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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
1. Definition Energiewende
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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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
1. Definition Energiewende
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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
1. Definition Energiewende
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
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende
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Zentrale Problemstellungen der deutschen Energiewende (Teil 2)
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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende
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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
Abbildung 2: Entwicklung der Endverbraucherpreise für Strom in Deutschland
(inkl. Steuern und Abgaben [EEG-Umlage, MWSt.] und Netztarife) sowie des Strombörsenpreises
2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende
Quelle: Eurostat
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Zentrale Problemstellungen der deutschen Energiewende (Teil 3)
• 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
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende
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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
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"
2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende
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Zentrale Problemstellungen der deutschen Energiewende (Teil 4)
• 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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
2. Zentrale Problemstellungen der Energiewende
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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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
3. Zentrale Vorteile der Energiewende
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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
3. Zentrale Vorteile der Energiewende
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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
3. Zentrale Vorteile der Energiewende
• 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)
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
3. Zentrale Vorteile der Energiewende
• 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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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
3. Zentrale Vorteile der Energiewende
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
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
4. Studienergebnisse aus Deutschland
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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
Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
4. Studienergebnisse aus Deutschland
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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
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5. Teilaspekt – Herausforderung Stromspeicherung
• 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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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
5. Teilaspekt – Herausforderung Stromspeicherung
• 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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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
5. Teilaspekt – Herausforderung Stromspeicherung
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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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
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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Vorteil und Nachteil der Energiewende:
Eine wohlfahrtsökonomische Perspektive
5. Teilaspekt – Herausforderung Stromspeicherung
• 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
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Fax: + 43 70 2468 5651
e-mail: [email protected]
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