlich darüber. Nicht berücksichtigt in den Stromgestehungskosten ist die erheblich aufwändigere Netzanbindung für den Stromnetzbetreiber. Die Stromgestehungskosten von Biogas betragen bei Substratkosten von 3,03 € Cent /kWh th zwischen 10,14 und 14,74 € Cent /kWh. Für konventionelle Kraftwerke ergeben sich unter den derzeitigen Bedingungen auf dem Strommarkt mit den jeweiligen Volllaststunden und Brennstoffpreisen je Technologie folgende Stromgestehungskosten: Heute errichtete Braunkohlekraftwerke können Stromgestehungskosten mit 4,59 bis 7,98 € Cent /kWh für die gewählten Betriebsparameter (mit einem heute sehr niedrigen CO 2 -Preis und stark ansteigenden CO 2 -Preis) ausweisen. Etwas höher liegen die Stromgestehungskosten von großen Steinkohlekraftwerken zwischen 6,27 und 9,86 € Cent /kWh. GuD-Kraftwerke erreichen heute Werte zwischen 7,78 und 9,96 € Cent /kWh. Deutlich höher liegen die Werte von Gaskraftwerken zwischen 11,03 und 21,94 € Cent /kWh. Zu berücksichtigen ist, dass die Berechnung der Stromgestehungskosten nicht die mögliche Flexibilität einer Erzeugungstechnologie oder Wertigkeit des erzeugten Stroms hinterlegt. Beispielsweise sind saisonale und tagesspezifische Erzeugung der einzelnen Technologien sehr verschieden. So sind Unterschiede durch den flexiblen Einsatz der Kraftwerke oder die Bereitstellung von Systemdienstleistungen in Bezug auf den erzielten Marktverkaufspreis von Strom nicht in der Höhe der Stromgestehungskosten berücksichtigt (siehe Kapitel 7). Photovoltaik Marktentwicklung und Prognose Ende 2017 hat die global installierte PV-Leistung mehr als 400 GWp betragen, der weltweite Zubau in 2017 erreichte etwa 100 GWp. Dies bedeutet ein Marktwachstum von über 30% gegenüber 2016, als 76,6 GWp installiert wurden (Hill 2017). Der globale PV-Markt wird derzeit sowohl bei der Produktion als auch bei der Installation von China dominiert. Gleichwohl installieren immer mehr Ländern PV in einem signifikanten Umfang, da PV-Kraftwerke sich immer öfter im freien Wettbewerb durchzusetzen und damit unabhängig von Förderprogrammen realisiert werden können. Das PV-Marktwachstum wird somit mittlerweile auch von rein ökonomischen Gründen getrieben. Performance Ratio von PV-Systemen Zum Effizienzvergleich netzgekoppelter PV-Anlagen an verschiedenen Standorten und mit verschiedenen Modultypen wird häufig die Performance Ratio verwendet. Die Performance Ratio (engl. performance = Ertrag und ratio = Verhältnis) beschreibt das Verhältnis des tatsächlichen Energieertrages (elektrische Endenergie) eines PV-Systems zu dessen Nennleistung. Die Nennleistung eines PV-Systems wird üblicherweise in Kilowattpeak (kWp) angegeben. Sie beschreibt die unter normierten STC-Bedingungen (STC engl. für Standard Testing Conditions = Standard-Testbedingungen) gemessene Generatorleistung der PV-Module des PV-Systems. Der tatsächlich nutzbare Energieertrag des PV-Systems wird von den realen Betriebsbedingungen am Systemstandort beeinflusst. Abweichungen des Modulertrages im Vergleich zu STC-Bedingungen können sich aus unterschiedlichen Gründen ergeben, wie abweichende Einstrahlungswerte der Sonne, Abschattung und Verschmutzung der PV-Module, Reflexion an der Moduloberfläche bei Schrägeinfall des Lichtes, spektrale Abweichung vom Normspektrum sowie Erhöhung der Modultemperatur. Neben den abweichenden Betriebsbedingungen der PV-Module kommen weitere Verluste im PV-System hinzu, durch elektrische Fehlanpassung der Module, ohmsche Verluste in der AC- bzw. DC-Verkabelung, Wechselrichterverluste sowie gegebenenfalls Verluste im Transformator. Neue, optimal ausgerichtete PV-Anlagen erreichen in Deutschland Performance Ratios zwischen 80 und 90 % (Reich et al. 2012). Daher ist davon auszugehen, dass der globale PV-Nachfragemarkt weiterhin stark wachsen wird. Die drei der Studie zugrunde gelegten Szenarien „High“, „Medium“ und „Low“ für die Marktentwicklung gehen alle von einer kontinuierlichen Reduzierung des jährlichen Marktwachstums aus. Das angenommene Marktwachstum in 2018 von 30%, 25,0% bzw. 20,0% für 16

die Szenarien „High“, „Medium“ und „Low“ flacht bis 2035 auf 10% (High, Medium) bzw. 5% (Low) ab. Für das Jahr 2035 ergeben die Szenarien eine Gesamtkapazität von 9000 GWp, 5200 GWp und 3000 GWp. Die Szenarien der kumuliert installierten Kraftwerksleistung sind in Tabelle 10 aufgeführt. halten sämtliche Kosten von Komponenten und zur Installation der PV-Anlage. Teilweise können Anlagen unter bestimmten Einkaufsbedingungen sogar unter den genannten Preisbändern realisiert werden. Die Werte aktueller PV-Stromgestehungskosten werden für die verschiedenen Anlagengrößen und -kosten für unterschiedliche Einstrahlungswerte (laut Tabelle 3) in Abbildung 6 dargestellt. Die Zahl hinter der Anlagenleistung steht für die jährliche Einstrahlung am Standort der Anlage in kWh/(m²a). Anlagen im Norden produzieren ab etwa 935 kWh/(m²a), während Anlagen in Süddeutschland bis zu 1280 kWh/(m²a) liefern. Abbildung 5: Szenarien für die Marktentwicklung der kumuliert installierten Kraftwerksleistung [GW] für PV 2018-2035, eigene Szenarien. Preis- und Kostenentwicklung Seit 2016 sind die Großhandelspreise für kristalline Module in Deutschland von durchschnittlich knapp 540 EUR/kWp (pvXchange 2018) auf 440 EUR/kWp (BSW 2018) im Jahr 2018 nochmals deutlich gefallen. Der niedriste Netto-Preis für kristalline Module lag im ersten Quartal 2018 bei 340 EUR/kWp (BSW 2018). Dabei gab es eine Annäherung an das Preisniveau in China: Betrug der durchschnittliche Großhandelspreis im Jahr 2016 noch knapp 530 EUR/kWp, so fiel er im Jahr 2018 auf knapp 400 EUR/kWp (Stand 1. Quartal 2018). Im Jahr 2013 war die Preisspanne zwischen den Modulen in Deutschland und in China deutlich größer: Während die Preise in Deutschland bei etwa 770 EUR/kWp lagen, waren diese in China mit 550 EUR/kWp deutlich niedriger. Die Preisdegression bei den Anlageninvestitionen führte zu nochmals deutlich geringeren PV-Stromgestehungskosten im Vergleich zu 2013. PV-Freiflächenanlagen können in Norddeutschland bereits Stromgestehungskosten von unter 5 € Cent /kWh erreichen, in Süddeutschland liegen diese unter 4 € Cent /kWh. Die Stromgestehungskosten von großen PV-Dachanlagen liegen zwischen 8,46 € Cent /kWh in Norddeutschland und 4,95 € Cent /kWh in Süddeutschland. Kleine PV-Dachanlagen in Deutschland erzeugen Strom zu Gestehungskosten zwischen 11,54 und 7,23 € Cent /kWh und liegen damit deutlich unterhalb der durchschnittlichen Stromkosten für Haushalte. Auch die Kosten für Wechselrichter und BOS-Anlagenkomponenten (Balance-of-System Components) wie Montagesystem und Kabel sowie für deren Installation nahmen ab, wenn auch nicht im gleichen Maße wie die der PV-Module. Während 2005 der Kostenanteil der Solarmodule noch fast 75% der Systemkosten betrug, liegt dieser heute selbst bei Aufdachanlagen unter 50%. In Tabelle 1 sind Preisbänder für PV-Anlagen unterschiedlicher Größenklassen dargestellt. Die Kosten für eine kleine PV-Anlage (5 bis 15 kWp) liegen derzeit bei 1200 bis 1400 EUR/kWp. Bei größeren PV-Anlagen bis 1000 kWp liegen die Kosten gegenwärtig bei 800 bis 1000 EUR/kWp. PV- Freiflächenanlagen mit Leistungen über 2000 kWp erreichen Investitionskosten von 600 bis 800 EUR/kWp. Diese Werte ent- Abbildung 6: Stromgestehungskosten für PV-Anlagen in Deutschland je Anlagentyp und Einstrahlung (GHI in kWh/(m²a)) im Jahr 2018. Da die Photovoltaik entlang der gesamten Wertschöpfungskette und bei allen Komponenten immer noch ein deutliches Kostenreduktionspotential besitzt, ist – von möglichen Preisschwankungen aufgrund von speziellen Marktgeschehen abgesehen – mittel- und langfristig weiter mit sinkenden Investitions- und damit Stromgestehungskosten zu rechnen. Zudem wird sich die Lebensdauer der PV-Systeme erhöhen. Bereits heute bieten viele Modulhersteller Garantien auf die Leistungsfähigkeit der Module über 25 Jahre an. Bei einer Erhöhung der Lebensdauer der Anlage von 25 auf 30 Jahre sinken die Stromgestehungskosten der Anlagen um weitere 8,5%. 17

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