(ENT2 17) – Stromgestehungskosten [Formel, Gleichung, Bestandteile]

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Inhaltsverzeichnis:

Wir haben die Stromgestehungskosten bereits im ersten Modul allgemein behandelt. Jetzt wollen wir die Berechnung nochmals für ein Kraftwerk aufstellen sowie dir den Brennstoffkostenanteil vorstellen.

Für ein optimales Verständnis helfen dir zahlreiche, ausführliche Videoclips und viele anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT2-Kraftwerkstechnik

 

Stromgestehungskosten – Grundlagen

Merk’s dir!

“Die Stromgestehungskosten beschreiben die Kosten, die anfallen um eine Energieform in elektrischen Strom umzuwandeln mittels die Energieumwandlung.”

Stromgestehungskosten - Generatorhalle
Stromgestehungskosten – Generatorhalle

 

Stromgestehungskosten sind die Gesamtkosten für die Erzeugung von elektrischem Strom aus einer bestimmten Energiequelle, einschließlich aller Investitionen, Betriebskosten und Wartungskosten über die Lebensdauer einer Anlage.

Diese Kosten werden üblicherweise pro Kilowattstunde (kWh) Strom berechnet und dienen dazu, die Wirtschaftlichkeit verschiedener Energieerzeugungstechnologien zu vergleichen. Stromgestehungskosten sind ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung über die Nutzung von Energiequellen wie fossilen Brennstoffen, erneuerbaren Energien oder Kernkraft.

Sie umfassen typischerweise Kosten für Kapital, Betrieb, Wartung, Brennstoffe und andere variable Kosten. Die Analyse der Stromgestehungskosten hilft bei der Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit von Energieerzeugungsoptionen und beeinflusst die Entwicklung von Energiepolitik und Investitionsentscheidungen.

 

Merk’s dir!

Wenn nicht anders angegeben, wird das Ergebnis der Stromgestehungskosten-Berechnung in Euro je Megawattstunde angegeben.

 

Vorsicht! Klingt ähnlich…

Bitte verwechsele nicht die Begriffe Stromgestehungskosten und Stromentstehungskosten miteinander. Das wäre nicht korrekt.

 

Stromgestehungskosten – Anwendungsbereiche

Die Gleichung wird in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet, um die Kosten der Stromerzeugung zu analysieren und zu vergleichen. Hier sind einige Anwendungsbereiche für Kraftwerke:

  1. Investitionsentscheidungen: Stromgestehungskosten werden von Energieunternehmen, Investoren und Regierungen verwendet, um zu entscheiden, welche Art von Kraftwerken gebaut oder betrieben werden sollen. Die Analyse der Kosten hilft dabei, die rentabelsten Optionen zu identifizieren und Investitionen in neue Kraftwerke zu lenken.

  2. Energiepolitik: Regierungen verwenden Stromgestehungskosten, um Energiepolitik zu formulieren und Energieziele festzulegen. Die Bewertung der Kosten verschiedener Energieerzeugungstechnologien hilft dabei, Entscheidungen über Subventionen, Steuern und regulatorische Maßnahmen zu treffen, um die Energieversorgung zu diversifizieren und die Umweltziele zu erreichen.

  3. Netzentwicklung: Die Planung und Entwicklung von Stromnetzen erfordert die Berücksichtigung der Kosten verschiedener Kraftwerkstypen. Stromgestehungskosten werden verwendet, um die optimalen Standorte für neue Kraftwerke zu bestimmen und die Integration erneuerbarer Energien in das Netz zu planen.

  4. Vertragsverhandlungen: Energieunternehmen verwenden Stromgestehungskosten, um Verträge für den Kauf oder Verkauf von Strom abzuschließen. Die Analyse der Kosten hilft dabei, faire Preise festzulegen und langfristige Liefervereinbarungen zu treffen.

  5. Verbraucherinformation: Verbraucherorganisationen verwenden Stromgestehungskosten, um Verbraucher über die Kosten verschiedener Energiequellen und deren Auswirkungen auf die Strompreise zu informieren. Diese Informationen können Verbrauchern dabei helfen, fundierte Entscheidungen über ihre Energieversorgung zu treffen.

 

Stromgestehungskosten eines Kraftwerks – Formel

Nun betrachten wir die Stromgestehungskosten für ein Kraftwerk.

Geothermie-Kraftwerk
Geothermie-Kraftwerk

 

Gehen wir davon aus, dass die jährlichen Aufwendungen durch die jährlichen Erlöse gedeckt werden sollen, so können wir folgende Beziehung (Ungleichung) aufstellen:

\int_0^{t_a} P(t) \cdot x dt \le K_{inv} \cdot  \frac{\overline{a}}{100}  +  \int_{0}^{t_a} \dot{m}_B (t) \cdot  k_B dt  +  C \cdot k_c  +  int_{0}^{t_a} \dot{m}_E (t) \cdot k_E dt  +  \sum_{j} \int_{0}^{t_a} \dot{m}_H_j (t) \cdot  k_{H_j} dt

 

Diese sehr umfangreiche Beziehung verliert seine Monstrosität, wenn man sich die einzelnen Posten mal genauer anschaut:

 

Stromgestehungskosten eines Kraftwerks – Kennzahlen

  •  Kosten der Kraftwerksleistung

P(t) = Die in kW angegebene Kraftwerksleistung

x = Kosten der elektrischen Energie in \frac{\text{EUR}}{kWH_{el}}

 

  • Investitionskosten

a = Kapitalfaktor in %/a

K_{inv} = Gesamtinvestition in EUR

 

  • Brennstoffgesamtkosten

m_B = Brennstoffmenge \frac{t}{h}

k_B = Brennstoffkosten \frac{EUR}{t}

 

  • Personalgesamtkosten

C = Personal (Anzahl)

k_c = Kostensatz für ein Mannjahr Personal \frac{EUR}{a}

 

  • Entsorgungsgesamtkosten

m_E = Entsorgungsmenge \frac{t}{h}

k_E = Entsorgungskosten \frac{EUR}{t}

 

  • Hilfsstoffgesamtkosten

m_{H_j} = Hilfsstoffmenge \frac{m^3}{h}

k_{H_j} = Hilfsstoffkosten \frac{EUR}{m^3}

 

  • Bezugsdaten

t_a = Referenzjahr ( 8760 h = Betriebsstunden)

 

Brennstoffkostenanteil – Formel

Brennstoff - Kohle
Brennstoff – Kohle

 

Nehmen wir an, dass wir die Integrale der obigen Gleichung ersetzen können, indem wir die Integrale über mehrere geordnete Jahresdauerlinien und einer Erfassung der Volllaststunden auswerten, so lässt die beispielsweise der Brennstoffkostenanteil umformulieren zu:

\int_{0}^{t_a} P(t) \cdot dt = P_0 \cdot T = \frac{\overline{\eta}}{100} \int_{0}^{t_a} \dot{m}_B (t) \cdot H_u dt = \frac{\overline{\eta}}{100} \dot{m}_B^0 \cdot H_u \cdot T

 

Brennstoffkostenanteil – Kennzahlen:

  • H_u = Unterer Heizwert des genutzten Brennstoffes (Angabe in \dfrac{kWh}{t})

sowie

  • \overline{\eta} = Mittlerer Wirkungsgrad (Angabe in %)

sowie

  • T = Anzahl der Volllaststunden pro Jahr (Angabe in \frac{h}{a} )

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem wir jetzt die Stromgestehungskosten näher betrachtet haben, folgt im nächsten Kurstext die Stromkostenformel.

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