Die Erdbeerformel
Prolegomena zu einer jeden künftigen Gegenüberstellung von Kernenergie und Solarenergie, die, statt Äpfel mit Birnen zu vergleichen, als Wissenschaft wird auftreten können.

In schöner Regelmäßigkeit erfahren wir von Politikern und Journalisten: „Erneuerbare Energie ist billiger als Kernenergie oder Kohle. Konventionelle Energietechnologien haben keine Zukunft.“ Ein einschlägiger Klassiker aus der Sparte Haltungsjournalismus ist ein Magazinbeitrag aus dem Jahr 2022, der seinerzeit auf Twitter breite Diskussionen auslöste. Redakteur Ole Kracht (Arbeitsschwerpunkte: „aktuelle Berichterstattung, Rechtsextremismus, Umweltthemen sowie Fotos & Videos“) präsentierte unter dem Titel „Kernkraft rechnet sich nicht!“ eine Grafik. Darauf stand, für 19 Milliarden Euro könne man entweder ein Kernkraftwerk mit 1,6 Gigawatt oder 400 Millionen Solarmodule mit 105 Gigawatt kaufen.

Der veröffentlichte Cartoon erweckt den Eindruck, beide Optionen seien gleichwertig. In Wirklichkeit werden Äpfel mit Birnen verglichen – oder genauer gesagt, gefrostete mit frischen Erdbeeren. Kein Monat ist besser geeignet als der Erdbeer-Juni für einige erkenntnistheoretische Vorbemerkungen zu tiefer schürfenden Debatten. Der Philosoph Immanuel Kant hätte sie seinerzeit als Prolegomena bezeichnet. Heute hätte er vermutlich hinzugefügt, dass alle  künftigen Vergleiche unterschiedlicher Energiequellen auf ihnen aufzubauen haben.

Die Vollversorgung mit Erdbeeren ist für eine Industrienation wie Deutschland glücklicherweise weniger existenziell als die bedarfsgerechte Versorgung mit Energie. Unterstellen wir trotzdem für einen Moment die Notwendigkeit, jeden der 84 Millionen Bundesbürger an 365 Tagen des Jahres störungsfrei mit Erdbeeren zu versorgen, so lässt sich aus diesem unpolitischen Beispiel einiges lernen.

Bei einer Forschungsexpedition in den Supermarkt im Juni 2017 machte der Autor eine bemerkenswerte Beobachtung: Es gibt zwei Typen von Erdbeeren. Da wären zum einen die gefrorenen Erdbeeren aus dem Tiefkühlregal. Sie stehen dem Konsumenten an jedem Tag des Jahres zu gleichbleibendem Preis zur Verfügung. Diese wollen wir als grundlastfähige Erdbeeren bezeichnen. Und da wären zum anderen die frischen deutschen Erdbeeren, die nur in den Monaten Mai bis Juli anzutreffen sind. Diese saisonalen Früchte bezeichnen wir als fluktuierende Erdbeeren. Importierte Erdbeeren klammern wir aus unseren Betrachtungen aus; vom Gottseibeiuns in Gestalt der winterlichen Flugerdbeere aus Peru ganz zu schweigen. Im Rahmen des Erkundungsfeldzugs dokumentierte der Autor, dass die grundlastfähigen Frost-Erdbeeren 4,64 €/kg kosten, während die fluktuierenden Frisch-Erdbeeren nur mit 2,38 €/kg zu Buche schlagen.

Wie ist diese Differenz zu erklären? Sind die teuren grundlastfähigen Erdbeeren überflüssig? Brauchen wir womöglich gar den Tiefkühlerdbeerausstieg?

Benötigt man grundlastfähige Erdbeeren an 365 Tagen oder 8760 Stunden im Jahr, muss man im Sommer fluktuierende Erdbeeren billig einkaufen und durch Reinigung, Trocknung, Tiefkühlung und Verpackung grundlastfähig machen. Die Zusatzkosten nennen wir „Speicherkosten“. Dieser Sachverhalt lässt sich wie folgt zusammenfassen:

Erdbeerpreis-Grundlast = Erdbeerpreis-fluktuierend + Speicherkosten

Die Speicherkosten sind der Preis, den man für eine Vollversorgung bezahlen muss – im vorliegenden Fall 2,22 €/kg. Wir lernen an diesem Beispiel, dass es selbst bei kostenlosen saisonalen Produkten keine Vollversorgung zum Nulltarif gibt. Kehren wir zurück zur Energieökonomie.

Kernkraftwerke liefern grundlastfähigen CO₂-neutralen Strom. Solarmodule liefern tagsüber CO₂-neutralen Strom. Nachts liefern sie nichts. Um fluktuierenden Solarstrom in grundlastfähigen Solarstrom zu überführen, muss dieser gespeichert werden. Anders als von einer führenden deutschen Trampolinspringerin insinuiert, lässt sich Strom leider nicht in Tiefkühltruhen aufbewahren. Für diesen Zweck benötigt man konventionelle Batterien, künftige Carnot-Batterien oder chemische Energiespeicher wie Wasserstoff oder synthetisches Gas. Diesen Umstand können wir nun anhand des bisher Gelernten in der folgenden „Erdbeerformel“ zusammenfassen:

Strompreis-Grundlast = Strompreis-fluktuierend + Speicherkosten

Die Formel gilt gleichermaßen für Solar- und Windstrom. Die Speicherkosten lassen sich im einfachsten Fall aus der Formel I/N berechnen, wobei I die Investitionskosten in Euro pro Kilowattstunde und N die Zyklenzahl bezeichnet. Aus Produktkatalogen können wir entnehmen, dass eine Tesla-Powerwall mit einer Speicherkapazität von 13,5 Kilowattstunden zu einem Preis von 7.200 Euro angeboten wird und rund 5.000 Speicherzyklen aushält. Daraus ergeben sich Investitionskosten (I) von reichlich  500 €/kWh. Dividieren wir diesen Wert durch die Zyklenzahl (N), so erhalten wir Speicherkosten von etwa 10 Cent pro gespeicherter Kilowattstunde pro Ladezyklus. Selbst wenn Solarstrom kostenlos zur Verfügung stünde, betrügen die nächtlichen speicherbedingten Stromkosten somit mindestens 10 Cent pro Kilowattstunde.

Aus dieser einfachen Betrachtung folgt, dass für einen korrekten Vergleich weder die nackten Kilowattstundenpreise für Solar- und Atomstrom, noch die reinen Investitionskosten der beiden Technologien gegenübergestellt werden dürfen. Will man nicht Äpfel mit Birnen vergleichen, so müssen die Investitionskosten für ein Kernkraftwerk mit der Summe der Investitionskosten aus Solaranlagen und Speichern verglichen werden.

Es ist dem Leser überlassen, auf der Basis dieser oder anderer Zahlen zu berechnen, wieviel grundlastfähigen Solarstrom man für die zitierten 19 Milliarden Euro erhält.

Fazit? Der weit verbreitete direkte Vergleich der Kosten von grundlastfähiger Kernenergie mit fluktuierender Solarenergie ohne Berücksichtigung von Speicherkosten ist ein Paradebeispiel für irreführende Wissenschaftskommunikation. Wem Wissenschaft am Herzen liegt, sollte ab sofort solche energieökonomischen Taschenspielertricks mit Verweis auf die Erdbeerformel zurückweisen.

Der Autor: André D. Thess ist Professor für Energiespeicherung an der Universität Stuttgart, Leiter eines Energieforschungsinstituts und Autor des Buches „Der Energiegipfel“