3 Ansatz und Rahmenbedingungen
4.4 Kosten .1 Derzeitige Kosten
Die derzeitigen Kosten der Elektrizität aus Kleinwasserkraftwerken weisen eine breite Streuung auf, da sie sehr stark von der jeweiligen standortspezifischen Situation abhängen. Die bedeutendsten Faktoren für die Investitionskosten stellen Bau- und Planung, die Turbine und die elektrischen Anlagenkomponenten dar. Die Anteile an den Gesamtinvestitionskosten variieren je nach Kraftwerkstyp und Standortbedingungen. Nach (IEA 2003) betragen die Anteile für Bau und Planung zwischen 35% und 60%, die der Turbine 15-35% und jene der elektrischen Anlagenkomponenten 25-35%. Generell sind die Investitionskosten für Kleinwasserkraftwerke in der Schweiz im Vergleich zu anderen europäischen Ländern recht hoch und betragen 4’000 Euro bis 10’000 Euro pro kW installierter Leistung. In anderen Staaten liegen die Investitionskosten in einem Bereich von etwa 500 Euro bis 1’200 Euro (Polen) bis zu 4’000 Euro bis 6’000 Euro pro kW installierter Leistung (Deutschland).
In (Von Moss & Leutwiler 1997) sind folgende Stromgestehungskosten angegeben: Trinkwasser-kraftwerke 7-23 Rp./kWh; AbwasserTrinkwasser-kraftwerke 11-26 Rp./kWh; 15-30 Rp./kWh für LaufTrinkwasser-kraftwerke mit einer Leistung von 40 kW-1 MW; 15-45 Rp./kWh für Picokraftwerke mit einer Leistung von weniger als 40 kW; 40-100 Rp./kWh für inselbetriebene, also saisonal betriebene und nicht ans öffentliche Stromnetz angeschlossene Pico-Alpkraftwerke. In (Filippini et al. 2001) werden als
Mittelwert aus der Untersuchung von fünf nicht näher beschriebenen Kleinwasserkraftwerken mit einer Leistung zwischen 1 MW und 10 MW Kosten von 3.73 Rp./kWh angegeben.a (P. Burger et al.
1997) geben für Trinkwasserkraftwerke Stromkosten von 7-23 Rp./kWh an, nach (BFE 2003d) liegen die Kosten bei 5-20 Rp./kWh. Laut (Chenal et al. 1995) liegen die Kosten bei Abwasserkraftwerke zwischen 9 Rp./kWh und 85 Rp./kWh, wobei 21% des realisierbaren Ausbaupotenzials von etwa 52 GWh/a unterhalb von 12 Rp./kWh produziert werden können, 28% zwischen 12 Rp./kWh und 20 Rp./kWh, knapp 30% zwischen 20 Rp./kWh und 30 Rp./kWh, der Rest mit Kosten von mehr als 30 Rp./kWh. In (Chapallaz & Eichenberger 1993) werden die Stromkosten für Trinkwasserkraftwerke mit 8-12 Rp./kWh angegeben, bei Modernisierung des Maschinensatzes und Teilerneuerung der wasserbaulichen Teile mit 12-16 Rp./kWh oder mehr und für neu errichtete Kleinstwasserkraftwerke mit >16 Rp./kWh. In (Lorenzoni et al. 2001) werden ohne weitere Unterteilung in Leistungskategorien der Kraftwerke die Stromkosten mit 4.8-24 Rp./kWh angegeben.b Dabei sind bestehende Kleinwasserkraftwerke erfasst, deren Altersstruktur folgendermassen aussieht: etwa 35% der Anlagen sind jünger als 20 Jahre, 30% zwischen 20 und 40 Jahre, knapp 20% zwischen 40 und 60 Jahre und der Rest älter als 60 Jahre. Tab. 4.6 bietet einen zusammenfassenden Überblick über die vorhandenen Kostendaten, in Fig. 4.11 sind die Bereiche der Stromgestehungskosten für verschiedene Kraftwerkstypen und Leistungskategorien grafisch dargestellt.
Tab. 4.6 Stromgestehungskosten verschiedener Kleinwasserkraftwerkstypen.
Typ Leistung Stromgestehungskosten
[Rp./kWh]
Anmerkung
< 10 MW 4.8-24 Bestehende Anlagen
Originalangabe 3-12 EUR Ct./kWh
< 300 kW 12-16 Erneuerung od. Modernisierung
< 300 kW > 16 Neubau
Hoch- und
Niederdruckkraftwerke
40 kW – 2.2 MW 10-30 Neubau
Abwasserkraftwerke 16 kW – 900 kW 9-85* Neubau
Trinkwasserkraftwerke 1 kW – 2 MW 5-23 Neubau
Pico-Kraftwerk < 40 kW 15-45 Neubau
Pico-Alpkraftwerk < 40 kW 40-100 Neubau; nicht ans öffentl.
Stromnetz angeschlossen
* Bei knapp 50% des Ausbaupotenzials würden die Kosten weniger als 20 Rp./kWh betragen.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 Pico-Alpkraftwerk,
Neubau Pico-Kraftwerk,
Neubau Trinkwasserkraftwerk,
Neubau Abwasserkraftwerk,
Neubau Hoch- und Niederdruckkraftwerk,
Neubau Hoch- und Niederdruckkraftwerk,
Neubau Hoch- und Niederdruckkraftwerk,
Erneuerung Bestehende Anlagen
bis 40kWbis 40kW
1kW bis 2MW
16kW bis 900kW
40kW bis 2.2MWbis 300kWbis 300kWbis 10MW
0
Stromgestehungskosten [Rp./kWh]
>16
Fig. 4.11 Stromgestehungskosten für verschiedene Kategorien von Kleinwasserkraftwerken.
Eine Auswertung der Planungsunterlagen und der zugehörigen Wirtschaftlichkeitsabschätzungen zur Reaktivierung und zum Ausbau bestehender Anlagen und zum Neubau einzelner Kleinwasser-kraftwerke (Bretscher & Gutzwiller 2003, Binder & Burri 2003, Binder & Burri 2001, eps 2001, Hauri 2001, Hunziker 2002, Kunz & Meng 2003, Liesch 2003, Müller 2002, Odermatt & Ettlin 2001, Schmid & Bonato 2003, Wohlfender et al. 2002) ergibt Stromentstehungskosten im Bereich von 9.8 Rp/kWh bis 21.9 Rp./kWh. Diese sind in Fig. 4.12 in Abhängigkeit von der jährlichen Produktionserwartung dargestellt, wobei auch noch zwischen vollständigen und teilweisen Neubauten sowie Erneuerung bestehender Anlagen unterschieden wird. Aus den Daten lässt sich ein mit der jeweiligen Stromproduktionserwartung gewichteter Durchschnittswert von 11.6 Rp./kWh errechnen.
Der Anteil der Unterhaltskosten für Betrieb und Wartung an den gesamten Stromentstehungskosten beträgt in diesen Studien zwischen 15% und 47%, stark davon abhängig, ob die Überwachung vollautomatisch erfolgt oder grossen Personalaufwand erforderlich macht. Wie aus Fig. 4.12 ersichtlich, ist es schwierig, aus den zur Verfügung stehenden Daten eine klare Abhängigkeit zwischen den Stromgestehungskosten und der jährlichen Produktionserwartung zu erkennen. In Fig. 4.13 ist die Abhängigkeit der Kosten von der Nennleistung der Kraftwerke dargestellt. Lediglich die Aussage, dass die Stromgestehungskosten mit steigender Produktionserwartung bzw. Leistung abnehmen dürften, scheint im Allgemeinen gültig zu sein. Auch dabei sind jedoch Ausnahmen aufgrund spezieller anlagenspezifischer Umstände festzustellen. Standortspezifische Einflüsse auf Bau- und Wartungsaufwand spielen eine grosse Rolle. Um hier belastbarere Aussagen treffen zu können, wäre ein grösserer Stichprobenumfang notwendig.
0 5 10 15 20 25
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Produktionserwartung [MWh/a]
Neubau
teilweise Neubau + Modernisierung Erneuerung bestehender Anlagen
Stromgestehungskosten [Rp./kWh]
Fig. 4.12 Stromgestehungskosten einzelner Kleinwasserkraftwerke in Abhängigkeit von der jährlichen Produktions-erwartung.
5 10 15 20 25
Stromgestehungskosten [Rp./kWh]
Neubau
teilweise Neubau + Modernisierung Erneuerung bestehender Anlagen
5 10 15 20 25
Stromgestehungskosten [Rp./kWh]
Neubau
teilweise Neubau + Modernisierung Erneuerung bestehender Anlagen
4.4.2
4
Zukünftige Kosten
Über eine mögliche zukünftige Entwicklung der Kosten für die Stromerzeugung in Kleinwasserkraftwerken existieren nur wenige zuverlässige Untersuchungen. Da es sich bei den Komponenten der Anlagen um eine ausgereifte Technologie handelt und es nicht anzunehmen ist, dass die Realisierung des möglichen Potenzials einen Nachfrageschub auslösen wird, welcher zu einer Kostenreduktion führen könnte, kann davon ausgegangen werden, dass die Kosten nur in geringem Ausmass sinken werden. In (IEA 2003) wird für die gesamten Investitionskosten, die den dominierenden Kostenfaktor darstellen, ein Reduktionspotenzial von je 5% bis 10% während der nächsten beiden Jahrzehnte angegeben, wobei aber nicht klar hervorgeht, inwieweit diese Werte für die Schweiz zutreffen. Es wurde versucht, die Entwicklung der Stromgestehungskosten abzuschätzen.
In Fig. 4.1 sind vier Szenarien dargestellt. Generell werden Ausgangskosten von 20 Rp./kWh und ein Anteil der Investitions- an den Stromgestehungskosten von 70% festgesetzt. Diese Werte sollten für den Neubau von Kleinstwasserkraftwerken mit einer Leistung von weniger als 300 kW einer konservativen Schätzung entsprechen (vgl. auch Fig. 4.11 und Fig. 4.12).a Im Szenario „tief/tief“ wird angenommen, dass die Investitionskosten bis zum Jahr 2020 um 5% gesenkt werden können, bis zum Jahr 2035 um weitere 2% und bis 2050 um 1%. Die Betriebskosten bleiben jeweils konstant. Im Szenario „tief/hoch“ bleibt das Reduktionspotenzial bei den Investitionskosten das gleiche wie im vorherigen Szenario. Bei den Betriebskosten wird jedoch eine deutliche Reduktionsmöglichkeit von 50% bis 2020 unterstellt, was etwa durch eine Automatisation der Überwachung erreicht werden könnte. Danach bleiben die Betriebskosten wiederum konstant. Im Szenario „hoch/tief“ wird bei den Investitionskosten eine Reduktion bis 2020 von 10% festgelegt, bis 2035 um weitere 4% und bis 2050 um weitere 2%. Die Betriebskosten bleiben jeweils konstant. Das Szenario „hoch/hoch“ kombiniert die jeweils höheren Reduktionspotenziale aus den vorherigen Annahmen, woraus sich die tiefsten Kosten ergeben. Für das Jahr 2035 resultieren aus den skizzierten Annahmen Kosten von etwa 19.0 Rp./kWh, 18.1 Rp./kWh, 15.5 Rp./kWh sowie 14.7 Rp./kWh.
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Jahr
Stromgestehungskosten [Rp./kWh]
tief/tief tief/hoch hoch/tief hoch/hoch
Fig. 4.14 Szenarien zur zukünftigen Kostenentwicklung der Stromerzeugung in Kleinwasserkraftwerken.
a Nach Angaben von Hr. Buser, BFE-Programmleitung Kleinwasserkraft betragen die Stromgestehungskosten für Anlagen
<1 MW typischerweise 14-25 Rp./kWh.