Kapazitätsfaktor-Rechner

So funktioniert der Rechner für den Kapazitätsfaktor

Der Kapazitätsfaktor ist die eine Zahl, die verrät, wie stark ein Kraftwerk ausgelastet ist. Ohne ihn lassen sich Technologien nicht vergleichen, keine Stromgestehungskosten berechnen und keine Erzeugungsdaten plausibilisieren. Der Rechner arbeitet in drei Richtungen:

• Kapazitätsfaktor aus der Energie: Gib Nennleistung und erzeugte Energie in einem Zeitraum ein;
• Energie aus dem Kapazitätsfaktor: Schätz die Jahreserzeugung eines geplanten Kraftwerks;
• Benötigte Leistung: Wie viele MW braucht es, um bei einem bestimmten Kapazitätsfaktor eine Zielmenge Energie zu liefern (etwa: wie viel Solar für 1 TWh)?

Als Zeitraum stehen Jahr, Schaltjahr, Quartal, Monat, Woche, Tag oder eine eigene Stundenzahl zur Wahl. Die Einheiten rechnet der Rechner automatisch zwischen kW/MW/GW und kWh/MWh/GWh/TWh um. Das Ergebnis vergleicht er mit typischen Bereichen für 14 Technologien.

Die Formel

T ist die Zahl der Stunden im Zeitraum (8.760 in einem normalen Jahr). Nimm die netto ins Netz gelieferte Energie und dieselbe Basis für die Leistung (bei Solar normalerweise die AC-Leistung des Wechselrichters).

Rechenbeispiel: ein Windpark mit 50 MW

Der Standardfall ist ein Windpark mit 50 MW, der in einem Jahr 140.000 MWh geliefert hat:

• CF = 140.000 / (50 × 8.760) = 140.000 / 438.000 = 32,0 %
• Volllaststunden = 0,32 × 8.760 ≈ 2.800 Stunden
• mittlere Leistung = 140.000 / 8.760 ≈ 16 MW

32 % liegen bequem im typischen Bereich von 20–45 % für Wind an Land. Die anderen Vorlagen zeigen die Spannweite: Eine PV-Dachanlage mit 6 kW und 7.300 kWh kommt auf etwa 14 %, ein Kernkraftwerksblock mit 1 GW und 92 % erzeugt rund 8,1 TWh im Jahr, und für 1 TWh aus fest aufgeständerten Solarmodulen mit 20 % Kapazitätsfaktor braucht es etwa 570 MW.

So liest du die Ergebnisse

• Kapazitätsfaktor: Vergleich ihn mit dem typischen Bereich der gewählten Technologie. Liegt er darunter, deutet das auf Abregelung, Ausfälle, ein schwaches Wind- oder Sonnenangebot oder eine überdimensionierte Anlage hin. Liegt er darüber, handelt es sich vielleicht um einen außergewöhnlichen Standort oder um einen Fehler in den Daten.
• Volllaststunden enthalten dieselbe Information wie der Kapazitätsfaktor und sind in Deutschland und in Berichten der Windbranche die gängigere Größe.
• Mittlere Leistung hilft, wenn du einen Erzeuger auf eine konstante Last abstimmen willst.
• Erzeugung bei Verfügbarkeit (optional) teilt den Kapazitätsfaktor durch die Verfügbarkeit und trennt so Effekte von Ressource und Einsatz von Stillstandszeiten.

Typische Werte

Die Bereiche kombinieren Statistiken der EIA zum US-Kraftwerkspark mit weltweiten Durchschnittswerten für Neubauten von IRENA; einzelne Kraftwerke und Jahre weichen stark ab.

Tipps

• Nimm einheitliche Einheiten. Der häufigste Fehler ist, kW mit MWh zu mischen. Das Ergebnis ist dann 1.000-mal zu groß oder zu klein.
• Gib bei Solar die Bezugsgröße an. Kapazitätsfaktoren auf DC-Basis (Modulleistung) liegen 10–30 % unter denen auf AC-Basis (Wechselrichterleistung).
• Vergleiche dieselben Jahre. Bei Wind und Wasserkraft schwankt der Kapazitätsfaktor zwischen guten und schlechten Jahren um ±10–15 %.
• Füttere damit Kostenmodelle. Der Kapazitätsfaktor steckt im Nenner jeder LCOE-Rechnung (siehe den LCOE-Rechner) und ist das zentrale Ergebnis des Windkraftrechners und des Solarrechners.

Grenzen

Ein Kapazitätsfaktor fasst die Erzeugung zusammen, nicht den Wert: Ein Spitzenlastkraftwerk, das 5 % der Zeit läuft, kann für das Netz mehr wert sein als ein Grundlastkraftwerk. Die typischen Bereiche sind breit und unterscheiden sich nach Land, Jahr und Alter der Anlage. Der Rechner unterscheidet nicht zwischen Brutto- und Nettoerzeugung und berücksichtigt keine Degradation; gib die netto gelieferte Energie für den Zeitraum ein, der dich interessiert.

Methode & Annahmen

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