Besser das Panel auf dem Dach als der Spiegel in der Wüste

Turbine im Kraftwerk Moabit, Berlin

Ich mag große Maschinen. Auch aufgrund des Skaleneffekts: Je größer, je effizienter. Einer der Gründe, warum ich Cloud Computing für grün halte.

Aber gilt das auch für Kraftwerke, beziehungsweise Stromerzeugungsinfrastruktur allgemein? Muß man die Photovoltaikanlage auf dem bayerischen Hausdach belächeln, weil sie sich im verregneten Deutschland nur mit Subventionen rechnet? Wäre erneuerbare Großtechnologie, wie Offshore Windenergieparks oder riesige Solarkraftwerke in Nordafrika, nicht viel effizienter und kostengünstiger?

Nicht unbedingt. Die Studie „Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien“ des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme rechnet nämlich sehr interessant. Neben den reinen Investitions- und Betriebskosten bezieht sie auch Kapitalkosten mit ein. Großtechnologie ist kapitalintensiv. Je größer, je effizienter, aber auch risikoreicher: technische Probleme haben viel größere Auswirkungen. Das heißt Investoren wollen einen Risikoaufschlag, die Kapitalkosten steigen, und damit auch die Stromgestehungskosten.

Zweitens ist das Zinsniveau zu beachten. Im verregneten Deutschland gibt es für die Photovoltaik zwar nur 1100 Volllaststunden pro Jahr, im Gegensatz zu fast 2000 Volllaststunden in Spanien. Aber dafür ist das Zinsniveau (Renditeerwartungen für Eigenkapital und Zins Fremdkapital) nur etwa halb so hoch. Der höhere Wirkungsgrad von Photovoltaik im Süden wir also durch die höheren Kapitalkosten im Süden wieder aufgefressen.

Schauen wir uns die Zahlen an:

… und konzentrieren und zunächst auf die Spalte „Erzeugung“

• Photovoltaik erreicht in Deutschland nur ca. 1100 Volllaststunden im Jahr. Und das Jahr hat 8760 Stunden. Trotzdem: Dank Preisverfall bei PV-Modulen und geringer Kapitalkosten liegen wir nur bei 15 Cent/KWh Erzeugungskosten
• Noch günstiger ist Wind. Obwohl Windmühlen im Binnenland (nicht an der Küste) über’s Jahr nur soviel Strom erzeugen, als wenn sie 1300 von 8760 Stunden im Jahr mit voller Leistung laufen würden.
• Nun zu den „Großtechnologien“ – Offshore und Wüstenstrom (am bekanntesten ist hier das Desertec Konzept): Überraschung bei Offshore-Wind: Trotz fast 3x so viel Volllaststunden (der Wind über der See weht halt beständiger) wie Binnenlandwindmühlen ist der Stromerzeugungspreis höher, dank deutlich höherer Investitions- und Kapitalkosten incl. Risikozuschlag. Aus den gleichen Gründen wäre Desertec-Strom ebenfalls teurer.

Aber halt – jetzt machen einen ungerechten Vergleich. Schließlich brauchen wir ja nicht nur 1100 Stunden im Jahr Strom, sondern 8760 Stunden. Wir möchten ja Kernkraftwerke ersetzen, die auf 7700 Volllaststunden kommen. Daher müßten doch 4000 regenerative Volllaststunden viel wertvoller sein als 1100 Stunden – weil aufwändige Speichertechnologie vermieden wird. Stimmt! Deswegen haben ich im zweiten Schritt mal inklusive Speicheraufwand gerechnet.

Dazu habe ich mit (zum Beispiel) Photovoltaik die Erzeugungscharakteristik eines Kernkraftwerkes simuliert. Während der Volllaststunden wird ein Speicher gefüllt, der in der (statistischen) Zeit zwischen 1100 und 7700 Stunden wieder entladen wird. Den Wirkungsgrad des Speichers habe ich mit 36% angenommen: 60% Power-to-Gas Wandlung, und nochmal 60% bei der Rückverwandlung des Gases in Strom. 36% mag niedrig erscheinen, aber ich sehe nicht, wie wir in Deutschland im großtechnischen Maßstab Pumpspeicherkraftwerke (die hätten 80% Wirkungsgrad) oder Batteriespeicher aufbauen können. Dann schon eher bewährte Technologie: Gasnetz und GuD-Kraftwerke. Bei Desertec habe ich zusätzlich 5% Verlust pro 1000km Transport eingerechnet.

Die Kombination „Erzeugung und Speicherung“ wird jetzt sicherlich das Pendel in Richtung der großen zentralisierten Anlagen mit der hohen Volllaststundenzahl ausschwingen lassen, oder?

Überraschenderweise immer noch nicht:

Der Solarstrom- und Binnenwindpreis steigt zwar um den Faktor 2,5, während der Desertec- und Offshorewindpreis nur um Faktor 2 steigt.

Trotzdem liegt Binnenwind immer noch vorne, und die kleine Photovoltaikanlage auf einem bayerischen Hausdach erzeugt Strom zu den gleichen Kosten wie in Solarkraftwerke in Nordafrika das könnten. Das Panel auf dem Dach heute ist also nicht schlechter als die erst geplanten Spiegel in der Wüste.