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Kraftwerke sind ein wichtiger Bestandteil unserer kritischen Infrastruktur, müssen aber für Investoren profitabel bleiben, um den Betrieb fortzusetzen. Ein grundlegender Faktor, der die Rentabilität von Kraftwerken beeinflusst, sind die Gesamtbaukosten für die Inbetriebnahme der Anlage. So wie Kraftwerke selbst komplexe Anlagen sind, sind die Kosten für den Kraftwerksbau von Natur aus komplex. Die Baukosten für neue Kraftwerke variieren stark in Abhängigkeit von der Art der Stromerzeugungstechnologie, die sie nutzen. Sowohl brennstoffverbrauchende als auch nichtbrennstoffverbrauchende Stromerzeugungsanlagen haben wesentlich unterschiedliche Baukosten.

Darüber hinaus werden die Neubaukosten für Kraftwerke durch eine Reihe weiterer Faktoren moderiert. Einige dieser Faktoren sind der Stromerzeugungsindustrie selbst inhärent. Beispielsweise beeinflussen das regulatorische Umfeld, der Zugang zur Infrastruktur und die Kosten für die Technologie, die die Anlage unterstützt, die endgültigen Baukosten. Bei der Diskussion der Kraftwerksbaukosten ist es auch wichtig zu verstehen, wie sich die aktuelle Dynamik in der Bauindustrie insgesamt auf die Kraftwerksbaukosten auswirken kann. Dazu gehören die Volatilität von Kernwerkstoffkomponenten für Kraftwerke wie Stahl oder Metalle sowie ein bestehender Fachkräftemangel in der Bauindustrie. In diesem Artikel werden wir die Kosten für den Kraftwerksbau im Zusammenhang mit den moderierenden Kräften diskutieren, die die Kosten sowohl für Kraftwerke als auch für die Bauindustrie im Allgemeinen beeinflussen.

Kraftwerkstyp vs. Kosten

Einer der Kernfaktoren, die die Baukosten für Stromerzeugungsanlagen beeinflussen, ist die Art der vorgeschlagenen Anlage. Die Baukosten können stark variieren, je nachdem, ob es sich um Kohlekraftwerke oder Anlagen handelt, die mit Erdgas, Sonne, Wind oder Kernkraftwerken betrieben werden. Für Investoren in Stromerzeugungsanlagen sind die Baukosten zwischen diesen Arten von Erzeugungsanlagen eine kritische Überlegung bei der Beurteilung, ob eine Investition rentabel ist. Anleger müssen auch andere Faktoren wie laufende Wartungskosten und zukünftige Nachfrage berücksichtigen, um eine günstige Rendite zu erzielen. Von zentraler Bedeutung für jede Berechnung sind jedoch die Kapitalkosten, die erforderlich sind, um eine Einrichtung online zu schalten. Daher ist eine kurze Diskussion der tatsächlichen Baukosten für verschiedene Kraftwerkstypen ein hilfreicher Ausgangspunkt, bevor andere Dynamiken untersucht werden, die die Baukosten von Kraftwerken beeinflussen.

Bei der Analyse der Baukosten von Kraftwerken ist zu beachten, dass die realisierten Baukosten durch eine Reihe von Dynamiken beeinflusst werden können. Zum Beispiel kann der Zugang zu Ressourcen, die die Stromerzeugung antreiben, einen großen Einfluss auf die Baukosten haben. Ressourcen wie Sonne, Wind und Geothermie sind ungleich verteilt, und die Kosten für den Zugang und die Entwicklung dieser Ressourcen werden mit der Zeit steigen. Frühe Marktteilnehmer werden den kostengünstigsten Zugang zu Ressourcen erhalten, während neuere Projekte möglicherweise deutlich mehr für den Zugang zu gleichwertigen Ressourcen bezahlen müssen. Das regulatorische Umfeld des Kraftwerksstandorts kann einen großen Einfluss auf die Vorlaufzeit des Bauvorhabens haben. Bei Projekten mit hohen Anfangsinvestitionen in den Bau kann dies zu erhöhten Zinsabgrenzungen und Gesamtbaukosten führen. Weitere Informationen zu den unzähligen Faktoren, die die Baukosten von Kraftwerken beeinflussen können, finden Sie in den Kapitalkostenschätzungen für Stromerzeugungsanlagen im Versorgungsmaßstab, die von der US-amerikanischen Energy Information Administration (EIA) im Jahr 2016 veröffentlicht wurden.

Kraftwerksbaukosten werden als Kosten in Dollar pro Kilowatt dargestellt. Die in diesem Abschnitt enthaltenen Informationen werden von der UVP bereitgestellt. Konkret werden wir die Kraftwerksbaukosten für die im Jahr 2015 errichteten Stromerzeugungsanlagen verwenden, die Sie hier finden. Diese Informationen sind die aktuellsten, aber die UVP wird voraussichtlich die Kraftwerksbaukosten für 2016 im Juli 2018 veröffentlichen. Für diejenigen, die sich für die Baukosten von Kraftwerken interessieren, sind Veröffentlichungen der UVP eine der wertvollsten Informationsquellen. Die von der UVP zur Verfügung gestellten Daten sind nützlich, um die Komplexität der Kraftwerksbaukosten zu veranschaulichen, und hebt die Vielzahl von Variablen hervor, die nicht nur die Kraftwerksbaukosten, sondern auch die laufende Rentabilität beeinflussen können.

Wind

Kraftwerke, die auf den Wind als erneuerbare Energiequelle angewiesen waren, haben 2015 die meiste Kapazität in das Stromnetz eingespeist, ohne die Kraftstoffkosten zu stark zu erhöhen. Die Nutzung von Wind als Energiequelle hat in den USA stetig zugenommen. Im Jahr 2015 haben Kraftwerke, die Windenergie nutzen, eine Kapazität von 8.064 Megawatt (MW) hinzugefügt. Vergleichen Sie dies mit erdölbasierten Erzeugungsanlagen, die 45 MW Kapazität hinzugefügt haben, und Sie können das explosive Wachstum von Kraftwerken sehen, die auf Windenergie angewiesen sind. Windkraftanlagen wurden mit durchschnittlichen Kosten von 1.661 US-Dollar pro Kilowatt installierter Typenschildaktivität gebaut. Dies führte zu Gesamtbaukosten von 13.395.684 USD für 66 Generatoren.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Bau von Windgeneratoren stark von der aktuellen Regulierungslandschaft und den Erzeugungskosten abhängt. Um dies zu veranschaulichen, bedenken Sie, dass Kraftwerke, die auf Windenergie angewiesen sind, laut diesem Bericht der UVP im Jahr 2013 weniger als 900 MW Kapazität hinzugefügt haben, im Gegensatz zu über 8.000 MW im Jahr 2015. Der einflussreichste Grund dafür war das Auslaufen einer föderalen Produktionssteuergutschrift Ende 2012, die Investoren ermutigte, sich vom Neubau von Windkraftanlagen zu entfernen, bis die Steuergutschrift Anfang 2013 erneuert wurde. Angesichts der Produktionsverzögerung kann die erhöhte Kapazität, die 2015 hinzugefügt wurde, als erneute Investition angesehen werden, sobald ein günstigeres regulatorisches Umfeld vorhanden war.

Erdgas

Kraftwerke, die Erdgas nutzen, waren in den letzten Jahren Haupttreiber für die Erhöhung der Netzkapazität, und 2015 war keine Ausnahme. Im Jahr 2015 hat ein Erdgaskraftwerk eine Gesamtleistung von 6.549 MW hinzugefügt. Die Baukosten für Erdgaskraftwerke betrugen im selben Jahr durchschnittlich 812 USD / kW, was Gesamtkosten von 5.318.957 USD für 74 Generatoren entsprach. Es gibt drei verschiedene Arten von Technologien, die in Erdgaskraftwerken eingesetzt werden. Jede andere Technologie hat einen erheblichen Einfluss auf die gesamten Baukosten. Der größte Teil der Kapazität wurde durch Erdgaskraftwerke mit Kombikraftwerken (4.755 MW) und Verbrennungsturbinen (1.553 MW) hinzugefügt, während Verbrennungsmotoren nur einen kleinen Bruchteil der hinzugefügten Kapazität ausmachten (240 MW). Dies erzählt jedoch nicht die vollständige Geschichte.

Kombikraftwerke, definiert als mit mindestens einer Verbrennungsturbine und einer Dampfturbine, arbeiten mit viel höheren Wirkungsgraden als die anderen Typen. Während dies langfristig die Betriebskosten senkt, sind auch die Investitionskosten für den Bau höher. Verbrennungsturbinen-Erdgaskraftwerke sind weniger effizient als Kombikraftwerke, was zu höheren Betriebskosten führt, aber auch kostengünstiger zu bauen ist. Sowohl Verbrennungsmotor- als auch Verbrennungsturbinengeneratoren haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie schneller gebaut werden können als Kombikraftwerke. Dies hat zu ihrem Einsatz in Situationen geführt, in denen kurzfristige Kapazitätssteigerungen erforderlich sind, um die steigende Nachfrage zu befriedigen. Obwohl Verbrennungsturbinenanlagen weniger effizient sind, werden sie in der Regel nur zu Spitzenzeiten betrieben, um die Nachfrage zu decken. Im Gegensatz dazu werden Kombikraftwerke aufgrund ihres höheren Wirkungsgrads und ihrer niedrigeren Betriebskosten in der Regel zur Deckung der Grundbedarfslasten eingesetzt.

Solar

Die Kosten für den Bau von Solarkraftwerken hängen ebenso wie für Erdgas stark von der zugrunde liegenden Technologie ab, die in der Anlage verwendet wird. Darüber hinaus hängt die von Solarkraftwerken erzeugte Kapazität auch von der verwendeten Technologie ab. Aus diesem Grund ist die Schnittmenge zwischen den Baukosten und der Produktionskapazität von Solarkraftwerken ein zentraler Aspekt für Investoren. Die durchschnittlichen Baukosten für alle Arten von Photovoltaik (PV) -Kraftwerken betrugen 2.921 USD / kw für eine Gesamtkapazitätssteigerung von 3.192 MW. Die Gesamtbaukosten für Solar-PV-Anlagen beliefen sich auf 9.324.095 USD für insgesamt 386 Generatoren. Diese Zahlen zeigen, dass Solaranlagen im Vergleich zu Erdgas und Wind im Durchschnitt weniger Kapazitätssteigerungen pro Generator erzielen. Das Produktionsniveau ist bei verschiedenen Arten von Solar-PV-Anlagen nicht statisch.

Ein wesentlicher Unterschied besteht zwischen Fixed-Tilt- und Axis-Based-Tracking-Installationen. Achsbasierte Tracking-Systeme sind teurer zu installieren, führen aber zu einer höheren Produktionskapazität als feste Systeme, was dazu beitragen kann, die laufenden Betriebskosten auszugleichen. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Art der Solar-PV-Installation. Die zwei Haupttypen auf dem Markt sind kristallines Silizium und Dünnschicht-CdTe. Diese verschiedenen Typen haben Vor- und Nachteile. Die Dünnschichttechnologie ist neuer und Dünnschichtanlagen haben eine signifikant erhöhte durchschnittliche Kapazität (74 MW gegenüber 7 MW) gegenüber kristallinen Siliziumanlagen. Beide Anlagentypen sind im Preis dem Bau ähnlich. Zum Beispiel für Achs-basierte Tracking-Installationen kristalline Silikon-Anlagen durchschnittlich $ 2.920 / kw in Kosten im Vergleich zu Dünnschicht-Anlagen, die durchschnittlich $ 3.117 / kw. Kristalline Siliziuminstallationen sowohl mit fester als auch mit Achsneigung waren 2015 den Dünnschichtinstallationen weit überlegen, was eine klare Marktpräferenz für kristalline Siliziumsolarkraftwerke für 2015 zeigt.

Kernkraft

Kernkraftwerke, die Kernenergie nutzen, bleiben ein Kernbestandteil unserer Energieinfrastruktur, obwohl in den letzten Jahren nur wenige Kernkraftwerke gebaut wurden. Das jüngste Kernkraftwerk, das den Bau abgeschlossen hat, war das Watts Bar Unit 2-Werk, das 2016 fertiggestellt wurde. Diese Anlage wurde nach jahrzehntelangen Verzögerungen fertiggestellt und fast 20 Jahre nach der Fertigstellung des vorherigen Kernkraftwerks in den USA im Jahr 1996, dem Watts Bar Unit 1, in Betrieb genommen. Aufgrund des Mangels an Neubauten für Kernkraftwerke gibt es keine vollständig genauen oder aktuellen Baukosten für Kernkraftwerke. Ein von der EIA im Jahr 2018 veröffentlichter Wirtschaftsausblick schlug vor, dass Kernkraftwerke, die im Jahr 2016 begonnen wurden, über Nacht Grundkosten von 5.148 US-Dollar haben würden, wobei Schwankungen, die in der Zwischenzeit auftreten können, nicht berücksichtigt werden. Eine wichtige Sache, die man über die Atomindustrie und Kernkraftwerke beachten sollte, ist die erhebliche Zeit, die benötigt wird, um den Bau abzuschließen. Laut der UVP könnte ein Kernreaktor und ein Kernkraftwerk am ehesten in Betrieb genommen werden, wenn der Bau in 2016 begonnen würde, ist 2022. Dies macht den Kernkraftwerksbau anfälliger für Kostenüberschreitungen, wenn die Baukosten insgesamt weiter steigen.

Arbeits- und Materialkosten

Arbeits- und Materialkosten sind zwei der Haupttreiber der Kraftwerksbaukosten, und beide führen jedes Jahr zu steigenden Baukosten in allen Branchen. Bei der Beurteilung der Gesamtbaukosten von Kraftwerken ist es wichtig, sowohl bei Arbeits- als auch bei Materialschwankungen auf dem Laufenden zu bleiben. Der Kraftwerksbau ist in der Regel ein ausgedehntes Unterfangen. Die Fertigstellung von Projekten kann mindestens 1 bis 6 Jahre dauern, wobei einige erheblich weiter gehen. Die UVP weist zu Recht darauf hin, dass Unterschiede zwischen den projizierten und den tatsächlichen Material- und Baukosten im Laufe des Projekts wichtig zu berücksichtigen sind und erhebliche Auswirkungen auf die Baukosten haben können.

Die Baukosten steigen im Allgemeinen, aber zwei der Haupttreiber sind die Material- und Arbeitslast. Die Materialkosten sind in den letzten Monaten dramatisch gestiegen und könnten weiter steigen, sollte die derzeitige politische Haltung beibehalten werden. Insbesondere Zölle auf ausländische Importe von Schlüsselmetallen wie Stahl, Aluminium und Eisen sowie Holz aus Kanada führen zu dramatischen Schwankungen der Materialkosten. Die realen Materialkosten sind gegenüber Juli 2017 derzeit um rund 10% gestiegen. Dieser Trend scheint auf absehbare Zeit nicht abzunehmen. Stahl ist besonders wichtig für den Kraftwerksbau, so dass anhaltende Zölle auf importierten Stahl zu erheblichen Kostensteigerungen für den Kraftwerksbau aller Art führen könnten.

Die gestiegenen Arbeitskosten in der Bauindustrie tragen ebenfalls zu steigenden Baukosten bei. Die gestiegenen Arbeitskosten werden durch einen Fachkräftemangel verursacht, der auf die geringe Wahlbeteiligung der Millennials im Baugewerbe und einen dramatischen Rückgang der Bauarbeiter während und nach der Rezession zurückzuführen ist. Obwohl viele Bauunternehmen Career Pathway-Programme integrieren, um mehr Millennials in die Handelsbranche zu locken, wird es einige Zeit dauern, bis die Auswirkungen dieser Bemühungen vollständig erkannt sind. Dieser Arbeitskräftemangel ist am deutlichsten in städtischen Gebieten zu sehen, in denen ein starker Wettbewerb um qualifizierte Arbeitskräfte besteht. Für Kraftwerksbauprojekte in der Nähe von städtischen Zentren kann der Zugang zu qualifizierten Arbeitskräften begrenzt sein und mit einem Aufpreis verbunden sein.