Perspektiven der Atomkraft in Europa und ein Vergleich des Förderbedarfs mit Erneuerbaren Energien

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1 Perspektiven der Atomkraft in Europa und ein Vergleich des Förderbedarfs mit Erneuerbaren Energien Gustav Resch, Demet Suna, Christoph Zehetner , Berlin

2 Einleitung und Übersicht Die Europäische Union ist gespalten, wenn es um die Art der zukünftigen Stromproduktion geht: Einigkeit herrscht zwar darüber, dass die verwendeten Technologien CO 2 -arm sein müssen umstritten ist jedoch, ob der Bedarf eher durch erneuerbare Energien oder durch Kernenergie gedeckt werden soll. 1. Aktuelle Rolle von Atomkraft europäischen Strommix 2. Ausblick über die mögliche weitere Entwicklung 3. Möglichkeit des Atomausstiegs und Potentiale für den Ersatz der nuklearen Erzeugungskapazitäten 4. Aktuelle Beispiele für Neubauten von Atomkraftwerken Hinkley Point C, Flamanville 3 und Olkiluoto 3 5. Ökonomischer Vergleich der Förderinstrumente und Fördernotwendigkeiten von Atomkraftwerken und erneuerbaren Energien Statischer Ansatz Dynamischer Ansatz 2

3 Die aktuelle Rolle von Atomkraft im europäischen Stromsystem Anteile der Energieträger im europäischen Strommix (214) 3% 14 Mitglieder der EU-28 betreiben Reaktoren 13% 8% 48% In Summe 13 Reaktoren mit rd. 12 GW Leistung in Betrieb Knapp 9 TWh Jahreserzeugung 28% Durchschnittsalter ist deutlich über 3 Jahre Thermische KW Wasserkraft Andere Erneuerbare Atomkraft Windkraft Quelle: Eurostat 2 Atomkraftwerke in Bau Flamanville 3 Olkiluoto 3 3

4 Nuclear power capacities in EU 28 [GW] Ausblick über die weitere Entwicklung der installierten Kapazität in Europa techni cal politic al Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Daten von Platts, Wikipedia und EIA 4

5 Gross electricity generation [TWh/a] Möglicher Ersatz von AKWs durch Erneuerbare Energien 4 Renewables Fossil Nuclear Literature review Electricity Geothermal RES - required wave imports Energy 5% realisable potential generation Tide & Net Biogas Green-X - - long-term from deployment electricity 232% and 4% [r]evolution potential (technical or 1% Unit Adv Solid economic) applicable potential (at EU biomass Solarthermal Biomass Biowaste level by technology) min max 1% [TWh] electricity 2% Hydro 4% PV [TWh] Wind Onshore 12% [TWh] ,888 Hydro Wind Offshore [TWh] 459 large-scale ,696 PV Wind [TWh] % ,162 offshore Geothermal [TWh] % Wind Hydro CSP [TWh] ,239 onshore small-scale Technology Ocean Energy split of RES-E 3% [TWh] 63 2% RES-E generation total in 23 [TWh] 2,378 3,18 2,28 1,717 Atomausstiegsszenario: Entwicklung der Stromversorgung (links) und Übersicht über verfügbare RES Potentiale (rechts) der EU-28 bis 23 (Eurostat, 213; Greenpeace und EREC, 212; Eigene Berechnungen) 5

6 Im Bau befindliche AKWs Olkiluoto 3 (FI) Baubeginn August 25 Bauart (Hersteller) EPR (Areva NP) Kapazität 1.6 MW Urspr. gepl. IBN Ende 29 Letzte Schätzung IBN 218 Urspr. gepl. Kosten 3 Mrd. Letzte Schätzung Kosten 8,5 9, Mrd. Flamanville 3 (FR) Baubeginn Dezember 27 Bauart (Hersteller) EPR (Areva NP) Kapazität 1.6 MW Urspr. gepl. IBN Mai 212 Letzte Schätzung IBN Ende 218 Urspr. gepl. Kosten 3,3 Mrd. Letzte Schätzung Kosten 1,5 Mrd

7 Geplante AKWs - Hinkley Point C Tabelle: Wichtige Charakteristika von Hinkley Point C (Quelle: basierend auf European Commission (213): State aid SA (213/C) (ex 213/N) United Kingdom Investment Contract (early Contract for Difference) for the Hinkley Point C New Nuclear Power Station; Brussels, European Commission (214): State aid: Commission concludes modified UK measures for Hinkley Point nuclear power plant are compatible with EU rules. Press Release, Brussels, 8 Oct 214.) 7

8 Geplante AKWs - Hinkley Point C In Hinkley Point sollen bis 223 zwei neue Reaktoren (ebenfalls EPR) errichtet werden. Das dafür nötige Gesamtkapital wird von der EU auf etwa 43 Milliarden geschätzt. Die Regierung von Großbritannien möchte diese Kosten durch staatliche Beihilfen stützen. Kernstück des Beihilfeschemas ist ein über 35 Jahre laufender Differenzvertrag. Laut diesem Vertrag verpflichtet sich der Staat, jede Differenz zwischen Börsenstrompreis und einem ausverhandelten Strike- Price zu begleichen. Somit erhält die Betreiberfirma, die NNB Generation Company Limited (NNBG), eine langfristige Preisgarantie, die vom Prinzip her analog zu im Bereich der Förderung erneuerbarer Energien üblichen Einspeisevergütungsregelungen ist. Der Strike Price wurde für die erste zu errichtende Einheit mit 18 pro MWh festgelegt (für jede Folgeeinheit mit 14 pro MWh), inklusive einer Indexanpassung. Darüber hinaus erhält die NNBG auch eine staatliche Kreditgarantie für alle Darlehen, die sie am Finanzmarkt für den Bau des Kraftwerks aufnimmt. 8

9 Methodik: 5 Länder im Fokus Vergleich von erneuerbaren Energien und Atomkraft erfolgt über die Menge an erzeugbarem Strom und der hierfür aufzuwendenden Förderbeträge, die aus gesellschaftlicher Sicht bzw. Sicht der EndkundInnen die Mehrkosten widerspiegeln. Betrachtete Länder: Großbritannien, Deutschland, Frankreich, Tschechische Republik, Polen (und EU28 ) 9

10 Methodik: 5 RES-Technologien im Vergleich Vergleich von erneuerbaren Energien und Atomkraft erfolgt über die Menge an erzeugbarem Strom und der hierfür aufzuwendenden Förderbeträge, die aus gesellschaftlicher Sicht bzw. Sicht der EndkundInnen die Mehrkosten widerspiegeln. Untersuchte erneuerbare Energietechnologien: Biomasse, Windenergie (Festland und Offshore), Wasserkraftwerke, und Photovoltaik Fotografien: Gustav Resch, Demet Suna 1

11 Methodik: Statischer & dynamischer Vergleich In einem statischen Ansatz werden die heutigen (Stand 213) Förderanreize für Erneuerbare mit der geplanten Beihilfe für Hinkley Point in Beziehung gesetzt. In einem dynamischen Ansatz werden im Unterschied dazu weitere Faktoren berücksichtigt, wie etwa zukünftige Kostenreduktionen durch technologisches Lernen, sowie Erlösveränderungen durch Veränderungen im Marktwert. Der dynamische Ansatz wird bis 25 berechnet, wobei die nukleare Vergleichsoption ab 223 dazu genommen wird (geplanter Betriebsbeginn Hinkley Point C). Die dynamische Berechnung fußt auf einer detaillierten modell-basierten Analyse unter Anwendung des an der TU Wien entwickelten Energiesystemmodells Green-X ( 11

12 /MWh Nettoförderung bei Erneuerbaren Nettoförderung bei Kernenergie Dynamischer Ansatz: Zukünftige Entwicklung von Einspeisevergütungen und Strommarktpreisen/-werten im Vergleich Durchschnittl. Vergütung der betrachteten Erneuerbaren auf EU-Ebene 75 Durchschnittl. Marktwert der betrachteten Erneuerbaren auf EU-Ebene 5 25 Durchschnittl. Vergütung der Kernenergie (Hinkley Point C) Großhandelsstrompreis (Marktwert anderer Erneuerbarer und von Kernenergie) Zukünftige Entwicklung von Einspeisevergütungen und Strommarktpreisen der untersuchten erneuerbaren Energieträger (in Summe) im Vergleich zur nuklearen Option auf EU-Ebene und über alle fünf analysierten Länder (grüne Bandbreite) (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) Erforderlichen Einspeisevergütungen für Erneuerbare liegen unter denjenigen für Kernenergie. Der erwartete Marktwert des eingespeisten Stroms hingegen liegt für Kernenergie über dem für Erneuerbare und diese Differenz wird bis 25 zunehmend größer. 13

13 Invetment costs [ /kw] Invetment costs [ /kw] Invetment costs [ /kw] Invetment costs [ /kw] Erwartete Kostenentwicklung von ausgewählten Erneuerbaren Energien PV Green-X cost range energy [r]evolution Adv Green-X cost range 8 energy [r]evolution Adv CSP Comparison of expectations on future cost trends for wind technologies: Wind onshore (left) and wind offshore (right) Comparison of expectations on future cost trends for solar technologies: PV (left) and CSP (right) Green-X cost range energy [r]evolution Adv 4 2 Wind onshore Wind offshore Green-X cost range energy [r]evolution Adv

14 /MWh Net support Statischer Ansatz: Atomkraft vs. Onshore Windenergie Vergleich der Vergütungssätze UK FR DE PL, CZ 4 2 range of remuneration average remuneration average wholesale electricity price Hinkley Point C (UK) Wind onshore UK Wind onshore CZ Wind onshore FR Wind onshore DE Wind onshore PL Abbildung: Vergleich der geplanten (Kernenergie, Hinkley Point) und realen (Windenergie, Neuanlagen 213) Vergütungssätze (und der Großhandelsstrompreise) für Kernenergie und Windenergie (am Festland) in den betrachteten Ländern (Quelle: Eigene Berechnungen, basierend auf Steinhilber et al. (211) und Held et al. (214)) 15

15 M /a Statischer Ansatz: Atomkraft vs. Onshore Windenergie Vergleich des erwarteten jährlichen Nettoförderbedarfs 1,4 1,2 1, Required annual net support in the case of nuclear power* Required annual net support in the case of wind onshore* UK CZ FR DE PL Note: *for producing the same amount of electricity as expected to be generated in Hinkley Point C Abbildung: Vergleich der erwarteten mittleren jährlichen Nettoförderung für Kernenergie und Windenergie (am Festland) in den betrachteten Ländern (Quelle: Eigene Berechnungen) 16

16 Statischer Ansatz: Ergebnisse Unter gleichen budgetären Restriktionen kann auch unter heutigen Bedingungen (Stand 213) mehr Strom aus erneuerbaren Energien produziert werden Kleinwasserkraftwerke und Windanlagen am Festland verursachen aus heutiger Sicht die geringsten Kosten Offshore-Windanlagen sind unter derzeitigen (Stand 213) Rahmenbedingungen die am wenigsten wirtschaftlichen Optionen 18

17 TWh/a Dynamischer Ansatz: Atomkraft vs. erneuerbare Energien Szenarien der künftigen Stromerzeugung in Großbritannien Biomass Hydro small-scale Photovoltaics Wind onshore Wind offshore Other RES-E RES-E demand share 5 1.8% 23.9% 47.% 79.3% 93.2% 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Vergleich der zukünftigen Stromerzeugung aus Erneuerbaren und aus Kernkraft (Hinkley Point C) in Großbritannien (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) Aufteilung der unterstellten zukünftigen Stromerzeugung aus Erneuerbaren in Großbritannien nach den Technologien (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) 19

18 TWh/a billion / a electricity generation support expenditures Dynamischer Ansatz: Atomkraft vs. erneuerbare Energien kumulierte Stromerzeugung vs. Fördervolumina in Großbritannien Cummulative (223 to 25) Nuclear (Hinkley Point C) Wind offshore Wind onshore Photovoltaics Hydro small-scale Biomass 66% more electricity 72 Nuclear 492 RES-E (selected) Kumulierte Stromerzeugung (links) vs. kumulierte Fördervolumina (rechts) in Großbritannien von 223 bis 25 (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) Cummulative (223 to 25) Nuclear (Hinkley Point C) Wind offshore Wind onshore Photovoltaics Hydro small-scale Biomass 547% higher support expenditures 1.7 Nuclear 69.3 RES-E (selected) 2

19 TWh/a TWh/a Dynamischer Ansatz: Atomkraft vs. erneuerbare Energien Szenarien der künftigen Stromerzeugung in EU28 25 Electricity generation from selected new RES-E (installed 211 to 25) Electricity generation from Nuclear (Hinkley Point C) Electricity generation in the period 223 to 25 3 Biomass Hydro small-scale Photovoltaics Wind onshore Wind offshore Other RES-E RES-E demand share 9% % 36.2% 52.1% 66.% 78.4% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 5 5 2% 1% % Vergleich der zukünftigen Stromerzeugung aus Erneuerbaren und aus Kernkraft (Hinkley Point C) in der EU28 (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) Aufteilung der unterstellten zukünftigen Stromerzeugung aus Erneuerbaren in der EU28 nach den Technologien (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) 21

20 Dynamischer Ansatz: Vergleich der Wirtschaftlichkeit: Nettoförderbedarf Vergleich der Wirtschaftlichkeit: Nettoförderbedarf im Zeitraum 223 bis 25 der untersuchten erneuerbaren Energieträger und der Kernenergie in den betrachteten Ländern und auf EU-Ebene (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) 22

21 Dynamischer Ansatz: Vergleich der Wirtschaftlichkeit: Kostenersparnis (%) durch Erneuerbare Vergleich der Wirtschaftlichkeit: Kostenersparnis durch Einsatz von erneuerbaren Energieträgern zur Stromerzeugung gegenüber Kernenergie im Zeitraum 223 bis 25 in den betrachteten Ländern und auf EU-Ebene (Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Green-X) 23

22 Fazit Es sind in Europa ausreichend Potentiale für den Ersatz der bestehenden AKWs vorhanden Stromerzeugung aus einem Portfolio an verschiedenen erneuerbaren Energien ist wirtschaftlicher als jene aus Kernenergie Laut Modellierungsergebnissen wären EU-weit die Kosten für Stromendkunden um 37% niedriger wenn Erneuerbare statt AKWs ausgebaut werden Um dies zu erreichen sind entsprechende infrastrukturelle und regulatorische Rahmenbedingungen zu schaffen bzw. vorhandene adäquat anzupassen 24

23 Danke! Christoph Zehetner Vienna University of Technology Energy Economic Group, EEG