Kosteneffizienz von Offshore-Wind durch volkswirtschaftlich optimale Überbauung steigern

Deutschland plant, die Offshore-Windleistung bis 2045 auf 70 GW auszubauen. Laut Netzentwicklungsplan sind dafür 153–171 Mrd. € für Offshore-Netzanbindungen erforderlich. Zudem verursacht der Zubau zusätzliche Investitionen im Onshore-Netz. Die Netzintegration ist damit ein wesentlicher Kostentreiber des Offshore-Ausbaus. 

Modellgestützte Analyse von optimaler Überbauung 

Die Studie untersucht daher, welches Maß an Überbauung von Offshore-Windparks – also eine im Verhältnis zur Netzanschlusskapazität höhere installierte Windleistung – volkswirtschaftlich sinnvoll ist. Dazu wurde die Kombination aus Windpark- und Netzanbindungskapazität berechnet, die die Integrationskosten (Investitions- und Kapitalkosten abzüglich Stromerlöse) minimiert. 

Für vier Referenzgebiete aus dem aktuellen Flächenentwicklungsplan wurden zwei Ausbauszenarien für das Jahr 2045 modelliert: 
• Basisszenario: Ausbau entsprechend dem Flächenentwicklungsplan mit 70 GW Offshore-Wind in Deutschland. 
• Optimiertes Szenario: Höhere Volllaststunden von Offshore-Windparks durch eine geringere Leistungsdichte, basierend auf Vorarbeiten des Fraunhofer IWES. 

Dabei wird sowohl die volkswirtschaftliche Perspektive betrachtet, die Erzeugungs- und Netzinfrastruktur gemeinsam optimiert, als auch die betriebswirtschaftliche Perspektive eines Offshore-Windparkbetreibers, der ausschließlich eigene Kosten und Erlöse berücksichtigt. Der betriebswirtschaftliche Anreiz besteht darin, durch die höhere Auslastung der Netzanschlusskapazität die verkaufte Strommenge pro investierter OWP-Kapazität zu erhöhen. 

Zentrale Erkenntnisse 

1. Optimale Überbauung senkt volkswirtschaftliche Kosten durch eine Reduktion der Netzanbindungskapazität. 
Für die untersuchten Gebiete liegt das volkswirtschaftlich optimale Niveau bei etwa 5–10 % Überbauung. Unter Betrachtung möglicher Marktentwicklungen kann die optimale Überbauung allerdings auch höher oder niedriger liegen. Eine verpflichtende Überbauungsvorgabe oberhalb des volkswirtschaftlichen Optimums führt zu volkswirtschaftlichen Mehrkosten. 

2. Betreiber haben bereits eigene Anreize zur Überbauung, liegen jedoch unter einem volkswirtschaftlich sinnvollen Niveau. 
Das betriebswirtschaftlich optimale Überbauungsniveau liegt für die betrachteten Gebiete bei 3–5 % und im Allgemeinen immer unter dem volkswirtschaftlichen Optimum. Eine Überbauungsverpflichtung in Höhe des volkswirtschaftlichen Optimums verschlechtert daher die kommerzielle Situation des OWP-Betreibers, was einen Ausgleichsmechanismus erforderlich machen kann. 

3. Standort- und Kostenfaktoren sind entscheidend. 
Die optimale Überbauung ist gebietsspezifisch und hängt stark von Faktoren wie Windprofil, Volllaststunden, Entfernung zum Netzanschlusspunkt und relativen Kosten von Windparks und Netzanbindung ab. 

Winderzeugungsprofile und optimale Überbauung für betrachtete Gebiete und Szenarien