Solarstrompreis für Stahlwerk untersucht

Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung, Angewandte Systemtechnik (Fraunhofer IOSB-AST) mit Sitz in Ilmenau hat die Wirtschaftlichkeit eines langfristigen Solarstrombezugs für die Stahlwerk Thüringen GmbH (SWT) analysiert. Ziel war es, den Grenzpreis zu bestimmen, bis zu dem sich ein Stromliefervertrag aus einem Solarpark für das Unternehmen wirtschaftlich lohnt.

Im Mittelpunkt der Untersuchung stand ein sogenanntes Pay-as-produced Power Purchase Agreement (PPA). Dabei liefert ein Betreiber erneuerbarer Energien den tatsächlich erzeugten Strom direkt an einen Abnehmer. Solche Verträge sollen Industrieunternehmen über lange Laufzeiten hinweg eine höhere Planungssicherheit bei den Stromkosten ermöglichen und sie teilweise von kurzfristigen Schwankungen an den Strombörsen entkoppeln.

Starke Bedarfsschwankung einkalkuliert

Für die SWT mit Sitz in Unterwellenborn stellte die Analyse besondere Anforderungen. Das Unternehmen produziert Profilstahl auf Basis von Elektrostahlverfahren und weist laut Fraunhofer einen stark schwankenden Strombedarf auf. Die Last könne innerhalb weniger Minuten um bis zu 60 MW variieren. Dadurch komme es selbst innerhalb eines 15-minütigen Abrechnungszeitraums sowohl zu Strombezug als auch zu Rückspeisungen ins Netz.

Nach Angaben von Steffi Naumann, Gruppenleiterin am Fraunhofer IOSB-AST, erfordert die Kombination aus stark schwankenden Lastgängen und langen Vertragslaufzeiten eine zeitlich hochaufgelöste sowie szenarienbasierte Analyse. „Nur auf dieser Grundlage lässt sich ein belastbarer Grenzpreis für ein PPA bestimmen“, sagte sie.

Um die Wechselwirkungen zwischen Stromverbrauch und Solarstromerzeugung möglichst realitätsnah abzubilden, entwickelte das Institut ein eigenes Simulationsverfahren. Da Wetter- und Strahlungsdaten üblicherweise nur in Intervallen von zehn Minuten vorliegen, ergänzten die Forscher diese Daten um eine modellierte minutengenaue Auflösung. Grundlage dafür waren laut Fraunhofer-Institut Messungen eines Strahlungsobservatoriums, deren statistische Eigenschaften auf die lokalen Wetterbedingungen übertragen wurden.

Zukunftsszenarien entwickelt

Gemeinsam mit dem Stahlwerk entwickelte das Institut mehrere Zukunftsszenarien für die Entwicklung der Strommärkte. Anschließend untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen verschiedener Annahmen in einer Sensitivitätsanalyse. Die Ergebnisse wurden in einem interaktiven Dashboard zusammengeführt.

Nach Angaben des Fraunhofer IOSB-AST ergaben sich dabei je nach Szenario wirtschaftliche Grenzkostenpreise zwischen 20 und 70 Euro pro MWh. Mithilfe einer Bewertungsmatrix gewichteten die Projektpartner die Eintrittswahrscheinlichkeiten der einzelnen Szenarien und leiteten daraus einen finalen Grenzpreis für die SWT ab. Dieser soll als Grundlage für weitere Verhandlungen über einen langfristigen Stromliefervertrag dienen.

Frank Wagner, Leiter Produktion bei der Stahlwerk Thüringen GmbH, bezeichnete die Untersuchung als wichtige Grundlage für die künftige Energiebeschaffung des Unternehmens. PPAs könnten zwar Planungssicherheit schaffen, zugleich bestehe jedoch das Risiko einer schwer vorhersehbaren Entwicklung der Energiepreise über lange Vertragslaufzeiten hinweg. Die wissenschaftliche Analyse habe belastbare Ergebnisse für die Bewertung dieser Unsicherheiten geliefert.

Negative Strompreise vermeiden

Als größtes wirtschaftliches Risiko identifizierte die Untersuchung negative Strompreise. Nach Angaben des Fraunhofer IOSB-AST könnte eine Vertragsklausel, die eine Abschaltung der PV-Anlage sowie den Wegfall der Vergütung bei negativen Preisen vorsieht, das Risiko für das Stahlwerk deutlich reduzieren.

Darüber hinaus bewerteten die Wissenschaftler den Einsatz eines Batteriespeichers. Die Analyse kommt laut Institut zu dem Ergebnis, dass sich ein Speicher unter der Annahme weiterhin volatiler Strommärkte wirtschaftlich betreiben ließe. Die Erlöse würden dabei nicht allein aus der Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms stammen, sondern auch aus Handelsgeschäften am Spotmarkt. Ein Batteriespeicher könne daher auch unabhängig von einem PPA wirtschaftlich sinnvoll sein.

Die Stahlwerk Thüringen GmbH produziert in Unterwellenborn Profilstahl und Stahlschwellen für internationale Märkte. Das Unternehmen verfolgt das Ziel, bis 2040 klimaneutralen Stahl herzustellen.