Kostenvergleich: neues AKW vs. abgesicherte Importe

Autoren: Bernhard Suter, Jörg Hofstetter –

Die Avenir Suisse hat kürzlich ausgerechnet wie viel es kosten würde, 15 TWh überschüssigen Solarstrom vom Sommer in den Winter zu speichern und ist zum Schluss gekommen, dass die Investitionskosten für einen solchen Speicher im besten Fall mehr kosten würden als ein neues AKW der Flamanville 3 Klasse mit Investitionskosten von 32 Mrd Fr.

Dieser Reaktortyp, der die Mehrheit der AKW Neubauprojekte in Europa ausmacht, hat eine Anschlussleistung von 1.6 GW mit einer geschätzten Jahresproduktion von bis zu 13 TWh, je nach Nutzungsgrad.

Angenommen die Schweiz hat in Zukunft im Sommer Stromüberschuss und im Winter einen Mangel, dann könnte ein solcher Reaktor also etwa 7 TWh nützlichen Winterstrom produzieren. Im Sommer müsste der Reaktor abgeschaltet werden, um nicht noch zusätzlich zum 15 TWh Überschuss beizutragen.

Als Alternative zu einem neuen AKW oder einem saisonalen Wasserstoffspeicher für überschüssigen PV Strom schlagen wir vor, dieselbe Menge Winterstrom mit durch Reservekraftwerke abgesicherten Import zu decken. Das heisst, so lange Stromimporte zu tieferen Preisen möglich sind als die Kosten für die erneuerbaren Brennstoffe, bleiben die zur Sicherheit bereitstehenden Reservekraftwerke ausser Betrieb.

Wir benutzen den Begriff Reservekraftwerk nicht im strikten Sinne des StromVG sondern allgemein für jegliche Art von Kapazitätsreserve. Der Einfachheit halber nehmen wir an, dass die Importe im Winter zu 100% durch bereitstehende Reservekraftwerke abgedeckt sein sollen. Dazu könnten wir z.B. einen Teil der heutigen fossilen Pflichtlager umnutzen zur Lagerung von erneuerbarem, bio- oder e-Methanol, das vermutlich zum grössten Teil importiert würde.

Entsprechend unserem Framework für Versorgungssicherheit basierend auf erneuerbarer Produktion, Importen und Reserve, ausbalanciert durch die Wasserkraft Speicher, fokussieren wir hier auf das Zusammenspiel von Importen und Reserve: Reservekraftwerke stellen die entsprechende Kapazität sicher. Aber so lange mittelfristig Importe zu günstigeren Konditionen möglich sind, bleiben diese ausser Betrieb. Die Wasserkraft bietet die nötige Flexibilität damit die Importe zeitlich gerade dann stattfinden können wenn irgendwo in Europa zum Beispiel gerade ein Überschuss an Windstrom besteht.

Je nachdem wie häufig ein langfristiger Zusammenbruch des grenzüberschreitenden Stromhandels oder eine ausgedehnte Mangellage zu erwarten ist, erhöhen sich die Kosten durch den tatsächlichen Betrieb von Reservekraftwerken, da die erneuerbaren Brennstoffe relativ teuer sind.

Forschende der ETH und ZHAW haben kürzlich in dieser Studie solche Szenarien für die Schweiz im Detail durchgerechnet und kommen unter anderem zum Schluss, dass in dem meisten Fällen Reservekraftwerke die mit flüssigen Brennstoffen oder mit importiertem Gas betrieben werden, die wirtschaftlichste Lösung für eine zuverlässige Stromversorgung wären.

Kostenabschätzung:
Zur Illustration zeigen wir hier in einer überschlagsmässigen Bierdeckelrechnung den groben Kostenvergleich zwischen einem neuen AKW der Flamanville-3 Klasse (Typ EPR) einerseits und abgesicherten Importen andererseits:
Die Stromgestehungskosten für ein neues AKW sind schwer abzuschätzen. Der französische Cour des Comptes schätzt ca. 14 Rp. / kWh für Flamanville 3. Für den noch im Bau befindlichen Reaktor Hinkley Point C garantiert die Englische Regierung einen Differenzvertrag (CfD – Contract for Differences) von 92£ pro MWh für 35 Jahre ab Inbetriebnahme. Indexiert seit 2012 sind dies heute auch ca. 15 Rp. pro kWh. Angenommen der Strom ist im Sommer praktisch wertlos, dann sind die Gestehungskosten für Winterstrom ca. um die 30 Rp. / kWh.

Wir nehmen an, ein äquivalentes Reservekraftwerk besteht aus Gasturbinen mit 1.6 GW Anschlussleistung (Investitionskosten ca. 1.6 Mrd Fr. – Quelle: DK Energieagentur). Um mit einem Wirkungsgrade von ca. 50% 7 TWh Strom zu generieren brauchen wir ein Tanklager mit 14 TWh Speicherkapazität für erneuerbare flüssige Brennstoffe. Die Investitionskosten dafür wären ca. 140 Mio Fr. (Quelle – IEA). Die totalen Investitionskosten wäre also mit ca. 1.8 Mrd Fr. um mindestens eine Grössenordung kleiner als die im Artikel zitierten Kosten für ein neues AKW oder für einen saisonalen Wasserstoffspeicher.

Amortisiert zu 3% über 30 Jahre und 5-10% Unterhalt wären Fixkosten für die Anlagen pro Jahr ca. 100-150 Mio Fr. Auf eine versicherte Jahresproduktion von 7 TWh wären dies ein Zuschlag von 1.5-2 Rp. pro kWh auf die Kosten des entsprechenden importierten Stroms.

Die Brennstoffkosten für importiertes grünes Methanol wären nach heutigen Preisen auf dem Weltmarkt ca. 300-1000 Fr. pro Tonne (Quelle – IRENA). Bei einer Energiedichte von ca. 8000 kWh pro Tonne und einem Turbinen-Wirkungsgrad von 50% führt dies zu Brennstoffkosten von ca. 7-25 Rp. pro kWh Stromproduktion. Die gesamten Stromgestehungskosten für das Reservekraftwerk wäre also ca. 9-27 Rp. pro KWh. Bei Dauerbetrieb im schlimmsten Falle also bis etwa so hoch wie die Gestehungskosten für ein neues AKW, welches nur im Winter betrieben wird.

Für mehr Details zu diesen Berechnungen siehe auch unseren Hintergrundbericht zum Thema Saisonale Speicher.

Die Kosten für Stromimporte liegen in der Regel etwas unter dem durchschnittlichen Strommarktpreis und bewegten sich in den letzten Jahren mit der Ausnahme von 2022 um die 5-8 Rp. pro kWh. Mit einem weiteren Ausbau von Wind und PV Produktion in Europa ist es zu erwarten, dass die Preise an der Strombörse bei starkem Überschuss kurzfristig gegen null tendieren könnten.

Nehmen wir an, dass langfristige Importunterbrüche selten sind, dann wären die gewichteten durchschnittlichen Gestehungskosten nahe bei den Importpreisen. Z.B. für eine Import-Ausfallquote von 5% wären die durchschnittliche Stromgestehungskosten für die durch Reserve abgesicherte Energie also ca. 95% * 5-8 Rp Importkosten + 5% * 25 Brennstoffkosten + 2 Rp. Fixkosten = 8-11 Rp. pro KWh.

Auch unsere oben aufgeführten eigenen Berechnungen zeigen, dass selbst im schlimmsten Fall die Kosten für Winterstrom aus Importen, die durch Reserven abgesichert werden, etwa gleich wären wie für ein Kernkraftwerk der Flamanville 3 Klasse. Im zu erwartenden Normalfall wären diese erheblich günstiger.