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Kosten des KE-Ausstieges

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Die volkswirtschaftlichen Kosten des Kernenergieausstiegs
von Dr. Ludwig Lindner* und Dr. Lutz Niemann
  *Vortragender auf der Jahrestagung Kerntechnik 14.5.09 in Dresden

Aktuelle Vorbemerkung: Das USA-Kernkraftwerk Oyster Creek (Siedewasserrekator 625 MW, seit 1969 in Betrieb) jetzt also 40 Jahre Betriebszeit, hat jetzt die Genehmigung für den Weiterbetrieb bis 2029, also insgesamt für 60 Jahre erhalten.

Einleitung

Den deutschen Kernkraftwerken wurde auf Grund des Atomausstiegsbeschlusses im Mittel eine Restlaufzeit von 32 Jahren zugebilligt. In den USA haben 52 der 104 Kernkraftwerke eine Laufzeitbewilligung für 60 Jahre erhalten, wie auch Kernkraftwerke in der Schweiz.

Vom technischen Zustand her könnten auch die deutschen Kernkraftwerke, von denen jedes Jahr 4-6 Anlagen zu den „Top Ten“ gerechnet werden, weitere 30 Jahre betrieben werden.

Vor diesem Hintergrund sollen im Folgenden Abschätzungen über die Kosten für Eratzinvestitionen an Stelle der Kernkraftwerke für einen Zeitraum von 30 Jahren gegeben werden.

Die deutschen Kernkraftwerke liefern mit rund 150 Mrd. kWh pro Jahr rund 25 % des Strombedarfes in Deutschland, die bei der derzeit noch vorgesehenen Abschaltung der deutschen Kernkraftwerke ersetzt werden müssten. Dazu sollen 3 mögliche CO2–neutrale Modellfälle betrachtet werden:

  1. Ersatz durch Erneuerbare Energien: Strom aus Biomasse, Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen.
  2. Ersatz durch Kohlekraftwerke mit CO2-Abtrennung.
  3. Ersatz durch Erneuerbare Energien + Erdgas

1. Ersatz durch Erneuerbare Energien

Basis für die Überlegungen sind die Meseberger Beschlüsse vom August 2007, wonach der Anteil an Erneuerbaren Energie bis 2020 auf 30 % erhöht werden soll.1) Um den derzeitigen Anteil an Erneuerbaren Energien von ca.80 Mrd. kWh um weitere 150 Mrd. kWh zu steigern, wird folgender Ansatz betrachtet der Beistellung der einzelnen Stromerzeugungsverfahren:

 

 

Jahres-
Verfügbarkeit

Erforderliche Kapazität

Investitons-
kosten
2)

Biomasse als Grundlast

20 Mrd. kWh/Jahr

8.000 h

2.500 MW

3.000 €/kW

Photovoltaik

20 Mrd. kWh/Jahr

850 h

24.000 MW

4.000 €/kW

Windkraft an Land

55 Mrd. kWh/Jahr

1.500 h

37.000 MW

1.500 €/kW

Windkraft Offshore

55 Mrd. kWh/Jahr

3.500 h

16.000 MW

2.500 €/kW

Die Wasserkraft ist in Deutschland praktisch ausgereizt. Die geothermische Stromerzeugung dürfte keinen wesentlichen Beitrag leisten wegen der begrenzten Standorte.

Biomasse: Diese Energieform ist erwünscht, da sie Grundlaststrom liefern kann. Sie steht jedoch in Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung und ist daher nur begrenzt nutzbar. Es werden 8.000 Volllaststunden pro Jahr angesetzt (wegen Revisionen und Abhängigkeit von der Erntezeit). Die Investitionskosten betragen 3.000 €/kW und damit 7,5 Mrd. € insgesamt. Nach dem EEG (Erneuerbare Energiengesetz) beträgt die Vergütung rund 10 cts/kWh. Damit ergeben sich für dieBereitstellung von 20 Mrd.kWh/Jahr Erzeugungskosten von 2 Mrd. €/Jahr €. Die Erzeugung der erforderlichen Biomasse würde bei ausschließlicher Rohstoffbeistellung durch Weizen, Mais oder dgl. ca. 2,4 Mill. ha entsprechend 20 % der Ackerfläche in Deutschland bedeuten.3)

Photovoltaik: um eine Stromproduktion von 20 Mrd. kWh pro Jahr ab 2020 zu erreichen bei den für Deutschland gültigen 850 Volllaststunden pro Jahr, muss eine Leistung von 24.000 MW installiert werden. Dies erfordert eine jährlich neu zu installierende Leistung von etwa 2.000 MW bis 2020. Die Investitionssumme würde sich auf rund 100 Mrd. € belaufen. Die Stromerzeugungskosten betragen mit der Kostenvergütung laut EEG von 30 cts/kWh 6 Mrd. €/Jahr und damit 180 Mrd. € in 30 Jahren.

Windkraft an Land: Um eine Stromproduktion von 55 Mrd. kWh/Jahr zu erreichen, sind zusätzlich zu den schon vorhandenen 22.000 Windrädern in Deutschland weitere 15 000 Riesen-Windräder zu je 2,5 MW (Höhe ca. 160 m) zu errichten mit einer Leistung von insgesamt 37. 000 MW. Das Investitionsvolumen dafür beträgt 55 Mrd. €. Mit der Vergütung nach EEG in Höhe von 10 cts/kWh ergeben sich Stromerzeugungskosten von 5,5 Mrd. € pro Jahr oder 160 Mrd € in 30 Jahren.

Windkraft auf See (Offshore): Um eine Stromproduktion von 55 Mrd. kWh/Jahr zu erreichen, sind 3.200 Windräder mit einer Leistung von 5 MW insgesamt also 16. 000 MW erforderlich. Das bedeutet Investitionen von 40. Mrd. €. Mit der Vergütung nach EEG in Höhe von 15 cts/kWh ergeben sich Stromerzeugungskosten von 8,3 Mrd. € pro Jahr oder 250 Mrd. € in 30 Jahren

Der Ersatz der Kernkraftwerke durch Erneuerbare Energien erfordert Neuinvestitionen von 200 Mrd.€. Die Stromerzeugungskosten laut EEG, die die Verbraucher über den Strompreis bezahlen müssen belaufen sich auf rund 22 Mrd € pro Jahr oder rund 650 Mrd.€ Kosten im Vergleich zu Kernenergiestrom über 30 Jahre.

Für jeden der 82 Mill. Bürger in Deutschland bedeutet dies 270 €/Jahr.

Die Modellrechnung beinhaltet nicht:

  1. die Zusatzkosten der Stromversorger für Netzanbindung und Netzausbau,
  2. die Zusatzkosten der Stromversorger für den Neubau weiterer Schattenkraftwerke und deren Betrieb
  3. die Zusatzkosten durch die sich ergebende Verteuerung der knapper werdenden Lebensmittel, die infolge der Umfunktionierung von Ackerfläche zur Energieerzeugung entsteht (“Kornkraft statt Kernkraft“).
  4. Die Betriebskosten von Pump-Speicher-Kraftwerken.

Zum Vergleich: für das von Dr.Scheer/Ypsilanti für Hessen vorgesehene Konzept, Hessen bis 2025 zu 100 % auf Erneuerbare Energien umzustellen wurde ein Invest von 30 Mrd. € und eine Kosten-belastung von 3 Mrd.€ pro Jahr ermittelt, in 30 Jahren also 90 Mrd.€ (www.buerger-fuer-technik.de). Mit diesem Konzept hat die SPD bekanntlich die Landtagswahl 2009 in Hessen verloren.

Diese Zahlenwerte werden in der Größenordnung unterstützt durch eine Studie des früheren Bundeswirtschaftsministers Dr.Wolfgang Müller aus dem Jahr 2001, wonach die Kosten für die Erneuerbaren Energien im Jahr 2020 auf 250 Mrd. Euro beziffert wurden.

2. Ersatz der Kernkraftwerke durch Kohlekraftwerke mit CO2-Abtrennung

Um 150 Mrd. kWh pro Jahr aus Kernkraftwerken (= 20.000 MW) durch zusätzliche Kohlekraftwerke mit CO2-Abtrennung zu ersetzen, sind 20.000 MW zusätzliche Leistung an Kohlekraftwerken zu installieren, die einen Wirkungsgrad von mehr als 45 % haben. Durch die zusätzlichen Investitionen und den Betrieb der CO2-Vermeidung aus Kohlekraftwerken reduziert sich der Wirkungsgrad um 15 -20 % relativ, so dass für die 20.000 MW zusätzliche thermische Kohle-Kraftwerksleistung von ca. 20 % benötigt werden.4)

Die Investitionen hierfür liegen unter Zugrundelegung von 1000 €/kW 5)  für heutige Projekte dann bei insgesamt ca. 24 Mrd. €. Hinzu kommen Zusatz-Investkosten für die Verfahrensumstellung im Kraftwerk z.B. nach dem OxyfuelVerfahren (Verbrennung der Kohle mit reinem Sauerstoff und Rückführung des Rauchgases, so dass letztlich fast reines CO2 entsteht , das nach Verdichtung endgelagert werden soll.) Neben den Investkosten für den Luftzerleger, sind auch noch Kosten für Verdichter für die CO2-Rückführung und Transport per Fernleitung zum Endlager zu berücksichtigen.6,7).

Für die Mehrkosten für den ganzen Block der CO2-Reduzierung sind in einer Großanlage bisher keine Kosten bekannt. Das 450 MW-Kraftwerk von Vattenfall mit integriertem Oxyfuel-Prozess wird mit    1 Mrd. € angegeben6), d.h. 2000 €/kW, während ohne CO2-Entfernung 1000 €/kW anzusetzen sind. Bei vorsichtiger Schätzung sind für den zusätzlichen Oxyfuel-Prozeß incl. CO2-Endlagerung bei Großanlagen etwa zusätzlich 500 €/kW, also insgesamt 1.500 €/kW anzusetzen. Die Gesamtinvestkosten belaufen sich damit auf ca. 36 Mrd. €.

Bei einem Steinkohlepreis von 70 €/t und einem CO2-Preis von 25 €/t CO2 ergibt sich unter Berücksichtigung des Mehrverbrauches an Steinkohle ein Strompreis von 6 cts/kWh. Damit ergeben sich für den Ersatz von 150 Mrd kWh Kernenergiestrom in 30 Jahren 270 Mrd.€ Kosten.

3.Ersatz durch Erneuerbare Energien und Erdgas

Es wird als Ansatz gewählt: 50 % Erneuerbare nach Punkt 1 und 50 % Erdgas

Bei Investkosten von 750 €/kW Gaskraftwerke resultieren für den Ersatz von 10.000 MW Kernkraft Mehrkosten von ca. 10 Mrd.€ incl. CO2-Maßnahmen.

Die Betriebskosten für das Erdgas belaufen sich bei 4,5 cts/kWh auf rund 100 Mrd. €

 

Kosten der Erneuerbaren

Kosten des Erdgases

Summe

Investkosten

100 Mrd. €

ca. 10 Mrd. €

rund 110 Mrd. €

Betriebskosten

330 Mrd. €

100 Mrd. €

430 Mrd. €

Zusammenfassung:

Tabellarische Zusammenfassung für Ersatz von 150 Mrd.kWh Kernenergiestrom für 30 Jahre

 

Investkosten

Betriebskosten

Strompreis
cts/kWh

Nur Erneuerbare Energien

200 Mrd. €

660 Mrd. €

14,7

Kohlekraftwerke + CO2-Entsorgung

36 Mrd. €

270 Mrd. €

6

50 % Erdgas 50 % Erneuerbare

110 Mrd. €

430 Mrd. €

9,6

Prof. Pfaffenberger (2009)

 

316 Mrd. €

8,0

Dr. Werner Müller 2001 für 20 Jahre

 

250 Mrd. €

8,3

BMWi 2008 je 1/3 KE, Kohle+Erneuerbare 10)

 

320 Mrd. €

7

Weiterbetrieb Kernkraftwerke (bewegl. Kosten)

 

70 Mrd. €

1,5

Erläuterungen zur Tabelle:

Zu Prof. Pfaffenberger: „Wenn sich der Strompreis von heute 5 cts/kWh auf 12 cts/kWh erhöht, dann würde bei 60 Jahren Laufzeit ein Zusatzprofit von 316 Mrd.€ resultieren im Vergleich zur Abstellung der deutschen Kernkraftwerke.

Weiterbetrieb Kernkraftwerke: nach der Broschüre des BMWi10) vom Oktober 2008 mit 1,5 cts/kWh für Betriebs- und Brennstoffkosten ohne Kapitalkosten. Die bei 30 Jahren weiterer Laufzeit sicher noch auftretenden Nachrüstkosten sind nicht bezifferbar und hier auch nicht berücksichtigt.

Literatur:

  1. www.buerger-fuer-technik.de/body_kosten_meseberger_beschlusse.html
  2. http://www.wiwo.de/unternehmer-maerkte/eon-baut-britisches-biomassekraftwerk-115997/ Solarstromanlage Espenhain:http://www.buerger-fuer-technik.de/body_vergleich_kkw_mit_kw_unter_sol.html  Aus Unterlagen UDI und GLS, Windkraftfonds 2006.
  3. Biomasse als Lösung unserer Energieprobleme? http://www.buerger-fuer-technik.de/body_biomasse____.html
  4. www.buerger-fuer-technik.de ”Das CO2-freie Kohlekraftwerk“
  5. InvestkostenKraftwerkeJan09 http://www.energieinfo.de/eglossar/node102.html
  6. http://www.vattenfall.de/www/vf/vf_de/225583xberx/228227umwel/228407klima/228587co2-f/390514oxyfu/index.jsp Klimaschutz mit dem Oxyfuel-Prozess.
  7. Der Oxyfuel-Pozess – Vattenfall http://www.energy20.net/pi/index.php?StoryID=317&articleID=122601
  8. Pressekonferenz Vattenfall 19.05.06, VDI-Nachr. Nr. 16, April 2006, S. 15.
  9. VGB Zahlen und Fakten 2008
  10. BMWi-Broschüre, Okt.08: Sichere, bezahlbare und umweltverträgliche Stromversorgung – Geht es ohne Kernenergie?

Dr. Ludwig Lindner