Das Fraunhofer IOSB-AST hat die Wirtschaftlichkeit eines langfristigen Strombezugs aus einem Solarpark für die Stahlwerk Thüringen (SWT) analysiert. Im Fokus stand die Frage, ab welchem Grenzpreis sich der langfristige Bezug von PV-Strom über ein Pay-as-Produced-Power-Purchase-Agreement (PPA) für das energieintensive Unternehmen wirtschaftlich rechnet. Die Analyse liefert dem Stahlwerk eine fundierte Grundlage für die weiteren Verhandlungen und macht deutlich, welchen Beitrag erneuerbare Energien zu einer kostengünstigen Energieversorgung von Industrieunternehmen leisten können.
Wenn Energie zum Wettbewerbsvorteil wird
Für energieintensive Industrien wie die Stahlproduktion sind die Kosten für den Energiebezug ein entscheidender Wettbewerbsfaktor. Volatile Spotmarktpreise, geopolitische Unsicherheiten und regulatorische Veränderungen erschweren die langfristige Kostenplanung erheblich. Power Purchase Agreements (PPA), also langfristige Stromlieferverträge direkt mit Erzeugern erneuerbarer Energien, bieten hier einen vielversprechenden Ansatz: Sie ermöglichen planbare Bezugskosten über Laufzeiten von 15 Jahren oder mehr und entkoppeln Industrieunternehmen teilweise von kurzfristigen Marktpreisschwankungen.
Besondere Herausforderungen im Industrieumfeld
Die Bewertung eines PPA für ein Stahlwerk stellt besondere Anforderungen an die Analyse. Der Lastgang des Stahlwerks Thüringen ist hoch volatil und kann im Minutenbereich um bis zu 60 MW schwanken. Innerhalb eines 15-minütigen Abrechnungsintervalls kann es daher sowohl zu Strombezug als auch zu Rückspeisung kommen. Gleichzeitig ist die Marktentwicklung über eine langjährige Vertragslaufzeit hinweg mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. „Die Kombination aus hochvolatilen Lastgängen eines Elektrostahlwerks und der Langfristigkeit eines PPA erfordert eine Analysemethodik, die sowohl zeitlich hochaufgelöst als auch Szenarien basiert arbeitet. Nur so lässt sich ein belastbarer Grenzpreis ermitteln“, sagt Steffi Naumann, Gruppenleiterin am Fraunhofer IOSB-AST.
Simulationsmethodik für minutengenaue PV-Erzeugung
Eine methodische Herausforderung bestand darin, die PV-Erzeugung in minütlicher Auflösung zu simulieren. Nur so lässt sich die Wechselwirkung mit dem volatilen Lastgang des Stahlwerks realistisch abbilden. Da Globalstrahlungsdaten in der Regel nur in 10-minütiger Auflösung vorliegen, hat das Fraunhofer IOSB-AST ein neuartiges Verfahren entwickelt. Auf Basis eines entfernten Strahlungsobservatoriums wird die minütliche Stochastik hinter den 10-Minuten-Messwerten ermittelt und auf die lokalen Witterungsbedingungen übertragen. So entsteht eine realitätsnahe Interpolation und eine belastbare Simulation der tatsächlichen Einspeisecharakteristik.
Was kostet Planungssicherheit wirklich?
In enger Zusammenarbeit mit dem Stahlwerk Thüringen hat das Fraunhofer IOSB-AST verschiedene Zukunftsszenarien entwickelt und diese in einer umfassenden Sensitivitätsanalyse untersucht. Diese wurden in einem interaktiven Dashboard für alle Szenarien und Sensitivitäten aufbereitet. Im Fokus stand dabei der Grenzkostenpreis, ab dem sich das PPA für das Stahlwerk wirtschaftlich lohnt. Mithilfe einer gemeinsam erarbeiteten Bewertungsmatrix wurden die Eintrittswahrscheinlichkeiten der verschiedenen Szenarien gewichtet, um einen finalen, robusten Grenzpreis zu ermitteln. Die Analyse ergab je nach Szenario Grenzkostenpreise zwischen 20 und 70 Euro/MWh. Durch die Gewichtung der Szenarien konnte ein finaler Grenzkostenpreis für das Stahlwerk Thüringen ermittelt werden.
„Die Analyse bietet eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die zukünftige Energiebeschaffung am Standort. PPAs bieten zwar Planungssicherheit, zeigen aber gleichzeitig auch ein Risiko aufgrund der sehr unvorhersehbaren Entwicklung der Energiepreise über die lange Laufzeit. Durch die wissenschaftliche Betrachtungsweise konnten solide Ergebnisse für die zukünftige Entwicklung am extrem volatilen Energiemarkt gefunden werden“, so Frank Wagner, Leiter der Produktion im Stahlwerk Thüringen.
Der Batteriespeicher als stiller Gewinnbringer
Die Analyse identifizierte negative Strompreise als größtes wirtschaftliches Risiko für das Stahlwerk. Eine vertragliche Klausel zur Abschaltung und Nicht-Vergütung des PV-Stroms in Zeiten negativer Preise würde dem Stahlwerk Thüringen ein erhebliches Risiko nehmen. Darüber hinaus wurde die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers untersucht. Das Ergebnis: Unter der Annahme einer mindestens gleichbleibenden Volatilität am Spotmarkt lohnt sich ein Batteriespeicher – allerdings nicht primär durch die Erhöhung des Eigenverbrauchs von PV-Strom, sondern auch durch Arbitragegeschäfte am Spotmarkt. Ein Speicher wäre somit auch unabhängig vom Power Purchase Agreements wirtschaftlich sinnvoll.
Lösungen zu Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen im Energiemarkt präsentiert das Fraunhofer IOSB-AST vom 23. bis 25. Juni 2026 auf der The smarter E 2026 auf dem Thüringer Gemeinschaftsstand der LEG Thüringen in Halle B2, Stand 260, auf der Messe München.
