Analyse des Zusammenhangs zwischen Strompreis und CO2-Emissionen

Veröffentlicht am 06.09.2010

Im Rahmen von Demand-Side Management und Maßnahmen zur Effizienzsteigerung wird häufig eine Verringerung der CO2-Emissionen und der Energiekosten angestrebt. Dabei wird häufig die These aufgestellt, dass eine Kostenoptimierung auch zu einer Reduktion der mit dem Stromverbrauch verbundenen CO2-Emissionen führt. Es wird angenommen, dass niedrige Strompreise bei geringer Last (hoher Anteil Kernenergie) oder bei einer hohen Einspeisung regenerativer Energien (hauptsächlich Windkraft) auftreten. In beiden Fällen wäre dann ein höherer Anteil an Kraftwerksleistung mit geringen CO2-Emissionen am Netz, was zu vergleichsmäßig geringen mittleren Emissionen der gesamten Stromerzeugung zu diesen Stunden führen könnte.

Im Rahmen des Forschungsprojektes KW21 hat die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. diesen Zusammenhang näher betrachtet. Hierzu wurden die Mittwochsbilanzen der allgemeinen Stromversorgung /STB-01 09 und FFE-04 10/ und die Strompreise am Spotmarkt der Strombörse /EEX-01 10/ für die Jahre 2008 und 2009 ausgewertet.

Die mittleren stündlichen CO2-Emissionen der untersuchten Mittwoche lagen für 2009 zwischen 476 und 695 g/kWh (436 bis 663 g/kWh im Jahr 2008). In Abbildung 1 sind für den April und für den Juni jeweils die Erzeugung der verschiedenen Kraftwerkstypen und die daraus resultierenden Emissionen gezeigt. Im Juni sind die Emissionen durch eine geringere Erzeugung der Kernkraft und geringere Windkrafteinspeisung deutlich höher, da die fehlende Leistung hauptsächlich durch einen höheren Einsatz von Stein- und Braunkohle ausgeglichen wird.

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Abbildung 1: Stromerzeugung und daraus resultierende CO2-Emissionen, links für April 2009, rechts für Juni 2009

Die Auswertung der CO2-Emissionen nach den Strompreisen zeigte, dass nur bei sehr hohen Strompreisen (ein Großteil der Kraftwerke läuft) eine Aussage über die Emissionen möglich ist. Bei niedrigeren Preisen hingegen ist keine Aussage zu den Emissionen möglich. Die Streuung ist hier sehr hoch ist, da bei günstigen Strompreisen entweder viel regenerative Einspeisung und somit niedrige Emissionen oder nur eine geringe Last vorherrscht.

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Abbildung 2: Zusammenhang zwischen dem Spotmarktpreis und den CO2-Emissionen der gesamten Stromerzeugung in Deutschland für 2008 und 2009

Wenn man die Last um die Windkraft bereinigt, so erhält man ein Punktefeld mit einer geringeren Streuung wie in Abbildung 3. Dennoch ist die Streuung zu hoch, um einem Strompreis eine CO2-Emission zuordnen zu können.

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Abbildung 3: Zusammenhang zwischen dem Spotmarktpreis und den CO2-Emissionen der gesamten Stromerzeugung ohne Windkraft in Deutschland für 2008 und 2009

Es gibt verschiedene Gründe, wieso dies nicht möglich ist:

  • Die durch Kernkraft gedeckte Grundlast ist nicht konstant (z.B. Revisionen), manche Kernkraftwerke fahren einen leichten Tagesgang.
  • Pumpspeicherkraftwerke liefern zur Hochlastzeit regenerativen Strom.
  • KWK-Anlagen haben wegen der im Winter benötigten Heizwärme saisonal unterschiedliche Positionen in der Merit-Order Kurve.

Die Auswertungen haben gezeigt, dass keine zuverlässige Aussage zum Zusammenhang zwischen Strompreis und den CO2-Emissionen möglich ist, wenn keine weiteren Daten berücksichtigt werden. Änderungen in der Verbraucherlast und volatile Einspeisung regenerativer Energien führen zu einem Kraftwerkseinsatz, dessen Erlöse auf dem Spotmarkt keine Rückschlüsse auf die Zusammensetzung erlauben. Dies wird erst möglich, wenn man die Verbraucherlast und die Einspeisung regenerativer Erzeuger sowie die Revisionen der Kraftwerke mit berücksichtigt.

Eine Verschiebung der Last in Zeitbereiche, in denen ein hoher Anteil regenerativ erzeugt wird, führt auch nicht zu einer Erhöhung der regenerativen Energieerzeugung – die zusätzliche Last muss weiterhin mit konventioneller Technik gedeckt werden. Erst in der weiteren Zukunft, wenn so viel regenerative Energieerzeugung installiert ist, dass stundenweise ein Teil gedrosselt werden muss, kann durch Lastverschiebung der regenerative Anteil erhöht werden.

 

Dipl.-Ing. Thomas Gobmaier, Verena Schröpel

 

Literatur:

EEX-01 10 European Energy Exchange, deutsche Energiebörse in Leipzig, www.eex.de, letzter Stand: Juli 2010
FFE-04 10 Von Roon, Serafin: Windenergie - Ausgleich der Prognosefehler. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2010
STB-01 09 Statistisches Bundesamt: Monatsberichte über die Elektrizitätsversorgung, laufende Aktualisierung, verschiedene Monate, 2008 und 2009