(ENT2 18) – Stromkostenformel [Kraftwerk] – Grundlagen, Formel, Bestandteile

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In diesem Kurstext stellen wir dir als angehenden Ingenieur / Techniker die Stromkostenformel vor.

 

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

 

Stromkostenformel – Grundlagen

Merk’s dir!

“Die Stromkostenformel lässt sich Nutzen um die Stromkosten eines Kraftwerks zu bestimmen.”

Stromkostenformel - Stromkosten eines Kraftwerks
Stromkostenformel – Stromkosten eines Kraftwerks

 

Die Stromkostenformel für ein Kraftwerk umfasst die Berechnung der Gesamtkosten für die Stromerzeugung durch das Kraftwerk. Sie besteht aus verschiedenen Komponenten wie den Investitionskosten für den Bau des Kraftwerks, den Betriebskosten für Brennstoffe, Wartung und Personal sowie anderen variablen Kosten.

Die Formel könnte wie folgt aussehen:

Stromkosten = Investitionskosten + Betriebskosten + Wartungskosten + Brennstoffkosten + andere variable Kosten.

Diese Formel berücksichtigt alle relevanten Kosten, die mit dem Betrieb des Kraftwerks verbunden sind, und liefert eine Schätzung der Gesamtkosten pro erzeugter Kilowattstunde (kWh) Strom.

Die Stromkosten für ein Kraftwerk sind wichtig für die Rentabilität des Kraftwerks und beeinflussen die Preisgestaltung auf dem Energiemarkt. Sie werden von Energieunternehmen, Investoren und Regierungen verwendet, um Entscheidungen über den Betrieb, Ausbau oder Rückbau von Kraftwerken zu treffen.

 

Stromkostenformel – Anwendungsbereiche

Die Stromkostenformel für ein Kraftwerk wird in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet, um die Wirtschaftlichkeit und Rentabilität des Kraftwerks zu bewerten sowie strategische Entscheidungen zu treffen. Hier sind einige Anwendungsbereiche:

  1. Investitionsentscheidungen: Energieunternehmen und Investoren verwenden die Stromkostenformel, um die Rentabilität von Investitionen in den Bau neuer Kraftwerke zu bewerten. Durch die Berechnung der voraussichtlichen Stromkosten können sie feststellen, ob ein Kraftwerksprojekt rentabel ist und ob es finanziell tragfähig ist, in das Projekt zu investieren.

  2. Betriebsmanagement: Energieunternehmen verwenden die Stromkostenformel, um die Betriebskosten ihrer Kraftwerke zu überwachen und zu optimieren. Durch die Erfassung und Analyse der Betriebskosten können sie Effizienzmaßnahmen identifizieren und umsetzen, um die Kosten zu senken und die Rentabilität zu steigern.

  3. Preisgestaltung: Die Stromkostenformel wird von Energieversorgungsunternehmen verwendet, um die Strompreise festzulegen, die sie ihren Kunden in Rechnung stellen. Durch die Berechnung der Gesamtkosten für die Stromerzeugung können sie die Preise so festlegen, dass sie ihre Kosten decken und gleichzeitig wettbewerbsfähig bleiben.

  4. Politische Entscheidungen: Regierungen verwenden die Stromkostenformel, um Energiepolitik zu formulieren und Entscheidungen über den Ausbau oder Rückbau von Kraftwerken zu treffen. Die Bewertung der Kosten verschiedener Energieerzeugungstechnologien hilft dabei, Energieziele zu erreichen und die Energieversorgung sicherzustellen.

  5. Umweltbewertung: Die Stromkostenformel wird auch zur Bewertung der Umweltauswirkungen von Kraftwerken verwendet. Durch die Berücksichtigung von Umweltkosten wie Emissionsabgaben können Unternehmen und Regierungen die Gesamtkosten der Stromerzeugung besser verstehen und umweltfreundliche Entscheidungen treffen.

Insgesamt wird die Stromkostenformel für ein Kraftwerk in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen verwendet, um die Wirtschaftlichkeit, Rentabilität und Umweltauswirkungen von Kraftwerksprojekten zu bewerten und zu optimieren.

 

Stromkostenformel – Anteile

Nun widmen wir uns den Stromkosten und formulieren eine Formel in welcher alle Kostenanteile erfasst sind.

Zu diesen Anteilen gehören:

  • Kapitaldienst: x_{Kap}

sowie

  • Bedienung:   x_{Bed}

sowie

  • Brennstoff: x_{Br}

sowie

  • Entsorgung: x_E

sowie

  • Hilfsstoffe: x_H

 

Stromkostenformel – Formel

Es ergibt sich also für uns eine vollständige Gleichung mit

x = \frac{K_{inv} \cdot \frac{\overline{a}}{100}}{P_{0} \cdot T} + \frac{C \cdot k_C}{P_{0} \cdot T} + \frac{k_B}{H_u \cdot \frac{\overline{\eta}}{100}} + \frac{\dot{m}_E^0}{P_0} \cdot k_E + \sum_j \frac{\dot{m}_{H_j}}{P_0} \cdot k_{H_j}

 

Stromkostenformel – Auslastung des Kraftwerks

Dass die Stromerzeugungskosten sehr stark von der Auslastung des Kraftwerks abhängen, liefert uns nachfolgende Beziehung:

x = \frac{C_1}{T} + C_2

Wobei:

\strong{C_1} = (\frac{K_{inv} \cdot \frac{\overline{a}}{100}}{P_0 } + \frac{C \cdot k_C}{P_0})

und

\strong{C_2} = \frac{k_B}{H_u \cdot \frac{\overline{\eta}}{100}} + \frac{\dot{m}_E^0}{P_0} \cdot k_E + \sum_j \frac{\dot{m}_{H_j}}{P_0} \cdot k_{H_j} }

beinhalten.

 

Stromkosten – Zuschlagsfaktoren 

Wir behalten unseren bisherigen Vergleich zwischen Steinkohlekraftwerk und Kernkraftwerk bei und stellen deren Anlagen- und Gesamtkosten einander gegenüber. Dabei müssen wir jedoch einige Zuschlagsfaktoren berücksichtigen:

  • Verzinsung

sowie

  • Versteuerung,

sowie

  • Inflation

sowie

  • Inbetriebnahme

sowie

  • Bauherreneigenleistung

und

  • Stilllegung

 

Stromkosten – Zuschlagsfaktoren – Tabellenübersicht 

Typ  K_{di}  BZ  1.|\alpha_1( in % )  2.| \alpha_2   3.|\alpha_3  4. |\alpha_4  5.|\alpha_5   6.|\alpha_6  7.|\alpha_7   |K_{gi} 
SKW 1000 4 12 2 2 5 1 3 0 1250
KKW 1700 7 18 3 3 7 2 5 8 2500

 

Kürzel der Tabelle:

  • SKW = Steinkohlekraftwerk | 700 MW_{el}

sowie

  • KKW = Kernkraftwerk | 1300 MW_{el}

sowie

  • BZ = Bauzeit |   a = Jahre

sowie

  • K_{di}=Direktinvestition |   \frac{EUR}{kW_{el}}

sowie

  • K_{gi}=Gesamtinvestition | \frac{EUR}{kW_{el}}

 

Es gilt \alpha_{ges} = \sum_i \alpha_i

 

Stromkosten – Kapitalfaktor

Ist er gelungen die Investitionskosten eines Kraftwerks zu berechnen, folgt die Bestimmung der Abschreibungen und des Kapitalfaktors \overline{a}.

Das liebe Kapital…

Der Kapitalfaktor bestimmt die Kosten, die direkt vom Kapital abhängen.

 

Stromkosten – Kapitalfaktor – Anteile

Der Kapitalfaktor kann hinsichtlich der Kosten in vier Anteile gegliedert werden:

  • a = Anteil für Abschreibungen und Verzinsungen

sowie

  • b_1 = Versicherungsanteil

sowie

  • b_2 = Versteuerungsanteil

sowie

  • b_3 = Reparaturanteil

 

somit ergibt sich:

\overline{a} = a + b_1 + b_2 + b_3 + b_4

 

Merk’s dir!

Mit dieser Berechnung schließen wir die betriebswirtschaftliche Untersuchung von Kraftwerken fürs erste ab.

 

Was kommt als Nächstes?

Im nächsten Kursabschnitt beschäftigen wir uns mit der Auslastung von Kraftwerken und der Bestimmung des Wirkungsgrades. 

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