Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie. Nuclear Power and Economy. Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß. Strasbourg,

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1 Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie Nuclear Power and Economy Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung Universität Stuttgart Conference on Nuclear Energy Council of Europe Strasbourg, November

2 Drei Aspekte Three Issues Wettbewerbsfähigkeit nuklearer Stromerzeugung Competitiveness of nuclear power production Wirtschaftlichkeit der Kernenergie aus der Nachhaltigkeitsperspektive Economics of nuclear energy with regard to sustainability Kernenergie und eine CO 2 -arme Energieversorgung in Europa Economics of nuclear power in the context of a low-carbon energy system in Europe Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 2

3 Wirtschaftlichkeit nuklearer Stromerzeugung in wettbewerblichen Elektrizitätsmärkten Nuclear Power Economics in Competitive Electricity Marktes Wirtschaftlichkeit neuer Kernkraftwerke Economics of new nuclear plants Wirtschaftlichkeit der Laufzeitverlängerung bestehender Kernkraftwerke Economics of extended operation of existing plants Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 3

4 Lebenszykluskosten verschiedener Stromerzeugungssysteme in Europa Lifetime Levelised Costs of electricity generation in Europe Kernkraftwerk Nuclear Kohle Gas Coal Gas Onshore Wind Wind Onshore Kernkraftwerk Nuclear Kohle Gas Coal Gas Onshore Wind Wind Onshore Median Median 5% Diskontrate 10% Diskontrate AUT, BEL, CHE, CZE, DEU, EDF; Eurelectric/VGB, HUN, ITA, NLD, SVK, SWE Europa USD/MWh Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 4

5 Referenzkraftwerke Reference Technologies Kraftwerke Nettoleistung Netto-Wirkungsgrad Spez. Investitionskosten Volllastbenutzungsstunden [MW el ] [%] [ 2007 /kw] [h/a] Kernkraftwerk (LWR) Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas-Kombi (GuD) Wind Onshore Wind Offshore Solar PV 0, Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 5

6 Stromerzeugungskosten (Lebenszykluskosten) Electricity Generating Costs (Lifetime Levelized Costs) [ 2007 /MWh] CO2 (20EUR/t) Back-Up Kosten Betriebskosten Brennstoffkosten Kapitalkosten Diskontrate 7,5 % 317, , , ,8 62,5 51,6 54,3 0 Kernenergie (LWR) Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas (GuD) Wind onshore Wind offshore Solar (PV) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 6

7 Stromerzeugungskosten (Lebenszykluskosten) Electricity Generating Costs (Lifetime Levelized Costs) [ 2007 /MWh] CO2 (40EUR/t) Back-Up Kosten Betriebskosten Brennstoffkosten Kapitalkosten Diskontrate 7,5 % 317, , , ,5 77,2 71,7 51,6 0 Kernenergie (LWR) Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas (GuD) Wind onshore Wind offshore Solar (PV) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 7

8 Stromerzeugungskosten (Lebenszykluskosten) Electricity Generating Costs (Lifetime Levelized Costs) [ 2007 /MWh] Back-Up Kosten CO2 (20EUR/t) Betriebskosten Brennstoffkosten Kapitalkosten Diskontrate 5 und 10 % % 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% Kernenergie (LWR) Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas (GuD) Wind onshore Wind offshore Solar (PV) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 8

9 Stromerzeugungskosten und Vollbenutzungsstunden Electricity Generation Costs and Annual Full Load Hours [ 2007 /MWh] 130 Diskontrate 7,5 % /t CO 2 LWR (nuklear) Wind offshore Erdgas GuD Steinkohle-Dampf-KW Braunkohle-Dampf-KW [Stunden im Jahr] Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 9

10 Stromerzeugungskosten und Vollbenutzungsstunden Electricity Generation Costs and Annual Full Load Hours [ 2007 /MWh] 130 Diskontrate 7,5 % /t CO 2 LWR (nuklear) Wind offshore Erdgas GuD Steinkohle-Dampf-KW Braunkohle-Dampf-KW [Stunden im Jahr] Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 10

11 Stromerzeugungskosten - Sensitivitäten Electricity Generation Costs - Sensitivity Diskontrate 7,5 % [ 2007 /MWh] 120 Investitionskosten [ 2007 /MWh] 120 Brennstoffkosten (+/- 40 %) /kw /kw /kw /kw /kw /kw /kw 20 0 CO2 (20 /t) CO2 (40 /t) CO2 (20 /t) CO2 (40 /t) CO2 (20 /t) CO2 (40 /t) CO2 (20 /t) CO2 (40 /t) CO2 (20 /t) CO2 (40 /t) CO2 (20 /t) CO2 (40 /t) Kernenergie (LWR) Erdgas (GuD) Braunkohle (PCC) Steinkohle (PCC) Kernenergie (LWR) Erdgas (GuD) Braunkohle (PCC) Steinkohle (PCC) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 11

12 Laufzeitverlängerung von Kernkraftwerke Wirtschaftliche Aspekte Lifetime Extension of Nuclear Plants Ecomical Aspects Brennstoffzykluskosten 7, /MWh el wettbewerbliche Strommärkte: Grenzkosten und Strompreise Brennstoff + O&M Bandbreite Entsorgung Grenzkosten/Preise BE-Fabrikation Anreicherung Konversion Uran Verdopplung der Kosten wichtiger Bestandteile der Brennstoffzykluskosten < /MWh el Kernenergie (LWR) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie Steinkohle Erdgas (GuD) Erdgas (Gasturbine)

13 Laufzeitverlängerung von Kernkraftwerke Wirtschaftliche Aspekte Lifetime Extension of Nuclear Plants Ecomical Aspects Brennstoffzykluskosten 7, /MWh el wettbewerbliche Strommärkte: Grenzkosten und Strompreise Brennstoff + O&M Bandbreite Nachrüstung Entsorgung Grenzkosten/Preise BE-Fabrikation Anreicherung Konversion Uran Verdopplung der Kosten wichtiger Bestandteile der Brennstoffzykluskosten < /MWh el Kernenergie (LWR) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie Steinkohle Erdgas (GuD) Erdgas (Gasturbine) Laufzeitverlängerung ökonomisch attraktiv

14 Wirtschaftlichkeit der Kernenergie aus der Nachhaltigkeitsperspektive Economics of Nuclear Energy with regard to Sustainability Externe Kosten und Vollkosten, der gesamte Ressourcenaufwand External Costs and Total Costs, the overall resource requirements Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 14

15 Kumulierter Energieaufwand (KEA) 1) Cumulative Energy Requirement (CER) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 [kwhprim/kwhel] Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD-Kraftwerk Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW 1) Herstellung, Entsorgung, Energieträgerbereitstellung Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 15

16 Gesamter Rohstoff und Materialaufwand Material and Resource Use Material- und Rohstoffbedarf relativ zu Photovoltaik Eisen /Kupfer [%]; Bauxit [ ]. Eisen Kupfer Bauxit Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 16

17 Kumulierte Emissionen - Cumulative Emissions CO2 [g / kwh]; SO2, NOx [mg / kwh] 0 Kohlendioxid Schwefeldioxid Stickoxide Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5 kw Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 17

18 Gesundheitsrisiken Health Risks [YOLL/TWh] Emissionen aus vor- und nachgelagerten Prozessen Kraftwerksemissionen verlorene Lebensjahre Steinkohle-Kraftwerk Braunkohle-Kraftwerk Erdgas GuD Kernkraftwerk Holz-HKW Photovoltaik 5kW Wind 1500 kw (5,5) Wind 1500 kw (4,5) Laufwasser 3,1 MW Quelle: IER 2005/07 Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 18

19 Externe Kosten - External Costs Klimawandel Materialschäden Ernteverluste Biodiversitätsverluste Gesundheitsschäden Externe Kosten in 2007/MWh 5 0 Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas (GuD) Kernkraftwerk (LWR) Wind onshore Wind offshore Solar (PV) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 19

20 Vollkosten - Total Costs [ 2007 /MWh] 350 Diskontrate 7,5 % Externe Kosten, CO2-eq. 300 Externe Kosten, ohne CO2-eq 250 Lebenszykluskosten Steinkohle (PCC) Braunkohle (PCC) Erdgas GuD Kernenergie (LWR) Wind onshore Wind offshore Solar (PV) Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 20

21 Kernenergie und CO 2 -arme Energieversorgung in Europa Nuclear power and a low carbon energy system in Europe Szenariencharakterisierung Referenzszenario (REF) - Ausbau der erneuerbaren Energien - Kernenergieausstieg in DE, BE und ES THG-Reduktion 30% bis % bis 2050 Laufzeitverlängerung Kernenergie (LVK) ggü (EU-weit) - wie REF, aber mit Kernenergie-Laufzeitverlängerung auf 60 Jahre Effizienter Klimaschutz in Europa (EKE) - kosteneffiziente Treibhausgasreduktion - Kernenergiezubau möglich Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 21

22 Primärenergieverbrauch in der EU-27 Gross Inland Consumption EU Müll Sonstige Erneuerbare Wasser, Wind, Solar Kernenergie Erdgas Stromimportsaldo Mineralölprodukte Braunkohle Steinkohle REF LVK EKE REF LVK EKE Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 22 Primärenergieverbrauch [PJ]

23 Importe fossiler Energieträger in der EU-27 Fossil Fuel Imports EU-27 60% 55% 50% 45% 40% 35% REF LVK EKE Importanteil fossiler Energieträger am PEV 30% Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 23

24 Nettostromerzeugung in der EU-27 Electricity Generation EU REF LVK EKE REF LVK EKE Sonstige / nichtern. Abfall Sonstige Erneuerbare Energien Biomasse / ern. Abfall Solar Photovoltaik Wind Wasser Kernenergie Erdgas Nettostromerzeugung [TWh] Heizöl Braunkohle Steinkohle Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 24

25 Durchschnittliche Stromerzeugungskosten EU-27 Average Costs of Electricity Generation EU REF LVK EKE REF LVK EKE Durchschnittliche Stromerzeugungskosten [EUR2000/MWh] Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 25

26 Energiesystemkosten - Energy System Costs Veränderung gegenüber REF 2030 LVK EKE jährliche Systemkosten [Mrd. EUR 00 ] kumulierte Energiesystemkosten ( ) [Mrd. EUR 00 ] Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 26

27 References IEA (2010), Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, Paris, 2010 Wissel, S. et al. (2010), Erzeugungskosten zur Bereitstellung elektrischer Energie von Kraftwerksoptionen in 2015, IER Working Paper Nr. 8, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Universität Stuttgart, Voß, A. (2010), Nachhaltige Energieversorgung in Europa Optionen und Perspektiven, Greifswalder Kollegforum Energie, November 2010, Mayer-Spohn, O. et al. (2007), Lebenszyklusanalyse ausgewählter Stromerzeugungstechniken Stand 2005, IER Working Paper Nr. 1, Friedrich, R. et al. (2009), The external and social costs of energy technologies, Preiss, P., Blesl, M. (2009), Private, external and social cost calculations for energy life cycles, 09/090225_c_final%20NEEDS_conf%20PP.pdf Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie 27

28 Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß Wirtschaftlichkeitsaspekte der Kernenergie Danke für Ihre Aufmerksamkeit!