Preis-Vergleich: Energiewende ist billiger als sich an fossilen Brennstoffen festzuklammern

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Erneuerbare Energien sind günstiger im Bau, sie brauchen keine Brennstoffe und verursachen weniger Personalkosten – das heißt: Sie liefern die billigsten Stromkosten. Langfristig kommt uns die Energiewende also günstiger. Der Ökonom Nikolaus Kowall zeigt, warum wir uns nicht an die alte, fossile Energiewelt klammern sollten. Er erklärt, wie man Schwankungen bei Wind, Wasser und Sonne ausgleicht und welche Rolle grüner Wasserstoff und ein genereller Ausbau des Stromnetzes spielen, wenn das alles zusammen gut, günstig und nachhaltig funktionieren soll.

Das wichtigste wirtschaftliche Argument für erneuerbare Energien ist einfach: Für fossile Energien braucht man Brennstoffe wie Kohle oder Gas. Für Nuklearenergie benötigt man als Brennstoff Uran. Diese fossilen und nuklearen Brennstoffe muss man fördern, transportieren, lagern und regelmäßig nachliefern.

Für erneuerbare Energien hingegen braucht man keinen Brennstoff. Der Betrieb erfolgt kostenlos durch Wind, Sonne oder Wasser. Die einzige Ausnahme unter den Erneuerbaren ist Biomasse – allerdings spielt sie im Vergleich zu Wind- und Solarenergie nur eine untergeordnete Rolle in der Stromerzeugung.

Kohle- und Gastkraftwerke billig im Bau, teuer im Betrieb  – bei den Atomkraftwerken ist es umgekehrt

Doch ein Kraftwerk muss man nicht nur betreiben, sondern auch erst mal bauen. Vor dem Zeitalter der Erneuerbaren lautete die Rechnung: Fossile Anlagen (Kohle- oder Gaskraftwerke) waren beim Bau vergleichsweise günstig, aber im Betrieb teuer. Vor allem wegen der laufenden Brennstoffkosten.

Atomkraftwerke waren im Betrieb günstiger, weil Uran pro Energiemenge, gemessen in Megawattstunden, weniger kostet als Gas oder Kohle. Allerdings sind die Kraftwerke im Bau sehr teuer.

Heute aber haben wir mit den Erneuerbaren eine Energieform, die in der Errichtung noch günstiger ist als fossile Anlagen – und gleichzeitig im Betrieb völlig ohne Brennstoff auskommt. Erneuerbare kombinieren also die Vorteile beider konventioneller Systeme: Sie sind im Betrieb günstiger als die Brennstoffkosten der Atomkraft – und in der Errichtung günstiger als die Baukosten fossiler Kraftwerke.

Wenn es um Energiekosten geht, muss man auch den Personalaufwand mitrechnen

Ein weiterer wichtiger Aspekt: Der Personalaufwand. Atomkraft hat den höchsten Personalbedarf pro erzeugter MWh. Das liegt daran, dass man so viele hochqualifizierte Beschäftigte braucht, die 24 Stunden, 7 Tage die Woche im Einsatz sind und für Sicherheit sorgen.

Bei Kohle und Gas ist der Personaleinsatz auch nennenswert, etwa durch Schichtbetrieb und Brennstofflogistik.

Erneuerbare Energien sind günstiger im Bau, brauchen weniger Personal und gar keine Brennstoffe

Bei erneuerbaren Energien ist der Bedarf deutlich geringer: Bei Wasserkraft moderat, bei Windkraft sehr gering und bei Photovoltaik nahezu vernachlässigbar.

Erneuerbare Energien sind also in der Errichtung günstiger als konventionelle Kraftwerke, benötigen deutlich weniger Personal und keinerlei Brennstoffe. Müssten sie dann nicht in einer völlig eigenen Liga spielen, was die Kosten betrifft?

Nicht ganz – denn es gibt weitere Einflussfaktoren. Ein entscheidender ist die Auslastung: Wie viele Stunden pro Jahr läuft ein Kraftwerk unter voller Leistung?

Preis-Check: Was kostet eine Megawattstunde Strom aus den verschiedenen Energiequellen?

Ein Jahr hat 8.766 Stunden. Moderne Kohle- und Gaskraftwerke sowie Atomkraftwerke erreichen technisch gesehen über 8.000 Volllaststunden pro Jahr. (Eine Volllaststunde ist ein Wert, der die Auslastung von Energieerzeugungsanlagen abbildet.)

Biomassekraftwerke schaffen etwa 7.000 Stunden. Wasserkraft liegt bei rund 4.000 Stunden, da Flüsse oft weniger Wasser führen oder Anlagen bei Hochwasser oder Eisgang abgeschaltet werden müssen.

Offshore-Windkraftanlagen erreichen ebenfalls etwa 4.000 Stunden. Windkraft an Land kommt in Mitteleuropa je nach Standort auf 1.500 bis 2.500 Volllaststunden. Photovoltaik sogar nur auf rund 1.000 Stunden.

Das bedeutet: Die anderen Kostenvorteile der Erneuerbaren werden durch die geringere Auslastung teilweise relativiert.

Trotz dieser geringeren Auslastung ergibt sich aber folgende Tabelle der Stromgestehungskosten – also der durchschnittlichen Kosten für die Erzeugung einer Megawattstunde Strom (€/MWh):

Würden Kosten für Umweltschäden mitberücksichtigt, wäre Preis für Strom aus Kohle und Gas viel teurer

Aus dieser Tabelle sind die CO₂-Preise bereits herausgerechnet. Es handelt sich also um rein techno-ökonomische Zahlen – ohne Berücksichtigung negativer Umweltfolgen. Würden diese externen Kosten mit einbezogen – so wie es CO₂-Preise versuchen – würden sich die Kosten bei manchen Quellen deutlich erhöhen: Erdgas wäre um die Hälfte teurer. Kohle wäre doppelt so teuer.

Wie sollen wir mit den Schwankungen bei den erneuerbaren Energien umgehen?

Die geringe Auslastung erneuerbarer Energien hat einen zweiten ökonomischen Effekt, der in der Tabelle nicht auftaucht: Erneuerbare Energien schwanken je nach Jahreszeit. Im Winter gibt es viel Wind, im Sommer viel Sonne. Ich brauche also genug Windkapazität, um das Sonnentief im Winter auszugleichen, und genug Solarkapazität, um das Windtief im Sommer zu kompensieren.

In der alten Energiewelt galt: Kohle- und Atomkraftwerke liefen ziemlich konstant. Deshalb reichte es, ein bisschen Reserve einzuplanen, falls einmal etwas ausfällt. Mit Wind- und Solarenergie ist das anders. Sie liefern nicht durchgehend Strom. Deshalb brauchen wir heute mehr zusätzliche Kapazitäten als Absicherung, damit die Stromversorgung zuverlässig bleibt.

Auch innerhalb eines Tages gibt es Schwankungen: Tagsüber verbrauchen wir mehr Strom als in der Nacht. Solarstrom steht nachts gar nicht zur Verfügung. Strom muss also zwischen verschiedenen Tageszeiten verschoben werden – zum Beispiel von einem sonnigen Vormittag zu einem bewölkten Nachmittag.

Eine Lösung bieten moderne Batteriespeicher – und die sind auch günstiger geworden

In Österreich übernehmen derzeit große Pumpspeicherkraftwerke wie Kaprun oder Malta einen Teil dieser stunden- und tagesweisen Verschiebung. Sie pumpen Wasser mit überschüssigem Strom den Berg hinauf und lassen es bei Bedarf wieder ab – ein klassisches Speichersystem.

Weil wir aber nicht die ganzen Alpen mit Pumpspeicherkraftwerken zubetonieren möchten, brauchen wir eine andere Lösung für das kurzfristige Speichern. Diese bieten moderne Batteriespeicher. Zum Glück sind die Kosten für Batterien in den letzten Jahren sogar noch stärker gefallen als jene für Photovoltaik.

Kalifornien z.B. nutzt stationäre Großbatterien in wachsendem Maßstab: Der US-Bundesstaat hat mittlerweile knapp 60 % erneuerbaren Strom im Netz. Mit dem Ausbau der Batterien wird der Rückgriff auf Gaskraftwerke immer seltener – überschüssiger Solarstrom wird einfach für einige Stunden zwischengespeichert.

Wir können Elektroautos als „fahrende Speicher“ nutzen

Auch Elektroautos können als Stromspeicher dienen. Was viele nicht wissen: Die Batterie eines E-Autos ist fünf- bis zehnmal so groß wie ein typischer Heimspeicher bei Photovoltaikanlagen. Und Autos stehen im Durchschnitt 95 % der Zeit einfach herum. Deshalb bezeichnet Tim Meyer E-Autos in seinem lesenswerten Buch Strom als „fahrende Speicher“.

Manche Hersteller wie Renault bieten bereits bidirektionales Laden an: Man stellt z. B. ein, dass das Auto bis 7 Uhr morgens zu 60 % geladen sein soll. Ein Dienstleister kann dann auf den Ladezustand zugreifen, Energie einspeisen und rechtzeitig wieder aufladen – oft sogar kostenlos.

Brauchen Backup-Lösung: Das könnte grüner Wasserstoff statt Erdgas sein

Was man aber wissen muss: Batterien helfen stundenweise – nicht für Tage oder Wochen. Wenn es mehrere Tage lang weder viel Wind noch Sonne gibt (eine sogenannte Dunkelflaute), sind große Batterien keine gute Lösung. Nicht, weil es technisch unmöglich wäre – sondern weil es sehr teuer wäre.

Eine 100-MWh-Großbatterie könnte ganz Österreich gerade einmal rund zwei Minuten mit Strom versorgen – und kostet etwa 30 Millionen Euro. Würde man sie im November aufladen und erst im Dezember brauchen, stünde diese teure Anlage wochenlang ungenutzt herum. Das wäre wirtschaftlich einfach nicht sinnvoll.

Klar ist: Gas eignet sich gut als Absicherung. Kraftwerke dafür sind vergleichsweise günstig zu bauen, sie laufen nur selten und können schnell hochfahren, wenn Strom gebraucht wird.

Diese Rolle wird es auch in Zukunft geben – nur nicht mehr mit Erdgas, sondern mit grünem Wasserstoff. Manche Gaskraftwerke lassen sich dafür umrüsten. Zur Erklärung: Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse hergestellt, bei der Wasser mittels Strom aus erneuerbaren Energien (Wind, Solar, Wasser) in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Dieser Prozess ist CO₂-frei.)

Überschüssigen Strom aus Wind und Sonne kann man in Wasserstoff umwandeln und speichern. Wenn es dann mehrere Tage lang kaum Wind und Sonne gibt, wird dieser Wasserstoff wieder zu Strom gemacht.

Für kurze Schwankungen brauchen wir Batterien – große stationäre Speicher oder auch E-Autos. Für längere Flauten ist grüner Wasserstoff der entscheidende Baustein der Energiewende.

Starke, gut ausgebaute Stromnetze sind jetzt wichtig wie nie

In einem dezentralen Energiesystem mit vielen kleinen Speichern werden die Stromnetze noch wichtiger als früher. Denn Windräder und Solaranlagen stehen oft nicht dort, wo man den Strom auch braucht. Strom aus ländlichen Regionen – etwa im Osten Österreichs – muss man in die Städte und zu den Betrieben transportieren.

Batterien helfen, kurzfristige Schwankungen auszugleichen. Aber sie ersetzen keine großen Stromleitungen – vor allem nicht im Winter oder bei längeren Flauten. Außerdem brauchen die vielen kleinen Anlagen eine bessere Steuerung und moderne Verteilnetze. Kurz gesagt: Auch mit vielen Speichern funktioniert das System nur mit starken Netzen.

Heißt: Die Welt der erneuerbaren Energien braucht mehr zusätzliche Infrastruktur als früher – mehr Reservekapazitäten, Speicher für kurze und lange Zeiträume und leistungsfähigere Netze.

Macht das die Erneuerbaren am Ende doch teurer, obwohl sie wenig Personal brauchen, günstig zu bauen sind und keinen Brennstoff kosten? Die Antwort der führenden Forschungsinstitute ist klar: Nein. Selbst ohne CO₂-Preis zeigen fast alle Modelle, dass ein erneuerbares Energiesystem langfristig günstiger ist als das fossile.

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