Wirtschaftlichkeitsanalyse von Solarstrombezug für die Stahlwerk Thüringen GmbH durch Fraunhofer IOSB-AST
Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB-AST hat im Auftrag der Stahlwerk Thüringen GmbH (SWT) eine umfassende Bewertung zur Wirtschaftlichkeit eines langfristigen Strombezugs aus einem Solarpark durchgeführt. Ziel der Untersuchung war die Ermittlung des Grenzpreises, ab dem der Bezug von Photovoltaik-Strom über ein Pay-as-produced Power Purchase Agreement (PPA) für das energieintensive Unternehmen rentabel ist. Die Ergebnisse dienen als Entscheidungsgrundlage für die weitere Vertragsgestaltung und verdeutlichen das Potenzial erneuerbarer Energien zur kosteneffizienten Energieversorgung in der Industrie.
Langfristige Preisstabilität als strategischer Vorteil
Für energieintensive Branchen wie die Stahlproduktion stellen die Energiekosten einen wesentlichen Wettbewerbsfaktor dar. Die starke Schwankungsbreite der Spotmarktpreise, geopolitische Unsicherheiten sowie regulatorische Veränderungen erschweren die Planungssicherheit erheblich. Power Purchase Agreements bieten hier eine Möglichkeit, die Stromkosten über Laufzeiten von 15 Jahren oder länger kalkulierbar zu gestalten und die Abhängigkeit von kurzfristigen Marktpreisvolatilitäten zu reduzieren.
Besondere Anforderungen an die Analyse im industriellen Umfeld
Die Bewertung eines PPAs für das Stahlwerk Thüringen ist durch die stark schwankenden Lastprofile geprägt. Der Stromverbrauch kann innerhalb von 15-Minuten-Intervallen um bis zu 60 MW variieren, was sowohl Strombezug als auch Einspeisung ermöglicht. Zudem bestehen erhebliche Unsicherheiten hinsichtlich der Marktentwicklung über die lange Vertragsdauer. „Die Kombination aus hochvolatilen Lastgängen und der langfristigen Bindung eines PPA erfordert eine Methodik, die sowohl eine zeitlich hochaufgelöste als auch szenarienbasierte Analyse umfasst, um einen belastbaren Grenzpreis zu bestimmen“, erläutert Steffi Naumann, Gruppenleiterin am Fraunhofer IOSB-AST.
Methodische Innovation: Minutengenaue Simulation der PV-Erzeugung
Eine zentrale Herausforderung war die Simulation der Photovoltaik-Erzeugung in minütlicher Auflösung, um die Wechselwirkungen mit dem volatilen Lastprofil realistisch abzubilden. Da die verfügbaren Globalstrahlungsdaten meist nur im 10-Minuten-Takt vorliegen, entwickelte das Fraunhofer IOSB-AST ein neuartiges Verfahren: Die stochastischen Schwankungen innerhalb der 10-Minuten-Intervalle werden anhand von Daten eines entfernten Strahlungsobservatoriums ermittelt und auf die lokalen Wetterbedingungen übertragen. Dadurch entsteht eine realitätsnahe Interpolation der tatsächlichen Einspeisecharakteristik.
Szenarienbasierte Bewertung und Ergebnisaufbereitung
In Zusammenarbeit mit dem Stahlwerk Thüringen wurden verschiedene Zukunftsszenarien erstellt und mittels Sensitivitätsanalysen untersucht. Die Ergebnisse wurden in einem interaktiven Dashboard visualisiert, wobei der Fokus auf dem Grenzkostenpreis lag, ab dem das PPA wirtschaftlich sinnvoll ist. Durch die Gewichtung der Eintrittswahrscheinlichkeiten der Szenarien konnte ein robuster finaler Grenzpreis ermittelt werden, der je nach Szenario zwischen 20 und 70 €/MWh liegt.
Frank Wagner, Leiter der Produktion bei Stahlwerk Thüringen, kommentiert: „Die Analyse liefert eine belastbare Grundlage für die zukünftige Energieversorgung am Standort. Obwohl PPAs Planungssicherheit bieten, bergen sie auch Risiken aufgrund der schwer vorhersehbaren Energiepreisentwicklung über lange Zeiträume. Die wissenschaftliche Herangehensweise ermöglicht jedoch solide Prognosen für den volatilen Energiemarkt.“
Risikominimierung und Batteriespeicher-Potenziale
Als zentrales wirtschaftliches Risiko wurden negative Strompreise identifiziert. Eine vertragliche Regelung, die eine Abschaltung und Nichtvergütung des PV-Stroms bei negativen Preisen vorsieht, könnte das Risiko für das Stahlwerk deutlich reduzieren. Zudem wurde die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichersystems untersucht. Unter der Annahme konstanter oder steigender Spotmarktvolatilität erweist sich ein Speicher als wirtschaftlich sinnvoll, nicht nur zur Erhöhung des Eigenverbrauchs des PV-Stroms, sondern auch für Arbitragegeschäfte am Spotmarkt. Somit wäre ein Batteriespeicher unabhängig vom PPA von Vorteil.
Weitere Informationen und Kontakt
Das Fraunhofer IOSB-AST präsentiert Lösungen zur Wirtschaftlichkeitsbewertung im Energiemarkt auf der Messe „The smarter E 2026“ vom 23. bis 25. Juni 2026 am Thüringer Gemeinschaftsstand der LEG Thüringen in Halle B2, Stand 260, Messe München.
Kontakt Fraunhofer IOSB-AST – Presse und Kommunikation:
Martin Käßler
Telefon: +49 3677 461-128
E-Mail: martin.kaessler@iosb-ast.fraunhofer.de
Über die Stahlwerk Thüringen GmbH
Die Stahlwerk Thüringen GmbH produziert Profilstahl verschiedener Stahlsorten gemäß europäischen und internationalen Normen, darunter HE-, IPE-, UPE- und UPN-Profile sowie Stahlschwellen. Über die Elektrolichtbogenroute werden aus Stahlschrott endabmessungsnahe Halbzeuge gegossen und anschließend in einem Warmwalzwerk zu Profilen verarbeitet. Die Produkte werden weltweit vertrieben. Das Unternehmen verfolgt das Ziel, bis 2040 klimaneutral Stahl herzustellen und setzt dabei auf ein breites Spektrum innovativer Maßnahmen zur effizienten Nutzung erneuerbarer Energien. Weitere Informationen sind unter www.stahlwerk-thueringen.de verfügbar.
Über das Fraunhofer IOSB-AST
Das Fraunhofer IOSB-AST ist Teil der Fraunhofer-Gesellschaft, einer führenden Organisation für angewandte Forschung. Der Schwerpunkt liegt auf angewandter Systemtechnik mit dem Ziel, kritische cyber-physische Infrastrukturen effizient, resilient und nachhaltig zu gestalten. Forschungsschwerpunkte umfassen kognitive Energiesysteme, Energiemanagement, eingebettete intelligente Systeme sowie Unterwasserrobotik. Das Institut arbeitet anwendungsorientiert in den Bereichen Elektrotechnik, Informations- und Kommunikationstechnologie sowie technischer Kybernetik und überführt Forschungsergebnisse in marktreife Lösungen für Wirtschaft und öffentliche Einrichtungen.
Wissenschaftliche Ansprechpartnerin
Steffi Naumann
Telefon: +49 3677 461-104
E-Mail: steffi.naumann@iosb-ast.fraunhofer.de
