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Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien

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

5. STROMGESTEHUNGSKOSTEN

5. STROMGESTEHUNGSKOSTEN FÜR ERNEUERBARE ENERGIEN IN REGIONEN MIT HOHER EINSTRAHLUNG In diesem Kapitel werden die Technologien Photovoltaik (PV) und solarthermische Kraftwerke (CSP - Concentrated Solar Power) für Regionen mit höherer Einstrahlung analysiert und die Stromgestehungskosten berechnet. Da CSP-Kraftwerke nur unter hoher Direktstrahlung zur Stromerzeugung genutzt werden können, konzentriert sich die Analyse von CSP auf Standorte mit einer Direktnormalstrahlung von 2000 kWh/(m²a) (beispielsweise in Spanien) und Standorte mit 2500 kWh/(m²a) (beispielsweise in den MENA-Staaten). Durch Integration thermischer Salzspeicher können sie thermische Energie zwischenspeichern und dadurch Strom entkoppelt von der aktuellen Wetterlage oder Tageszeit ins Netz einspeisen. Diese integrierte Speichermöglichkeit unterscheidet CSP prinzipiell von WEA und PV-Anlagen. Besonders die Länder mit einer sehr starken Direktnormalstrahlung (DNI) entwickelten umfangreiche Ausbaupläne für CSP-Kraftwerksprojekte (New Energy Update 2017) oftmals in sonnenreichen Wüstengebieten. Die Analyse der Stromgestehungskosten für CSP-Kraftwerke stützt sich insbesondere auf die Angaben realisierter Kraftwerksprojekte der Parabolrinnen- und Turmtechnologie in Spanien, in den USA und im Nahen Osten. Die Anschaffungskosten für CSP-Anlagen mit integriertem Speicher für 8 Stunden betragen Anfang 2018 zwischen 3600 und 4000 EUR/kW. Von den solarthermischen Kraftwerkstechnologien werden nur die verschiedene Technologien (Parabolrinnenkraftwerke und Turmkraftwerke) betrachtet, die derzeit entwickelt und gebaut werden. Sie werden vereinfacht als eine Technologie CSP dargestellt. Für solarthermische Kraftwerke untersucht diese Studie Parabolrinnenkraftwerke mit einer Größe von 100-200 MW, die mit thermischen Speicher (8 Stunden) ausgelegt sind. Angaben der Referenzkraftwerke, standortspezifische Einstrahlung, Anteil des eingesetzten Erdgases für den Hybridbetrieb (

Im reinen Kostenvergleich für das Jahr 2018 von PV-Anlagen mit CSP-Kraftwerken an Standorten mit hoher Einstrahlung (DNI von 2000 kWh/(m²a)) ergeben sich niedrigere Stromgestehungskosten bei PV gegenüber CSP. Aufgrund eines im Vergleich zur PV geringeren Marktwachstums liegen derzeit die Kosten von CSP-Kraftwerken mit integrierten Wärmespeichern (Volllaststunden bis zu 3600 h) bei unter 10,12 € Cent /kWh, während PV-Freiflächenanlagen bei gleicher Einstrahlung Stromgestehungskosten von unter 3,1 € Cent /kWh erreichen. Als ein Vergleich zu der LCOE von Onshore Windenergieanlagen liegen die Kosten an einem Standort mit 2500 Volllaststunden zwischen 5,34 und 6,55 € Cent /kWh. Die Stromgestehungskosten der analysierten CSP-Kraftwerke mit Speicher liegen bei einer DNI von 2000 kWh/(m²a) zwischen 9,36 € Cent /kWh und 10,12 € Cent /kWh. In Regionen mit höherer Sonneneinstrahlung von bis zu 2500 kWh/(m²a) wie in MENA- Staaten oder den Wüsten in Kalifornien, können Stromgestehungskosten von 8,09 bis 8,71 € Cent /kWh für CSP-Kraftwerke erreicht werden. Kostensenkungen sind bei der CSP-Technologie weiterhin durch Marktwachstum und verstärkte Massenproduktion, höhere Automatisierung, Projekterfahrung, den Einsatz verbesserter Materialien und Komponenten sowie durch weitere Großprojekte in den nächsten Jahren abzusehen. Als positives Signal für die Kostenentwicklung von CSP ist die berichtete Einspeisevergütung von 7,3 US$/kWh für ein Kraftwerk in Dubai mit 700 MW (bestehend aus der Parabolrinnen- und Turmtechnologie) zu sehen, welches bis 2022 in Betrieb gehen soll. CSP ist zudem die bisher einzige Technologie, bei der großtechnisch Speicher eingebunden werden können. Dies bringt mit zunehmendem Ausbau der erneuerbaren Energien einen immer größeren Vorteil, welcher bisher nicht adäquat vom Markt honoriert wurde. Abbildung 20: Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien an Standorten mit hoher Sonneneinstrahlung im Jahr 2018. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass um 20% geringere Investitionen im Vergleich zum Referenzfall (8,09 € Cent /kWh) zu Stromgestehungskosten von 6,97 € Cent /kWh führen würden (siehe Abbildung 21). Eine höhere DNI hat einen ähnlich starken, positiven Einfluss auf die Stromgestehungskosten. PV-Anlagen Einstrahlung auf PV-Module Stromerzeugung pro 1 kWp Südfrankreich (Globalstrahlung 1450 kWh/(m 2 a)) 1670 kWh/(m 2 a) 1380 kWh/a Südspanien (Globalstrahlung 1800 kWh/(m 2 a)) 2070 kWh/(m 2 a) 1680 kWh/a MENA (Globalstrahlung 2000 kWh/(m 2 a)) 2300 kWh/(m 2 a) 1790 kWh/a CSP-Kraftwerk Direktnormalstrahlung (DNI) Stromerzeugung pro 1 kW Südspanien 2000 kWh/(m 2 a) 3300 kWh/a MENA 2500 kWh/(m 2 a) 4050 kWh/a Tabelle 8: Jahreserträge an typischen Standorten von PV und CSP (Quelle: Fraunhofer ISE). Zur Berechnung wurden folgenden Annahmen für die Technologien getroffen. CSP PV Dachanlagen (5-15 kWp) PV Freifläche (ab 2 MWp) Wind-Onshore Lebensdauer [Jahre] 30 25 25 25 Anteil FK 70% 80% 80% 80% Anteil EK 30% 20% 20% 20% Fkzinssatz (nom) 6,5% 5,5% 5,5% 6,0% Ekrendite (nom) 11,0% 7,0% 8,5% 9,0% WACC nominal 7,9% 5,8% 6,1% 6,6% WACC real 4,7% 2,7% 3,0% 3,5% OPEX fix [EUR/kW] 0 2,5% von CAPEX 2,5% von CAPEX 30 OPEX var [EUR/kWh] 0,028 0 0 0,005 Degradation 0 0,0025 0,0025 0 Tabelle 9: Inputparameter für die Wirtschaftlichkeitsrechnungen in Regionen mit hoher Einstrahlung 27

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