Fraunhofer-Institut berechnet Wirtschaftlichkeit von langfristigem Photovoltaik-Strombezug für ein Stahlwerk

Können Photovoltaik-Großanlagen interessante Angebote für Großverbraucher unterbreiten, deren Lastgang innerhalb von Minuten um mehrere Dutzend Megawatt schwank? Mit dieser Frage befasste sich der Institutsteil Angewandte Systemtechnik des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB (Fraunhofer IOSB-AST) in einer Analyse für die Stahlwerke Thüringen GmbH (SWT). Im Zentrum stand die Frage, ab welchem Grenzpreis sich der langfristige Bezug von Solarstrom über einen Pay-as-produced-Strombezugsvertrag (Power Purchase Agreement, PPA) für ein energieintensives Unternehmen rentiert.

Volatile Spotmarktpreise, geopolitische Unsicherheiten und regulatorische Veränderungen nennt das IOSB-AST als Faktoren, die energieintensiven Industrien die langfristige Kostenplanung erschweren. Langfristige, direkt mit Erzeugern erneuerbarer Energien abgeschlossene PPA böten deshalb „einen vielversprechenden Ansatz: Sie ermöglichen planbare Bezugskosten über Laufzeiten von 15 Jahren oder mehr und entkoppeln Industrieunternehmen teilweise von kurzfristigen Marktpreisschwankungen.“

Die Bedingungen eines solchen PPA mit den Anforderungen eines Stahlwerks zusammenzubringen, war allerdings offenbar nicht ganz einfach: Der Lastgang des SWT könne im Minutenbereich um bis zu 60 Megawatt schwanken. In einem 15-minütigen Abrechnungsintervall könne es deshalb „sowohl zu Strombezug als auch zu Rückspeisung kommen“. In der Langfristperspektive einer mehrjährigen Vertragslaufzeit sei wiederum die Marktentwicklung mit großen Unsicherheiten behaftet. Diese Kombination „erfordert eine Analysemethodik, die sowohl zeitlich hochaufgelöst als auch Szenarien basiert arbeitet. Nur so lässt sich ein belastbarer Grenzpreis ermitteln“, sagt Steffi Naumann, Gruppenleiterin am Fraunhofer IOSB-AST.

Daten aus dem Strahlungsobservatorium

Die Photovoltaik-Erzeugung habe in minütlicher Auflösung simuliert werden müssen. Die in der Regel nur in gröberer Auflösung verfügbaren Globalstrahlungsdaten hätten dafür nicht ausgereicht. Während zur Vorbereitung sehr großer Solarpark-Projekte auch schon einmal Strahlungsdaten über lange Zeiträume hinweg direkt am geplanten Standort ermittelt werden, griff das IOSB-AST ein anderes Verfahren zurück: „Auf Basis eines entfernten Strahlungsobservatoriums wird die minütliche Stochastik hinter den 10-Minuten-Messwerten ermittelt und auf die lokalen Witterungsbedingungen übertragen“, heißt es vonseiten des Instituts. So sei „eine realitätsnahe Interpolation und belastbare Simulation der tatsächlichen Einspeisecharakteristik“ entstanden.

Gemeinsam mit dem SWT sei dann anhand verschiedener Szenarien eine Sensitivitätsanalyse erstellt worden. Die je nach Eintrittswahrscheinlichkeit gewichteten Szenarien unterschieden sich offenbar beträchtlich voneinander, denn die für das Stahlwerk rentablen Grenzkosten lagen den Angaben zufolge, je nach Szenario, zwischen 20 und 70 Euro je Megawattstunde, also 2 bis 7 Cent je Kilowattstunde. Keine Angaben macht das IOSB-AST indes über den schließlich ermittelten „finalen Grenzkostenpreis“, der für das SWT ermittelt wurde.

Speicher auch ohne PPA sinvoll

Das größte wirtschaftliche Risiko, das die Analyse für das Stahlwerk indentifizierte, sind negative Strompreise. Mindern ließe sich dies etwa durch eine vertragliche Klausel zur Abschaltung und Nicht-Vergütung des Photovoltaik-Stroms in Zeiten negativer Preise. Ein Batteriespeicher sei für das SWT „unter der Annahme einer mindestens gleichbleibenden Volatilität am Spotmarkt“ eine wahrscheinlich lohnende Option, dies allerdings nicht primär zur Solarstrom-Eigenverbrauchserhöhung, sondern auch durch Arbitragegeschäfte am Spotmarkt. Somit sei der Speicher in betriebswirtschaftlicher Hinsicht nichts mit dem PPA zu tun.

Stahlwerk Thüringen produziert Profilstahl, wofür das Unternehmen Stahlschrott zunächst in einer Elektrolichtbogenroute und anschließend in einem angeschlossenen Warmwalzwerk verarbeitet. Das Unternehmen will bis 2040 klimaneutral Stahl herstellen und entsprechend erneuerbare Energien in seinen Prozessen möglichst effizient einsetzen.