Studie: Photovoltaik mit Batteriespeicher günstiger als konventionelle Kraftwerke

Die Neuauflage der Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) zu den Stromerzeugungskosten verschiedener Kraftwerke zeigt, dass Photovoltaik-(PV)-Anlagen mittlerweile auch in Kombination mit Batteriespeichern deutlich günstiger Strom produzieren, als Kohle- oder Gaskraftwerke. Das Institut berechnet die sogenannten Stromgestehungskosten – also die durchschnittlichen Erzeugungskosten pro kWh Strom – für Deutschland seit 2010 in regelmäßigen Abständen. Die neue Analyse beinhaltet zum ersten Mal die Stromgestehungskosten für Agri-PV, Wasserstoffkraftwerke und neue Kernkraftwerke. Neben dem Ist-Stand für 2024 geben die Wissenschaftler 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.
Bild: Fraunhofer ISE

PV-Freiflächenanlagen und Onshore-Windenergieanlagen sind mit Kosten von 4,1 bis 9,2 ct pro kWh 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 ct pro kWh. Die große Bandbreite ergibt sich aus den hohen Kostenunterschieden für Batteriesysteme (400 bis 1.000 € pro kWh) in Kombination mit den Kostenunterschieden bei den PV-Anlagen und der unterschiedlich hohen Sonneneinstrahlung am Anlagenstandort. „Diese Berechnungen zeigen, dass die in Deutschland gerade anlaufenden Großprojekte mit einer Kombination aus PV-Freiflächenanlage, Windpark und stationären Batteriespeichern gute Investitionen sind“, sagt Dr. Christoph Kost, Abteilungsleiter für Energiesystemanalyse am Fraunhofer ISE und Hauptautor der Studie. „Durch die Kombination können hier bspw. Netzkapazitäten besser ausgenutzt werden.“

Stromgestehungskosten fallen für erneuerbare Energien

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 ct pro kWh und zwischen 3,1 und 5,0 ct pro kWh bei PV-Freiflächenanlagen. „Selbst kleine PV-Batteriesysteme könnten dann Stromgestehungskosten zwischen 7 und 19 ct pro kWh erreichen, vorausgesetzt die Preise für Batteriespeicher sinken auf die angenommenen 180 bis 700 € pro kWh“, sagt Dr. Verena Fluri, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ISE und Mitautorin der Studie.

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

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

Kraftwerke als Back-Up notwendig

In einem klimaneutralen Energiesystem, in dem der Anteil erneuerbarer Energien hoch ist, braucht es laut Fraunhofer ISE 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 ct pro kWh. Bei Anlagen mit fester Biomasse liegen die Stromgestehungskosten mit Werten zwischen 11,5 und 23,5 ct pro kWh deutlich darunter.

Für ein im Jahr 2030 gebautes wasserstoffbetriebenes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk zeigt die Studie 23,6 bis 43,3 ct pro kWh im hochflexiblen Betrieb. Die Stromgestehungskosten der 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, 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.

Die Studie kann nachfolgend als PDF-Version heruntergeladen werden.