Vorteil und Nachteil der Energiewende: Eine ... · Vorteil und Nachteil der Energiewende: Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive o.Univ.-Prof. Dr. Friedrich Schneider Dr. Horst Steinmüller

Vorteil und Nachteil der Energiewende: Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive

o.Univ.-Prof. Dr. Friedrich Schneider

Dr. Horst Steinmüller

Dr. Robert Tichler

Energieinstitut an derJohannes Kepler Universität Linz

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Inhalte

1. Definition Energiewende

2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende

3. Zentrale Vorteile der Energiewende

4. Studienergebnisse aus Deutschland

5. Teilaspekt – Herausforderung Stromspeicherung

6. Fazit

Vorteil und Nachteil der Energiewende:

Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive

Übersicht zum Vortrag

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Die „Energiewende“ in Deutschland (gemäß Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2012))

• Realisierung eines auf erneuerbaren Energien basierenden

Energieversorgungssystems

• Energieversorgung erfolgt nachhaltig durch Nutzung von Sonnen-, Wind-, Wasser-

oder Meeresenergie, von Biomasse oder Geothermie

• Säulen der Energiewende in Deutschland:

I. Reduktion Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40 % und bis 2050 entsprechend der

Zielformulierung der Industriestaaten um mindestens 80 %

II. Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung von knapp

20 % im Jahr 2011 auf 80 % im Jahr 2050

III. Bis 2050 den Primärenergieverbrauch um 50 % gegenüber 2008 zu senken erfordert

pro Jahr eine Steigerung der Energieproduktivität um ca. 2,1 %

IV. Stromverbrauch bis 2050 um 25 % gegenüber 2008 mindern; Endenergieverbrauch im

Verkehrssektor soll bis 2050 um rund 40 % gegenüber 2005 zurückgehen

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2012)




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Österreich:

• Keine klare Definition einer „Energiewende“ gegeben

• Starke Interdependenz mit anderen Volkswirtschaften – in vielen Segmenten

besteht ein gemeinsamer Energiemarkt

• Abhängigkeit Österreichs von energiepolitischen Entscheidungen Deutschlands ist

insbesondere über den Strompreis (Strombörse) gegeben – somit wird indirekt die

deutsche Energiewende im Stromsegment auch zur österreichischen Energiewende

• Im Folgenden werden die generellen Grundzüge der deutschen Energiewende aus

einem wohlfahrtsökonomischen Fokus diskutiert

Wohlfahrtsniveau: Niveau der ökonomischen Wohlfahrt =

Aggregation des Nutzens aller Individuen einer Volkswirtschaft

(materielle und immaterielle Komponenten)




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Abbildung 1: offizielle Prognose zur Entwicklung des Stromportfolios in Deutschland bis 2050

Quelle: BMU; Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau erneuerbarer Energien in

Deutschland – Leitszenario 2009; Reihe Umweltpolitik

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Zentrale Problemstellungen der deutschen Energiewende (Teil 1)

• Höhere Kostenbelastung der Endverbraucher - höhere Ausgaben für

Stromverbrauch durch die Implementierung kostenintensiver

Stromproduktionstechnologien (v.a. Photovoltaik, Windkraft), die für eine

Markteinführung Förderungen benötigen

• Finanzierung der Förderungen über EEG-Umlage

(2013 ca. 5,3 Cent pro kWhel)

• Kostenbelastung ist getrieben durch hohe Investitionskosten in PV und

Windkraftanlagen (on-shore und off-shore)

• Ökonomische Konsequenz von Preissteigerungen (auf Basis von

Förderungen) ohne finanzielle Kompensation für private Haushalte (ohne

Lohnanpassung):

geringeres verfügbares Einkommen – geringerer nicht-energetischer

Konsum – geringere Investitionen der Unternehmen – geringere

Beschäftigung – geringeres Wirtschaftswachstum




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Zur höheren Kostenbelastung der Endverbraucher:

• Ökonomische Konsequenz von Preissteigerungen von Produktionsinputs für

Unternehmen (ohne Weitergabe der Kostensteigerung):

höhere Produktionskosten - geringere Bruttowertschöpfung –

geringere Investitionen – geringere Beschäftigte – geringerer

Konsum,…

Allerdings wird – sofern es die Wettbewerbssituation zulässt – die

Kostenintensivierung an die Haushalte weitergegeben

Gefahr eines Wettbewerbsnachteils

(siehe allerdings dazu die weiteren Folien)




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Abbildung 2: Entwicklung der Endverbraucherpreise für Strom in Deutschland

(inkl. Steuern und Abgaben [EEG-Umlage, MWSt.] und Netztarife) sowie des Strombörsenpreises


Quelle: Eurostat

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• Zunehmende Initiativen gegen Energieinfrastrukturanlagen durch die

Forcierung des Ausbaus dezentraler Stromproduktionsanlagen sowie damit

verbundenen notwendigen Netzausbau

• Exzessive langfristige Förderungen von spezifischen Technologien gefährden

die Intensität der Innovation und gefährden die notwendige Kostendegression

– siehe Photovoltaik-Technologie in Deutschland

• Billigimporte von Produkten aus Destinationen mit geringeren

Lohnkosten/Umweltauflagen lösen sodann die inländischen Produkte ab – es entsteht

auch ein negativer ökologischer Effekt

• Dadurch wird die heimische Branche geschwächt und die Förderungen sind zu einem

Teil obsolet

• Steigende Anteile von Produktionstechnologien, die auf ein volatiles Aufkommen

der Primärenergie zurückgreifen (Windkraft, Photovoltaik), erhöhen die

Herausforderung für das Netzmanagement und die Netzstabilität im

Stromsektor

• Die zunehmende Diskrepanz zwischen Aufkommen und Nachfrage generiert die

Notwendigkeit neuer Lösungen und neuer Investitionen (Netzausbau,

Speichertechnologien, Lastmanagement) zur Aufrechterhaltung der

Versorgungssicherheit




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Abbildung 3: Vergleich der Einspeisung erneuerbarer Energien im Jahr 2050 ins deutsche

Stromnetz und der Nachfrage (Gesamtlast) im Netz

(basierend auf dem Wetter-Jahr 2007; Darstellung für Monat Dezember)

Quelle: "Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren Quellen"


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• Problem der stranded costs: Bestehende fossile Anlagen werden durch die

geringen Betriebskosten der geförderten neuen Stromproduktionsanlagen

(Windkraft und Photovoltaik) und durch den damit ausgelösten geringen

Strompreis unrentabel

Merit-Order-Kurve des Strompreises basiert nicht auf Vollkosten, sondern auf Anlagen

auf Grenzkosten

Dadurch entstehen im konventionellen Kraftwerkspark stranded costs, da die

errichteten Anlagen (insbesondere Gaskraftwerke) mit ihren Grenzkosten nicht in

einem rentablen Ausmaß an Volllaststunden zum Zug kommen bzw. der Spread

zwischen Input (Gaspreis) und Output (Strom) zu gering ist

Aus volkswirtschaftlicher Perspektive wird dadurch signifikant Wertschöpfung reduziert

(v.a. bei noch nicht abgeschriebenen Anlagen)

Allerdings beinhaltet auch die Nuklearenergie nur einen geringen Teil der Vollkosten in

ihren Grenzkosten; die kommunizierten 30 Mrd. € an Entsorgungs- und Rückbaukosten

der deutschen AKWs sind nicht in der merit-order-Kurve enthalten; ebenso wenig die

nicht finanzierbaren Versicherungskosten (staatliche Haftungsübernahme)




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Zentrale positive Komponenten der deutschen Energiewende (Teil 1)

• Erneuerbare Energieträger (somit auch Photovoltaik und Windkraft) weisen

geringere ökologische Effekte auf als fossile Energieträger

• Aufgrund der gemäß ökonomischer Theorie verzerrten Marktpreise aufgrund

unvollständiger Internalisierung externer Kosten bedarf es einer Regulierung, um

externe Kosten zu reduzieren und erneuerbare Energieträger zu subventionieren

• Dadurch können die Schadenskosten des Energiesystem v.a. auf Umwelt und

Gesundheit reduziert werden

• Dies inkludiert sowohl globale Effekte (Klimaerwärmung durch Treibhausgas-

emissionen) als auch regionale Auswirkungen (Nox-Emissionen, SO2-Emisisonen, etc.)

• Höhere Anteile von Erneuerbaren reduzieren somit auch die negativen Effekte der

Klimaerwärmung (Extremereignisse, höhere Temperaturen, Anhebung der

Meeresspiegel)

• Die Substitution von Nuklearenergie durch Erneuerbare reduziert zudem hohe Umwelt-

Risiken mit schwer quantifizierbarem Ausmaß (im Fall eines Unfalls sowie für die

Endlagerung)




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Abbildung 4: Vergleich der Schadenskosten von Luftschadstoff- und Treibhaus-

gasemissionen ausgewählter Energieträger

Kosten der Emissionstypen CO2 (50 € je Tonne), CH4, N2O, NOx, SO2, Staub

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

Braunkohle Heizöl Erdgas Photovoltaik Windkraft

€je

TJ

Quelle: eigene Berechnungen auf Basis von GEMIS und Tichler (2009)

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Zentrale Positive Komponenten der deutschen Energiewende (Teil 2)




• Aus ökonomischen Gesichtspunkten ist die forcierte Nutzung heimischer

Ressourcen bzw. heimischer Primärenergieträger mit einer Substitution

von Importen ökonomisch signifikant positiv zu beurteilen (abstrahiert

vom Preiseffekt)

• Dies ist grundsätzlich nicht auf Erneuerbare zu beschränken.

• Die Substitution von Energieimporten durch inländische Produktion generiert

zusätzlich Wertschöpfung im Inland (positive Leistungsbilanzeffekte), dies

generiert weitere positive Effekte:

• Wertschöpfungszufluss – zusätzliche Investitionen – zusätzliche

Arbeitsplätze – zusätzliche Löhne – zusätzlicher Konsum – zusätzliche

Wertschöpfung in anderen Branchen etc.

• Die Reduktion von Energieimporten insbesondere aus geopolitisch

instabilen Regionen reduziert per se die Importanhängigkeit und

generiert (in Kontrast zur Problemstellung der volatilen Erzeugung) einen

elementaren Baustein zur Versorgungssicherheit

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Zentrale Positive Komponenten der deutschen Energiewende (Teil 3)




• Die forcierte Förderung von „neuen“ Erneuerbaren in Deutschland

generierte einen starken Heimmarkt zur Produktion und Errichtung

der Systeme und Technologie-komponenten zur Deckung der Nachfrage

• Der Einsatz von technologischen Komponenten, die in der heimischen

Volkswirtschaft produziert werden, generiert in der (neuen) Branche

signifikante Wertschöpfungseffekte

• Die Branche bietet eine Vielzahl an neuen Arbeitsplätzen, generiert hohe

Investitionssummen, bewirkt zusätzlichen privaten Konsum und positive

Mehrrundeneffekte

• Der Aufbau der heimischen Branche bewirkt auch Technologieexporte und

damit zusätzliche ökonomische Chancen („first mover advantage“)

• Aber: es ist eine zentrale Herausforderung für die öffentliche Hand, die

Förderungen für die neuen Systeme so anzupassen, dass der Heimmarkt

auch langfristig international konkurrenzfähig bleibt („chinesische

Photovoltaik-Module“)

• Der Aufschwung einer Branche ist in den meisten Fällen auch mit negativen

Effekten für etablierte Branchen verbunden

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Quelle: DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts

für Technologie (KIT)

Abbildung 5: Potenziale für die regenerativen Energiequellen in Deutschland

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Blick nach Deutschland – Studienergebnisse (Teil 1)

Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (2014a, 2014b)

Geschäftsmodelle Energiewende: Eine Antwort auf das „Die-Kosten-der-Energiewende“-Argument /

Lohnendes Geschäftsmodell: Fraunhofer IWES legt Finanzierungsstrategie für die Energiewende vor

• Bei direkter Gegenüberstellung von Investitionen für EE-Anlagen und -Technologien zu

vermiedenen Betriebskosten fossiler Brennstoffe wird Break-Even der Energiewende in 15-20

Jahren erreicht

• Finanzierbarkeit der Energiewende auch unter sehr konservativen Annahmen möglich;

Vollversorgung ist wirtschaftlich darstellbar

• Energiewende-Schlüssel: Brennstoffeinsparungen sind im Verkehrs- und Wärmesektor zu

realisieren, um den Ausbau von EE im Stromsektor tätigen zu können

McKinsey (2013) Chancen für die deutsche Energiewende - Was kann Deutschland aus ausgewählten

internationalen Fallbeispielen lernen?

• Maßnahmenbewertung ist immer auch simultan hinsichtlich Umweltverträglichkeit,

Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit zu evaluieren

• Bsp. effektiver Maßnahmen: Abwärme-Verstromung von Zement- und Glaswerken, Auktionieren

von Windparks, Marktschaffung für temporäre Energienachfragereduzierung, Reduktion von

Übertragungsverlusten, etc.

• Errechnet wir ein Maßnahmenbündel mit CO2-Emissionsreduktionen zw. 25-60 Mio. t (im Jahr

2020) bei gleichzeitigem Erhalt des Versorgungssicherheitsniveaus




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Blick nach Deutschland – Studienergebnisse (Teil 2)

Forum ökologisch-soziale Marktwirtschaft (2013a, 2013b)

Die Kosten der Energiewende - Wie belastbar ist Altmaiers Billion? / Forum ökologisch-soziale

Marktwirtschaft FÖS (2013b): Was die Energiewende wirklich kostet

• Differenzkosten und Gesamtkosten der Stromerzeugung sind keine geeigneten Indikatoren für

Zusatzkosten des EE-Ausbaus

• Volkswirtschaftliche Bewertung sollte anhand von Nettokosten der EE inkl. vermiedener

externer (Umwelt-) Kosten und Integrationskosten der fluktuierenden Erneuerbaren

durchgeführt werden

• Ergebnis Nettokosten-Berechnung: bis 2030 entsteht ein Kostenvorteil von 54 Mrd. €

Gesellschaft für Wirtschaftliche Strukturforschung und Institut für Energie- und

Umweltforschung Heidelberg (2012) Volkswirtschaftliche Effekte der Energiewende

• Ausbau von EE und Energieeffizienz ist verbunden mit positiven gesamtwirtschaftlichen

Effekten (höherer Wirtschaftsleistung, Arbeitsplätze, Investitionen, etc.)

• Die Maßnahmen führen langfristig zur Reduktion der Energiekosten

• Energiewende bietet für Deutschland viele Chancen für Exportmöglichkeiten auf internationaler

Dimension




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• Volatile Stromproduktion ergibt Zeiten mit starker Unterdeckung und Zeiten mit

starken Stromüberschüssen – für den stehen am Markt verschiedene

Möglichkeiten für den Ausgleich zur Verfügung:

a. Lastmanagement (Demand-Response, etc.)

b. Regel- und Ausgleichsenergiemarkt

c. Abschaltungen von Stromproduktionsanlagen

d. Speichersysteme

• Für die Integration aller volatilen Erneuerbaren sind enorme Investitionen in

den Ausbau der europäischen Stromnetze und -speicher erforderlich

• Ausbau der Stromnetze - etwa für den Transport von elektrischer Energie aus

Nordafrika („DESERTEC“) oder aus den Speichergebieten in Skandinavien

wird mit signifikanten Eingriffen in die Topografie verbunden sein, wodurch

soziodemografische Probleme zu erwarten sind.

• In bestimmten Segmenten des Stromnetzes sind somit dezentrale Speicher

notwendig, die auch eine Langzeitspeicherung ermöglichen bzw. Systeme, die

den Energietransport verlagern

Essentielle Herausforderung – neue Stromspeichersysteme

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• Zentrale Aussage: das zukünftige Energiesystem benötigt verschiedene

Speicherformen für unterschiedliche Rahmenbedingungen und

Marktstrukturen

• Am Strommarkt existieren relativ wenig etablierte Optionen, mit Ausnahme von

Pumpspeicherkraftwerken und sehr kleinen dezentralen (portablen) Batterien

• Eine im Moment am Beginn des Entwicklungsstadiums befindliche

Technologie stellt das System Power-to-Gas dar:

Elektrische Energie aus (volatilen) Erneuerbaren wird herangezogen, um in einer

dynamischen Elektrolyse Wasserstoff zu produzieren (Trennung von H2 und

Sauerstoff) und optional mit Kohlendioxyd methanisiert (zu synthetischem Methan)

Dies ermöglicht eine Langzeitspeicherung der elektrischen Energie im Gasnetz

(Zugabe von Wasserstoff oder des synthetischen Methans in das konventionelle

Erdgasnetz)

Die Überschussmengen aus Windkraft und Photovoltaik können somit dem

System zugeführt werden und in verschiedensten Bereichen des Energie-

systems genutzt werden, wobei ein Energietransport in bestehenden

Gasleitungen realisiert wird

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Power to Gas

= Produktion von Wasserstoff H2 aus (erneuerbarer) elektrischer Energie

= Produktion von synthetischem Methan CH4 aus Wasserstoff und Kohlendioxid

Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz

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6. Fazit

• Die Bewertung der Energiewende bedarf der Berücksichtigung

verschiedenster Parameter, Methoden und Dimensionen.

• Es können zahlreiche positive als auch negative Effekte festgestellt werden,

der Aufsummierung äußerst komplex erscheint.

• Die Energiewende generiert signifikante ökonomische, ökologische und

soziale Auswirkungen – eine wohlfahrtsökonomische Gesamtbewertung

impliziert zumeist eine subjektive Gewichtung einzelner Dimensionen.

• Diese komplexe Ausgangslage erschwert auch die politische Diskussion.

• Ein Faktum ist relativ unbestritten: es besteht ein signifikanter

Anpassungsbedarf der Programme aber auch der unterschiedlichen Akteure.

• Österreich ist über den gemeinsamen Strommarkt stark abhängig von

energiepolitischen Entscheidungen Deutschlands zur Energiewende – eine

vermehrte Einflussnahme Österreich aufgrund der starken Dependenz zur

Berücksichtigung der österreichischen Strukturen würde dem heimischen

Energiesystem nicht schaden

Schlussfolgerungen (I)

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• Derzeit wird die deutsche Energiewende fast ausschließlich als Stromwende

geplant:

• Forcierte Maßnahmen im Wärme- und Mobilitätssegment würden

allerdings auch das Stromsystem vermehrt entlasten.

• Das Mobilitätssystem beinhaltet hohe Effizienzpotentiale, wird allerdings

aus politischen Gründen nicht verändert.

• Dadurch würde es auch gelingen, in den energiepolitischen Zielen die

vorhandene effiziente Gasinfrastruktur zu integrieren bzw. stärken, die

auch für eine Weiterführung einer Energiewende von zentraler

Bedeutung ist

• Ein Umbau der Stromwende hin zur Energiewende ist somit eine

essentielle Vorgehensweise, die aus volkswirtschaftlichen Gesichtspunkten

gegenüber dem aktuellen System zu bevorzugen ist.

Schlussfolgerungen (II)

Danke für die Aufmerksamkeit !

Kontakt:

Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz

Altenberger Straße 69

4040 Linz

Tel: +43 70 2468 5656

Fax: + 43 70 2468 5651

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