Leider sind weder Wind- noch Solarparks wirklich skalierbar ohne Speicher. Und Speicher sind enorm teuer, egal, ob man zusätzliche Pumpspeicherwerke oder Akkus hinstellt. Je mehr man davon hat, desto teurer. Dazu kommen noch Wartungskosten - bei Akkus muss man mit rund 8% Austauschrate rechnen. Auch Windräder müssen nach 20 Jahren ausgetauscht werden, die Austauschrate liegt also hier bei 5%.
Ich rechne mal einen kleinen 20MW Windpark mit 4 Stunden Pufferakku LiFePO4-Basis durch (300 - 500 Euro / Kilowattstunde).
Laut Google kostet ein installiertes Windmegawatt rund 1,2M Euro. Der Windpark mit 20MW würde also mindestens 24M Euro kosten, zzgl. Flächenkosten (Pacht oder Erwerb). Wenn wir vier 5MW-Räder aufstellen und jedes eine Grundfläche von 30x30m benötigt, sind das also in Summe 3600qm, die mindestens veranschlagt werden müssen. Dazu kommt der Akku, der könnte aber intelligenterweise im Fuß der Windräder aufgebaut werden.
Die Wartungskosten belaufen sich auf ca. 1,2M Euro im Jahr.
Der Akku soll 4 Stunden puffern können. Bei LiFePO4 gilt: Wunschkapazität = Leistungsabgabe x Stunden x 1,2. Also in dem Falle: 20MW x 4h x 1,2 = ca. 100MWh. Im Fuß jedes Windrades müsste also ein Akku von 25MWh aufgestellt werden. Das Gewicht mit 250t ist vertrebar (1kWh "wiegen" 10kg).
Wenn die Kilowattstunde 300,- Euro kostet, kosten 100MWh entsprechend 30M Euro. Sind es dagegen 500,- Euro die Kilowattstunde, muss man mit 50M Euro rechnen.
Die Wartungskosten liegen bei rund 2,4 - 4M Euro jährlich.
In Summe muss man also für den Windpark nach den Initialkosten von 45 - 65M Euro also noch mit 3,5 bis 5,5M Euro Wartungskosten jährlich rechnen. Wird der Windpark auf 20 Jahre finanziert und wird mit einem zinsfreien KFW-Kredit gearbeitet, liegen die Betriebskosten im Minimum beim Doppelten der Wartungskosten - also 7 bis 9M Euro jährlich. Zuzüglich dazu kommen halt noch Pachten oder Erwerbskosten für den Baugrund. Ich runde mal vorsichtig auf 10M Euro auf, auch, weil es sich leichter rechnen lässt.
Aber nehmen wir mal an, der Windpark ist mit 10M Euro jährlich zu betreiben und liegt die auf's Jahr betrachtete Effizienz bei 20% der installierten Leistung, dann ergeben sich folgende Rechnung: 100MW x 0,2 x 24 x 365 = 175.200MWh (175,2GWh). Für 10M Euro Betriebskosten ergibt das einen Kilowattstundenpreis von 5,7 Cent. Ich hoffe, ich habe mich nicht verrechnet.
Das klingt erstmal sehr günstig. Allerdings sind 4 Stunden Pufferakku im Zweifel zu wenig. Eigentlich müsste so ein Windpark auch mal einen Tag ohne Wind auskommen und dann wieder Überschüsse gut einpuffern können. Dann vergrößern wir mal unseren Akku von 4 Stunden auf 24 Stunden - oder eben ca. 580MWh. Wir bekommen den Akku für 300 Euro/kWh, das ergibt dann 173M Euro Investition. Die Austauschrate von 8% ist ebenfalls vorgegeben, dann sind wir 13,8M Euro jährlichen Wartungskosten. Das Gewicht des Akkus liegt bei rund 6 Kilotonnen.
Auch hier wieder haben wir eine zinsfreie 20-Jahres-Finanzierung von der KFW bekommen. Ich verdoppel mal im Kopf die Kosten auf ca. 30M Euro für den gesamten Windpark. Alle anderen Eckdaten bleiben grob gleich, allerdings bietet der größere Akku eine bessere Stabilität an und wir haben dadurch eine Effizienz von 25% erreicht.
Also: 100MW x 0,25 x 24 x 365 = 219.000MWh (219GWh) im Jahr. Die kosten nun aber 30M jährlich. Damit ist aber klar, dass das Mehr an Versorgungssicherheit durch den Pufferakku richtig schlecht skaliert, denn auf einmal kostet die Kilowattstunde 13,7 Cent in der Erzeugung. Und ich habe hier mit einem "günstigen" Akku gerechnet.
Je größer der Pufferakku, desto besser können Wind- und Solarparks auch genutzt werden. Ungepufferte Anlagen liegen bei 10% Effizienz (d.h. im Jahresmittel erzielt eine 1MW-Solaranlage eben nur 100kW !) gepufferte Anlagen können aber auf >20% gehoben werden, je nach Größe des Speichers. Minimum sind 24h, besser 48h Speicherkapazität. Das macht den Spaß aber sehr teuer - ergo, die Skalierung ist schlecht. MEHR Solarzellen skalieren nachts nicht - 0 x 1 ergibt 0, 0 x 10 ergibt auch null. Keine Skalierung. Tagsüber muss der Überschuss verbruzzelt oder eben gespeichert werden. Also nur in Kombination mit einem Speicher ist überhaupt eine technische Skalierbarkeit gegeben und die ist halt noch viel zu teuer und wartungslastig.
Windkraftanlagen haben von Haus aus eine höhere Effizienz (ca. 20%), weil auch nachts ein Wind weht. Und Windanlagen werden halt bevorzugt in windreichen Gegenden aufgestellt, deshalb ist im Norden Windmühlenland, in Süddeutschland stehen die Dinger nur ab und zu mal auf Anhöhen rum (weil windarme Region).
Für die Rechnung habe ich absichtlich die effizienteren Windanlagen genommen, damit der Strompreis konkurrenzfähig wird mit Kohlestrom. Bei Solarstrom ist der Preis höher.
Man kann das Experiment sogar schön zu Hause nachvollziehen. Einfach mal den Vergleich machen mit einer ungepufferten Balkonsolaranlage im Vergleich zu einer mit Pufferspeicher. Die Solarleistung wird besser ausgenutzt mit Puffer, weil man in den Abendstunden den Solarstrom nutzen kann, statt dann, wenn er anfällt. Dafür kostet aber die Kilowattstunde Solarstrom deutlich mehr. Heute bekommt man ja 100W installierte Solarleistung für weniger als 100 Euro, aber der Pufferakku kostet immernoch so 600 Euro / kWh. Je größer der Pufferakku, desto teurer.