Zusammensetzung der Kosten für elektrische Energie

Neben den Kosten für die Erzeugung und den Vertrieb des Stroms gibt es weitere Kosten, die in den finalen Strompreis mit einfließen und einen erheblichen Anteil am Endpreis ausmachen. Dazu zählen Netzentgelte, die Stromsteuer, die Mehrwertsteuer und weitere Abgaben und Umlagen wie die Offshore-Netzumlage. Der Einfluss dieser Komponenten auf den Energiepreis wird nachfolgend betrachtet.

Mit Netzentgelten bzw. Netznutzungsentgelten legt der Stromnetzbetreiber seine Kosten für das Betreiben, Warten und Aufrechterhalten des Stromnetzes auf die Endnutzer um. Jeder Kunde, der Strom über das Netz bezieht, muss für die Nutzung Netzentgelte bezahlen [15].

Nach § 5 des Stromsteuergesetzes wird die Stromsteuer grundsätzlich auf jede kWh Strom erhoben, die verbraucht wird. Dabei ist erst einmal unerheblich, ob der Strom aus dem Netz der öffentlichen Versorgung oder aus der eigenen Stromerzeugungsanlage stammt. Ausnahmen sind in § 9 des Stromsteuergesetzes geregelt. Die Stromsteuer lag im Jahr 2023 bei 20,50 €/MWh. Aufgrund steigender Energiepreise veranlasste die Bundesregierung ab 2024, die Stromsteuer auf das europäische Minimum von 0,50 €/MWh für das produzierende Gewerbe herabzusenken [16].

Die weiteren Abgaben wie die Offshore-Netzumlage, die § 19 StromNEV-Umlage und die KWKG-Umlage werden aufgrund des untergeordneten Einflusses nicht näher beschrieben, in der Kostenbetrachtung jedoch berücksichtigt.

Berechnung der Energiekosten

Auf Basis dieser Informationen gilt es, angesichts der verschiedenen Strombeschaffungsstrategien zu überprüfen, ob sich der flexible Stromeinkauf wirtschaftlich rentiert. Denn nur wenn die Wärmewende auch wirtschaftlich sinnvoll ist, werden die Unternehmen ihre Prozesswärmeerzeugung auf strombasierte Technologien umstellen. Anhand einer Wirtschaftlichkeitsanalyse werden die Strompreise und alle weiteren Preiskomponenten analysiert und anschließend mit den Gaspreisen als aktuell häufigstem Energieträger verglichen. Die verschiedenen Regelungen sowie die Höhe der Steuern und Abgaben gelten für Deutschland.

Überblick: Netzentgeltberechnung

Die Netzentgelte berechnen sich für die Industrie in Deutschland mit dem Leistungs- und Arbeitspreis mittels folgender Gleichung [22]: Netzentgelte = Jahreshöchstleistung * Leistungspreis + Jahresarbeit * Arbeitspreis

Die Netzentgeltberechnung liefert folgende Ergebnisse:

• für den Fall „Strom – konstant zu Spotmarktpreisen“: 4 MW * 105.360 €/MW + 12.444 MWh * 8,7 €/MWh = 529.702,80 €
• für den Fall „Strom – flexibel“: 8,5 MW * 105.360 €/MW + 12.444 MWh * 8,7 €/MWh = 1.003.822,80 €
• für den Fall „Hybrider Betrieb“: 4 MW * 105.360 €/MW + 9.166,4 MWh * 8,7 €/MWh = 501.187,68 €

Erdgas/Strom – konstant über Vollversorgungsverträge

Der konstante Betrieb ist dadurch definiert, dass er stets dieselbe Wärmeleistung produziert, die in diesem Moment von dem Produktionsprozess benötigt wird. In diesem Fall wird die Energie, sei es Erdgas oder Strom, über Vollversorgungsverträge beschafft. Die Kosten dafür liegen nahe den von anderen Industrieunternehmen erzielten Stromkosten.

Das Statistische Amt der Europäischen Union (Eurostat) veröffentlicht jährlich die durchschnittlich erzielten Erdgas- und Strompreise für die Industrie nach Abnahmemengen. Die hier verwendeten Werte sind für das Jahr 2023 für jährliche Abnahmemengen von 2.000 MWh bis 19.999 MWh bei Strom und 10.000 GJ bis 99.999 GJ bei Erdgas [17]. Hier ist die Annahme, dass der mit Wärme zu versorgende Prozess der größte Energieverbraucher im Unternehmen ist. Angesichts der Tatsache, dass 67 % der Energie in der Industrie für Prozesswärme verwendet wird, ist dies durchaus realistisch [18, 19].

Der von Eurostat veröffentlichte Wert stellt den Preis pro kWh Endenergie dar. Für einen fairen Vergleich ist es jedoch wichtig, die tatsächliche nutzbare Energie zu betrachten. Der Faktor zwischen Endenergie und Nutzenergie ist der Wirkungsgrad, der hier mit 80 % angenommen wird. Zusätzlich wird der übliche Mehrwertsteuersatz von 19 % verwendet, statt der befristet eingeführten 7 % zur Abschwächung des Energiekostenanstiegs, da dies nicht den Normalzustand darstellt [20].

Strom – konstant zu Spotmarktpreisen

Der konstante Betrieb der PtH-Anlage ist dadurch definiert, dass er stets dieselbe Wärmeleistung produziert, die in diesem Moment von dem Produktionsprozess benötigt wird. Genau in diesen Stunden bezieht das Unternehmen den Strom zu den aktuellen Spotmarktpreisen. Rückwirkend für das Jahr 2024 betrachtet, wird so ein durchschnittlicher reiner Energiepreis von 69,36 €/MWh erzielt. Da die Produktionszeit im betrachteten Unternehmen im Zeitraum stattfindet, in dem häufig Stromüberschüsse und demnach günstige Preise vorliegen, ist der erzielte Strompreis bereits günstiger als der Jahresdurchschnitt der Spotmarktpreise.

Das hier betrachtete Unternehmen ist an das Netz des Betreibers Regionetz an das Hochspannungsnetz angeschlossen. Demnach gelten für 2024 ein Leistungspreis von 105.360 €/MW und ein Arbeitspreis von 8,7 €/MWh. Mit einer Maximalleistung von 4 MW und 12.444 MWh jährlich bezogener Energie berechnet sich ein jährliches Netzentgelt von 529.702,80 €.

Bezogen auf jede MWh Strom beträgt das Netzentgelt 42,57 €/MWh. Hinzu kommt die Stromsteuer in Höhe von 20,50 €/MWh. Auch wenn die Stromsteuer im betrachteten Zeitraum für die Industrie auf das europäische Minimum von 0,50 €/MWh gesenkt wurde, wird hier mit dem eigentlichen Betrag gerechnet, da es sich nur um eine befristete Regelung handelt und nicht um den Normalzustand. Weitere Abgaben und Umlagen betragen 3,38 €/MWh.

Ohne Mehrwertsteuer ergeben sich Stromkosten von 135,81 €/MWh oder 1.690.013 €/a. Die Mehrwertsteuer auf Strom liegt bei 19 %, wodurch sich der Gesamtpreis auf 161,61 €/MWh bzw. 2.011.115 €/a erhöht.

Strom – flexibel

Hätte das Unternehmen 2024 zu den jeweils vier günstigsten Stunden pro Tag mit 8,5 MW einen Speicher beladen, lägen die reinen Energiepreise bei 37,51 €/MWh. Die Netzentgelte jedoch steigen aufgrund der höheren Jahreshöchstlast. Da die 34 MWh jetzt während der vier günstigsten Stunden bezogen werden, ergibt sich eine Jahreshöchstleistung von 8,5 MW.

Bezogen auf die MWh Strom betragen die Netzentgelte 80,67 €/MWh und sind damit etwa doppelt so hoch wie beim konstanten Betrieb. Die Stromsteuer und weitere Abgaben und Umlagen betragen hier ebenfalls 20,50 €/MWh und 3,38 €/MWh. Insgesamt betragen die Stromkosten in diesem Anwendungsfall 142,06 €/MWh oder 1.767.826 €/a (beide Angaben sind exkl. MwSt.) bzw. 169,05 €/MWh und 2.103.712 €/a inklusive der Mehrwertsteuer.

Hybrider Betrieb

Beim hybriden Betrieb wird das Stromkostenoptimum gesucht. Dieses gibt die geringstmöglichen Stromkosten an, bei denen die beiden Effekte steigender Börsenstrompreise und sinkender Netzentgelte pro Megawattstunde mit steigenden Benutzungsstunden berücksichtigt sind. Die Netzentgelte berechnen sich wie folgt: Die Jahresarbeit ergibt sich aus den Benutzungsstunden, aus der Berechnung des Stromkostenoptimums und aus der durchschnittlichen Leistung des Produktionsprozesses. (34 MWh/10 h Produktionszeit = 3,4 MW und 3,4 MW * 2.696 h = 9.166,4 MWh).

Pro Megawattstunde betragen die Netz-entgelte 54,68 €/MWh beim hybriden Betrieb. Stromsteuer und weitere Abgaben betragen zusammen 23,88 €/MWh. Die Stromkosten betragen 146,71 €/MWh bzw. 1.344.762 €/a. Hinzu kommen die Kosten für Erdgas von 84,2 €/MWh bzw. 344.967 €/a inkl. Wirkungsgrad. Insgesamt betragen die Energiekosten 1.689.729 €/a.