Energiewende – die Gewinner und Verlierer unter den Kraftwerken

Kernkraft, Kohle- und Gaskraftwerke werden trotz Energiewende immer noch benötigt. Sie müssen die Stromnachfrage bedienen, die noch nicht durch grüne Energie gedeckt wurde. Vor allem müssen sie aber die wetterbedingten Schwankungen von Wind- und Solarenergie ausgleichen. Um Versorgungssicherheit zu garantieren, müssen die herkömmlichen Kraftwerke aber genügend Geld verdienen, selbst wenn sie nur selten benötigt werden. Das könnte zusätzliche Kosten für den Verbraucher verursachen. Doch welche Kraftwerkstypen sind von der Energiewende besonders betroffen?

Wind- und Solaranlagen produzieren zwar ohne CO2, dafür aber auch nur dann, wenn die Sonne scheint und der Wind bläst. Für die Industrie und Gesellschaft ist indes wichtig, dass Strom immer dann zur Verfügung steht, wenn er benötigt wird und nicht nur, wenn das Wetter günstig ist. Um Versorgungssicherheit sicherzustellen, müssen herkömmliche Kraftwerke dann einspringen, wenn erneuerbare Energien nicht oder nur wenig produzieren.

Der bisherige Kraftwerkspark ist so zusammengestellt, dass er die Nachfrage jederzeit bedienen kann. Da die Kraftwerke im Wettbewerb stehen, wird die Nachfrage außerdem immer von der kostengünstigsten Kraftwerkskombination gedeckt, d.h. im Idealfall laufen nur die Kraftwerke, die die gegebene Nachfrage mit den geringsten Kosten bedienen können. Zwar schwankt die Nachfrage über den Tag, die Woche und das Jahr, der Kraftwerkspark ist aber so gestaltet, dass immer genüngend Strom vorhanden ist, auch wenn die Nachfrage unerwartet hoch oder niedrig ist. Allerdings müssen sich die Kraftwerke rein aus den Gewinnen am Strommarkt finanzieren, auch wenn noch Kapazitäten aus vormarktlichen Zeiten vorhanden sind, so müssen doch genügend Gewinne erwirtschaftet werden, um diese irgendwann ersetzen zu können. Durch den Ausbau und die bevorzugte Einspeisung von Wind- und Solarenergie muss dieser Kraftwerkspark jetzt auch die Schwankungen ausgleichen, die durch die wetterabhängige Produktion entstehen. Nicht alle Kraftwerke können ihre Produktion aber flexibel anpassen. Das beeinträchtig die Gewinne und kann zu Marktaustritten führen.

Man kann Kraftwerke in drei verschiedene Kategorien einteilen: Erstens Grundlastkraftwerke, sie laufen die meiste Zeit des Jahres und sind für die Grundversorgung zuständig, Beispiele sind Kern- oder Wasserkraftwerke. Zweitens, Mittellastkraftwerke produzieren dann, wenn die Nachfrage die Kapazität der Grundlastkraftwerke übersteigt, z.B. bestimmte Kohle- und Gaskraftwerke. Und drittens, Spitzenlastkraftwerke laufen nur dann, wenn die Nachfrage sehr hoch ist. Grundlastkraftwerke können zu geringen variablen Kosten produzieren, müssen dafür aber viele Stunden im Jahr laufen, um die hohen Investitions- und Fixkosten zu decken. Genau umgekehrt verhält es sich bei den Spitzenlastkraftwerken. Sie produzieren zu hohen variablen Kosten, dafür sind Investitions- und Fixkosten geringer. Die Kosten von Mittellastkraftwerken bewegen sich genau zwischen den beiden anderen Klassen. Der Großhandelspreis für Strom, der Preis an der Strombörse, richtet sich nach dem letzten Kraftwerk, das noch benötigt wird, die Nachfrage zu bedienen. Je höher also die Nachfrage, desto höher der Strompreis, da immer teurere Kraftwerke benötigt werden.

Da Wind- und Solarenergie bevorzugt eingespeist werden, müssen die verbleibenden Kraftwerke weniger Nachfrage decken. Die Nachfrage nach Strom aus konventionellen Kraftwerken sinkt also und demnach müsste auch der Börsenpreis für Strom sinken. Leidtragende wären in diesem Fall die teuren Spitzenlastkraftwerke. Die Produktion von Wind- und Solaranlagen hängt aber vom Wetter ab. An manchen Tagen ist sie sehr hoch, an anderen Tagen sinkt sie auf fast null. Die Nachfrage nach konventionellen Kraftwerken sinkt also nicht konstant, sondern abhängig vom Wetter. Die herkömmlichen Kraftwerke müssen flexibel die wetterbedingten Schwankungen ausgleichen. Flexibel sind aber vor allem die teuren Spitzenlastkraftwerke. Grund- und Mittellastkraftwerke brauchen eine bestimmte Mindestlaufzeit, um zu den bisherigen Kosten produzieren zu können. Laufen sie dagegen zu wenig, treten sie möglicherweise aus dem Markt aus – steigende Börsenpreise wären dann die Folge.

Der spanische Strommarkt zeigt, dass vor allem Mittellastkraftwerke die Schwankungen ausgleichen. Spanien hat zwar absolut weniger installierte Solaranlagen als Deutschland, dafür deutlich mehr Sonnenstunden (2006 hatte Deutschland ca. 1500; Spanien über 2500 Sonnenstunden). Bei den installierten Windanlagen ist Spanien fast gleichauf mit Deutschland. Verhältnismäßig bezieht Spanien schon deutlich mehr Strom aus Wind- und Solaranlagen als Deutschland.

Alle erneuerbaren Energien und kleinere Kraftwerke werden in Spanien unter dem Begriff Special Regime zusammengefasst. Speist das Special Regime eine Gigawattstunde mehr ein, sinkt der Börsenpreis um 3.06%. Windenergie ist der Haupttreiber dieser Preissenkung. Solarenergie scheint den Preis eher zu erhöhen. (Eine Gigawattstunde entspricht etwa der Leistung eines durchschnittlichen Atomkraftwerkblocks.)

spaninen preiseffekt Energiewende  – die Gewinner und Verlierer unter den Kraftwerken
Abbildung 1 Preiseffekt von Wind- und Solarenergien in Spanien 2008-2012

 

Zwar ist der Effekt von Solarenergie größer, eine Steigerung der Solarstromproduktion um eine Gigawattstunde jedoch unwahrscheinlich: Über den betrachteten Zeitraum 2008-2012 wurde durchschnittliche 0.81 GWh eingespeist, nur in den letzten Jahren konnten Werte über einer Gigawattstunde erreicht werden. Demnach würde also eine zusätzlich erzeugte Gigawattstunde einer Verdoppelung der derzeitigen Solarstromproduktion bedeuten.

Der zunächst überraschende Effekt durch Sonnenenergie erklärt sich zum Teil aus dem Effekt auf den Kraftwerkspark (Abbildung 2). Wind senkt die Produktion von fast allen Kraftwerkstypen signifikant. Mittellastkraftwerke, wie beispielsweise GuD-Kraftwerke sind allerdings besonders betroffen. Anders Solarstrom, hier reduzieren nur Mittellastkraftwerke ihre Produktion signifikant. Spitzenlastkraftwerke wie Pumpspeicher (pump) erhöhen die Produktion sogar leicht.

  Abbildung 2Mengeneffekt von Wind- und Solarenergie in Spanien von 2008-2012
Abbildung 2 Mengeneffekt von Wind- und Solarenergie in Spanien von 2008-2012

 

Die Daten des spanischen Strommarktes zeigen, dass von 2008-2012 vor allem Mittellastkraftwerke die schwankende Produktion von Wind- und Solarenergie ausgeglichen haben. Würde sich der Kraftwerkspark in diese Richtung verändern und größtenteils aus Grund- und Spitzenlastkraftwerken bestehen, dann würde der Strompreis bei Einspeisung von Wind- und Solarenergie sinken, bei weniger günstigen Wetterlagen aber steigen. Ob der Strompreis insgesamt fällt oder steigt, hängt dann vom Wetter ab.

Gut oder schlecht? Die Studie zeigt, wie sich Wind- und Solarenergie von 2008-2012 auf den Großhandelspreis und den Kraftwerkspark in Spanien ausgewirkt hat. Wie sich der Kraftwerkspark langfristig entwickeln wird, lässt sich anhand der Ergebnisse nicht vorhersagen. Dennoch kann der Einfluss auf einzelne Kraftwerkstypen abgeschätzt werden. Endgültige Schlüsse sind nicht möglich, eine Tendenz ist aber erkennbar. Wichtig sind diese Ergebnisse vor allem, wenn es darum geht, ob ein Kapazitätsmarkt eingeführt werden soll oder ob der Strommarkt in seiner jetzigen Form auch in Zukunft Versorgungssicherheit garantieren kann.

Mehr dazu: The Green Game Changer  – An Empirical Assessment of the Effects of Wind and Solar Power on the Merit Order

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