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Energieszenarien

 | 
Christian Dieckhoff
, 
Wolf Fichtner
, 
Armin Grunwald
, 
et al.

Energieszenarien aus der Sicht eines Energieversorgungsunternehmens

Beispiel im Strommarkt

Aurélie Fleury, Sven Filter et Christian Güthert

Résumé

Die Zukunft der Energieversorgung ist von einer Vielzahl von energiewirtschaftlichen, politischen, technischen sowie gesellschaftlichen Themen beeinflusst. Für Energieversorgungsunternehmen (EVU) sind Energieszenarien ein wichtiges Mittel zur Entscheidungsunterstützung für z. B. den Neubau von Kraftwerken. Mithilfe von Szenarien sollen die möglichen Entwicklungen im Energiemarkt erfasst und die Wirtschaftlichkeit solcher Projekte bewertet werden. Die Herausforderung liegt darin, die Szenarien adäquat zusammenzustellen, so dass robuste Entscheidungen getroffen werden können

Texte intégral

1 Einleitung

1Investitionsentscheidungen oder Strombezugsoptionen wirken auf ein Energieversorgungsunternehmen über lange Zeiträume. So ist bei Laufwasserkraftwerken oft von einer Nutzungsdauer von weit über 50 Jahren auszugehen. Für eine Entscheidung über ein solches Projekt sollen daher die relevanten Trends und Einflussfaktoren analysiert und die möglichen Entwicklungen im Energiemarkt abgeleitet werden.

2Diese Einflussfaktoren können aus verschieden Gebieten stammen:

  • Umwelt und Politik: z. B. CO2-Minderungsziele, Ausbau und Förderung der erneuerbaren Energien.

  • Energiewirtschaft: z. B. Brennstoffzugang und-preise auf dem Weltmarkt.

  • Sozioökonomische Aspekte: z. B. Bevölkerungswachstum und Nachfrageentwicklung, Akzeptanz von neuen Technologien, Nutzergewohnheiten.

3Angesichts der Komplexität der Themen und ihrer Zusammenhänge sowie angesichts der Unmöglichkeit einer exakten Vorhersage der künftigen Entwicklung ist die Definition von Szenarien unabdingbar [Schindler & Zittel 2008]. Mithilfe der Szenarien sollen die Effekte der verschiedenen Einflussparameter auf die Investitionsentscheidung abgeschätzt.

2 Verwendung der Energieszenarien im Strommarkt

4Zur Ermittlung der Strompreise werden, basierend auf Annahmen zu Brennstoff- und CO2-Preisen sowie sonstigen Parametern, mathematische Optimierungsmodelle (Ausbau- und Einsatzplanung) verwendet. Unter Berücksichtigung der möglichen Entwicklung der verschiedenen Einflussparameter werden energiewirtschaftliche Langfristszenarien abgeleitet. Sie sind ein Set aus konsistenten Brennstoffpreis- und fundamental begründeten Strompreisszenarien für den deutschen Strommarkt bis 2040.

5Die Szenarien werden in erster Linie als Basis für die Untersuchungen zur Wirtschaftlichkeit und Risiken von Investitionsprojekten und Strombezugsoptionen vor allem im Erzeugungsbereich und für strategische Überlegungen eingesetzt.

6Beispielsweise werden für ein Neubauprojekt Deckungsbeiträge des Kraftwerkprojektes in seinem modellierten Einsatz und die Wirtschaftlichkeit anhand einer Investitionsrechnung (dynamische Verfahren) für die verschiedenen Szenarien bestimmt.

7Im Rahmen der Erzeugungsstrategie wird die Wirtschaftlichkeit des gesamten Unternehmenskraftwerkparks anhand der Szenarien ausgewertet. Ziel ist, einen gegenüber zukünftigen Entwicklungen robusten Kraftwerkspark zu bestimmen.

8Langfristige Szenarien können auch als Initiierung oder Diskussionsunterstützung bei öffentlichen und politischen Auseinandersetzungen mit den Problemen der zukünftigen Energieversorgung dienen.

9Sie werden auch zur Unterstützung der allgemeinen Strategie des Unternehmens eingesetzt.

3 Auswahl der Szenarien

3.1 Anforderungen an Energieszenarien

10Während im kurzfristigeren Zeithorizont oftmals mit Prognosen sowie mit stochastischen Modellen gearbeitet wird, greifen Energieszenarien weiter in die Zukunft und lassen bewusst größere Veränderungen zu [Henssen 2002, Burck et al. 2010]. Sie umfassen Langfristüberlegungen, die die Findung robuster Entscheidungen unterstützen sollen.

11Die Identifikation der wesentlichen Einflussgrößen auf die künftige Entwicklung des Energiemarktes ist entscheidend für die Gestaltung der Szenarien. Manche Fragen oder Effekte im Strommarkt können heute nicht beantwortet bzw. quantifiziert werden. Neben den Preisentwicklungen muss auf mögliche Probleme der zukünftigen Energieversorgung aufmerksam gemacht werden, und es müssen Schlussfolgerungen und Empfehlungen für entsprechende Maßnahmen abgeleitet sowie Chancen und Risiken für das Unternehmen hervorgehoben werden.

12Bei der Gestaltung der Szenarien stellen sich folgende Fragen:

  • Soll ein Projekt gegenüber einer „Stresssituation“ oder gegenüber einer möglichen Bandbreite bewertet werden?

  • Sollen die Szenarien extreme Entwicklungen (”worst” und “best” case) gegenüber einem weiteren Vorgehen wie heute („Business as usual“) darstellen und dadurch eher eine große Bandbreite abdecken?

  • Sollen die Szenarien mögliche „vorstellbare“ Entwicklungen gemäß einer wahrscheinlichen Ausprägung veranschaulichen (eher moderate Bandbreite)?

3.2 Gestaltung der Szenarien

13Ausgehend von der aktuellen Situation der Energiemärkte fließen in den Szenarien die wesentlichen für die Entwicklung der Strompreise relevanten Treiber ein und werden im Rahmen einer plausiblen Entwicklungsbandbreite variiert. Die Gesamtheit der Szenarien soll die Bandbreite der als realistisch betrachteten Entwicklungen beschreiben, wobei ein einzelnes Szenario als begrenzender Eckpunkt steht.

14Ein wesentlicher Einflussparameter ist der Intensitätsgrad, mit dem Klimaschutzziele verfolgt werden. Dies beeinflusst im Wesentlichen den Ausbau der erneuerbaren Energien, die Anstrengungen zu Effizienzsteigerungen, die Durchdringung der Elektromobilität und die Entwicklung des CO2-Zertifikatehandels und deren Preise.

15Demzufolge werden Klimaschutzszenarien erstellt und Szenarien, in denen der Klimaschutz nicht die übergeordnete Rolle einnimmt, also moderate Szenarien.

16Zusätzlich bildet die Entwicklung der Primärenergiepreise für Kohle, Öl und Gas einen weiteren wichtigen Einflussparameter. Sie bestimmt auch die relative Vorteilhaftigkeit einzelner Erzeugungskapazitäten zueinander. Hierbei ist nicht alleine die absolute Höhe der Brennstoffpreise entscheidend, sondern vielmehr die Relation der Konkurrenzbrennstoffe zueinander.

17Dem wurde Rechnung getragen, in dem sowohl innerhalb der Klimaschutzszenarien als auch in den moderaten Szenarien unterschiedliche Brennstoffrelationen abgebildet werden.

18Die wesentlichen treibenden Größen zur Gestaltung der Szenarien sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1: Wesentliche Einflussparameter zur Gestaltung der Energieszenarien.

Parameter

Abhängigkeiten zur Definition der Bandbreiten (nicht-ausführlich)

Brennstoffpreise für Stein kohle, Ölprodukte, Erdgas

Weltmärkte, Preisbildung, Verfügbarkeit von Energieträgern, Preisverhältnisse Erdgas zu Kohle (Spread), Ersetzbarkeit, …

CO2-Zertifikatspreise

internationale, europäische, nationalen Minderungsziele für Treibhausgase, Marktmechanismen, …

Stromnachfrage und-profil

Bevölkerungsentwicklung, BIP Entwicklung, Effizienz, Strukturwandel, Verhaltensänderung, Förderungen, technische Entwicklungen, …

Wärmenachfrage und –profil

Bevölkerungsentwicklung, BIP Entwicklung, Effizienz, Strukturwandel, Förderungen, technische Entwicklungen, …

Ausbau der erneuerbaren Energien

Förderung, Investitionsentwicklung, technische Entwicklung, Marktintegration, Fluktuationen, …

Netzausbau

Entwicklung des Übertragungsnetzes, Marktintegration, Stromaustausch

Kraftwerke (Bestand und Neubau)

Technik und Kostenentwicklung, Kernenergieverlängerung, …

19Verschiedene Annahmen zur Entwicklung der unterschiedlichen Einflussparameter werden erarbeitet: Für die Einzelparameter werden Spannbreiten definiert, und es wird die Abhängigkeiten zwischen den Parametern identifiziert. Im Rahmen einer „Storyline“ wird definiert, wie in jedem Szenario die Entwicklung der verschiedenen Parameter zueinander und zu einer gemeinsamen logischen nachvollziehbaren und vorstellbaren künftigen Entwicklung passt.

4 Umgang mit den Szenarien für die Entscheidungen

4.1 Umgang mit den Szenarien

20Da die Folgen der Investitionsentscheidung aus unternehmerischer Sicht von hoher Bedeutung sind, soll die Robustheit der Entscheidung gewährleistet sein.

21Szenarien beschreiben nur eine eng begrenzte Auswahl aller denkbaren zukünftigen Entwicklungen des Energiemarkts und der Energieversorgung. Durch die Wahl mehrerer Szenarien geht die Eindeutigkeit der Aussage zurück zugunsten ihrer allgemeinen Aussagekraft.

22Dabei ist stets auch die Handhabbarkeit der Szenarien für die Entscheidung zu berücksichtigen. Eine hohe Anzahl an Szenarien kann zwar ein breiteres Spektrum der möglichen Entwicklungen abdecken, aber die Entscheidungsfindung erschweren.

23Neben den „messbaren“ Treibern und Preispfaden, die die Szenarien gestalten, werden nicht messbare mögliche Aspekte aus den Szenarienanalyse berücksichtigt [Schindler & Zittel 2008]. Hierzu zählen beispielsweise mögliche Änderungen in den Marktmechanismen bei einem starken Ausbau der erneuerbaren Energien (Netzintegration, Marktintegration, Kapazitätsmarkt). Diese Aspekte sollen erläutert werden und im Entscheidungsprozess berücksichtigt werden.

4.2 Starken und Schwächen der aktuellen Szenarien

24Die Gestaltung der Szenarien ist von der Einschätzung der Autoren zu den möglichen Entwicklungen abhängig. Fehleinschätzungen können zu Szenarien führen, die keine adäquate Bandbreite abdecken und dadurch die Entscheidung falsch lenken können. Szenarien sind prinzipiell unvollständig, da sie nur einen Teil der möglichen Entwicklungen aufzeigen und nicht alle Einflussparameter erfasst werden können. Die Entwicklung der Preispfade ist modellgestützt, weswegen die Szenariengestaltung teilweise durch Modellgrenzen beschränkt ist.

25Die Szenarien sind aber ein wichtiges Hilfsmittel bei der Investitionsentscheidung, um mögliche Entwicklungen im Strommarkt aufzuzeigen, damit das Unternehmen entsprechend reagieren kann und die Rahmenbedingungen im Energiemarkt mit politischen Entscheidungsträgern mit gestalten kann.

5 Forschungsbedarf

26Die Energiemärkte weisen eine steigende Komplexität auf. So nimmt im Strommarkt die europäische Integration der nationalen Märkte immer weiter zu, der Zubau erneuerbarer Energien stellt andere Anforderungen an Betriebsführung und Marktdesign, und Unsicherheiten nehmen zu. Vor diesem Hintergrund sind die Bildung der Szenarien selbst mit Hilfe komplexer Optimierungsmodelle sowie der Umgang mit den Ergebnissen und die Bewertung der Risiken weiter zu entwickeln.

Schlussfolgerungen

27Energieszenarien bilden eine wichtige Planungsgrundlage für die Investitionsentscheidungen bei EVU. Die Herausforderung bei der Szenarienentwicklung besteht darin, die relevanten Einflussparameter auf dem Energiemarkt zu identifizieren und deren mögliche künftige Entwicklungen abzuschätzen. Die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Parametern müssen aufgezeigt und die Konsistenz der Annahmenbündel muss geprüft werden, damit robuste Entscheidungen getroffen werden können. Der Strommarkt ist von einer Vielzahl von Parametern beeinflusst. Politische Maßnahmen haben eine erhebliche Auswirkung auf seine Gestaltung. Eine regelmäßige kritische Revision der Szenarien ist deshalb notwendig, um ihre Aussagekraft zu gewährleisten. Die Szenarien stellen eine rationale Basis für die Entscheidung dar, die Entscheidung ist aber dann dem Entscheidungsträger (z. B. dem Unternehmensvorstand) nach seiner Abwägung von Nutzen und Risiko überlassen.

Bibliographie

Literaturverzeichnis

Schindler, J & Zittel, W 2008, „Energieszenarien – kritische Anmerkungen zu prominenten Beispielen“, Wissenschaft und Umwelt Interdiziplinär, Heft 11, S. 16-21.

Henssen, H 2002, Was sind Energieszenarien, was können sie leisten?, www.energiefakten.de, 14. Oktober 2002, aufgerufen am 13 Dezember 2010, <http://energiefakten.org/pdf/szenarien.pdf>.

Burck, J, von Blücher, F, Fabian, T 2010, Welche Energiezukunft ist möglich?, Germanwatch e. V..

Auteurs

EnBW Energie Baden-Württemberg AG, Durlacher Allee 93, 76131 Karlsruhe, Deutschland, E-Mail: a.fleury@enbw.com, Telefon: +49(0)721/63-14432/ 14076

EnBW Energie Baden-Württemberg AG, Durlacher Allee 93, 76131 Karlsruhe, Deutschland, E-Mail: s.filter@enbw.com, Telefon: +49(0)721/63-14432/ 14076

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