Least-Cost Planning/ Integrated Resource Planning

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1 Rentz Wietschel Schöttle Fichtner Least-Cost Planning/ Integrated Resource Planning Ein Instrument zur umweltorientierten Unternehmensführung in der Energiewirtschaft Dargestellt am Beispiel baden-württembergischer Energieversorgungsunternehmen Technische Universität Darmstadt Fachbereich I Betriebswirtschaftliche Bibliothek Inventar-Nr. Abstell-Nr.: med

2 Inhalt 1 Einleitung Problemstellung Zielsetzung Vorgehensweise 5 2 Stand und Perspektiven von Least-Cost Planning/ Integrated Resource Planning Das Konzept Perspektiven der Betrachtung Analyse der Prämissen für LCP/IRP Aktueller Stand der Diskussion in den USA und der Bundesrepublik Deutschland Offene Fragestellungen und Forschungsbedarf bei LCP/IRP Ex post Evaluierung von DSM-Programmen Gestaltung von Anreizsystemen Liberalisierung des Elektrizitätsmarktes Entwicklung und Anwendung eines entscheidungsunterstützenden Instrumentariums Effizienz von DSM-Maßnahmen für den Klimaschutz : 21 3 Ausgangslage zur Einführung von LCP/IRP in Baden-Württemberg Regulierung im Elektrizitätssektor im Rahmen des geltenden Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) Anreize zur Durchführung von DSM unter den geltenden gesetzlichen Rahmenbedingungen Preisaufsicht (insbesondere nach 12 BTOElt) Kartcllaufsicht ( 103 GWB) Fachaufsicht ( 4 EnWG) Deregulierung ein europäischer Markt für Elektrizität Von regionalen Monopolen zum Wettbewerbsmarkt Die Binnenmarktrichtlinie Strom und ihre nationale Umsetzung Binnenmarktrichtlinie Strom Novellierung des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) und des Gesetzes gegen Wettbewerbsbeschränkungen (GWB) Die Einführung eines Marktes für Strom in Kalifornien Die Situation der Stadtwerke in einem sich wandelnden Strommarkt Wettbewerb um Sondervertragskunden und mögliche Auswirkungen auf Strompreise Deregulierung und umweltschonende Energieerzeugung Deregulierung und DSM Deregulierung und Externe Kosten 39 VII

3 3.4.5 Die Liberalisierung von unten" Anreizsysteme zur Durchführung von LCP/IRP Anreizregulierung bei der Preisaufsicht Studie der Stadtwerke Hannover Studie der Saarländischen Energiepreisaufsicht Anreizregulicrung bei der Kartellaufsicht Anreizregulierung bei der Investitionsaufsicht Anreizsysteme für DSM Kritik der Anreizsysteme und Lösungsvorschläge 46 4 Modellierung von Energiesystemen Anforderungsprofil an ein rechnergestütztes IRP-Modell und Analyse existierender Modellkonzepte Nationale Energie-Emissions Modelle als Vorläufer für ein IRP-Modell Konzeption des IRP-Modells Modellüberblick Modellbeschreibung Mathematische Modellbeschreibung Methodik zur Abbildung unterschiedlicher Prozesse einer Anlage mit verschiedenen Energieoutputverhältnissen Methoden zur Abbildung von LCP-Maßnahmen und Lastverlagerungsoptionen Lastprognose bei Elektrizitätsanwendungen Zur Abgrenzung von Lastprognose und Lastverlaufsprognose Lastverlaufsprognose von Haushaltsgeräten Zeitliche Anpassung von Lastparametern Empirische Überprüfung der Prognosedaten mit Meßdaten der Stadtwerke Bestimmung der Lastparameter von Haushaltsgeräten unter der Zielsetzung der kleinsten quadratischen Abweichung Integration der Lastparameter im Modell Ermittlung des Betriebsergebnisses im Modell Integration von Preisen im Modell Integration von Anreizsystemen zur Förderung der rationellen Energienutzung im Modell Einstellung von Einsparinvestitionen in das betriebsnotwendige Vermögen Kompensation der Einbußen im Betriebsergebnis durch Preiserhöhung Realisierung von Shared-Savings Ansätzen zur Aufteilung des Einsparerfolgs Budgets zur Förderung des Encrgiesparens Entkopplung von Erlösen und Absatz Bestimmung der Konzessionsabgabe DSM-Programme Mehrkosten Programmkosten Teilnehmerrate, Mitnehmer- und Mitgcber-Effekt der LCP-Programmc 86 VIII

4 5 Analyse der Energiesysteme Energiewirtschaftliche Rahmenannahmen Primärenergiepreisentwicklung Energienachfrageentwicklung Stromnachfragc der Haushalte Stromnachfrage von Industrie und Kleinverbrauchern Wärmenachfrage Einteilung der Zeitbereiche Zeitbereichc der Stadtwerke Rottweil Zeitbereiche der Stadtwerke Karlsruhe Kalkulationszinssatz Die Energieversorgungsstruktur der Stadtwerke Rottweil Eigenanlagen zur Stromversorgung Eigenanlagen zur Strom- und Wärmeversorgung Technische Daten der Eigenanlagen in Kraft-Wärme-Kopplung Blockheizkraftwerke mit Gas, Heizöl oder Raps als Brennstoff Zukunftsoptionen der Eigenerzeugung Generalüberholung eines BHKW Klein(st)-Blockheizkraftwcrke Blockheizkraftwerke mit Holzvergaser Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke Kraft-Wärmc-Kälte-Kopplung Einspeisung Dritter Strombezug von Energieversorgung Schwaben AG (EVS) Die Energieversorgungsstruktur der Stadt werke Karlsruhe Eigenanlagen zur Stromversorgung Das Heizkraftwerk West Das Heizkraftwerk Waldstadt Exkurs: Die Kostenzuordnung in den Heizkraftwerken West/ Waldstadt Zukünftige Optionen für die Stadtwerke Karlsruhe Tcilcigene Anlagen der Stadtwerke Karlsruhe Strom- und Wärmebezugsverträge mit der Badenwerk AG Die Energieverteilung der Stadtwerke Karlsruhe Die Szenarios Regulierungs-Szenarios Referenz-Szenario DSM-Szenario Gleichstellungs-Szenario Kompensations-Szenario Shared Savings"-Szenario Budget-Szenario Liberalisierungs-Szenarios Preissenkungs-Szenario Großkundcn-Szcnario 137 IX

5 5.4.3 COvMinderungsszenarios Ergebnisse der Systemanalyse Ergebnisse für die Stadtwerke Rottweil Rcgulierungs-Szcnarios Referenz-Szenario Referenz-Szenario mit konstanten Preisen DSM-Szenario Gleichstellungs-Szenario Kompensations-Szenario bei variabler Konzcssionsabgabe (fester Abgabesatz) Kompensations-Szenario bei unveränderter Konzessionsabgabe (angepaßte Hebesätze) Shared Savings"-Szenario Liberalisierungs-Szenarios Preissenkungs-Szenario Großkunden-Szenario CO 2 -Minderungsszenarios Fall I: Emissionsminderung bei EVS-Primärenergiemix Fall II: Emissionsminderung bei EVS-Primärenergiemix und unverändertem Bezug Fall III: Emissionsminderung bei Deutschland-Primärenergiemix Fall IV: Emissionsminderung unter Wettbewerbsverhältnissen CGvMinderungsausgaben Ergebnisse für die Stadtwerke Karlsruhe Regulierungs-Szenarios Referenz-Szenario Referenz-Szenario mit konstanten Preisen DSM-Szenario Gleichstellungs-Szenario Kompcnsations-Szenario bei variabler Konzessionsabgabe Kompensations-Szenario bei unveränderter Konzessionsabgabe Shared Savings"-Szenario Liberalisierungs-Szenarios Preissenkungs-Szenario ' Großkunden-Szenario CCK-Minderungsszenarios Fall I: Emissionsminderung bei Badenwerk-Primärencrgiemix Fall II: Emissionsminderung bei Badenwerk-Primärencrgiemix und unverändertem Bezug Fall III: Emissionsminderung bei Deutschland-Primärenergiemix Fall IV: Emissionsminderung unter Wettbewerbsverhältnissen CO 2 -Minderungsausgaben Exkurs: Produktionsprogrammplanung eines EVU bei Ausweitung des Versorgungsgebietes Einleitung Beschreibung des vorliegenden Entschcidungsproblems Abbildung der neuen Entscheidungssituation im PERSEUS-IRP-Modell Energieangebotsseite Energienachfrageseite 189

6 6.3.4 Szenarios und Ergebnisse Schlußfolgerungen und Ausblick Schlußfolgerungen der LCP-Modellanwendung für die Stadtwerke Handlungsempfehlungen für die baden-württembergischen EVU Gestaltung eines Anreizsystems Bedeutung für die Umwelt und Umweltpolitik Schlußfolgerungen für LCP im liberalisierten Markt und weiterer Forschungsbedarf Zusammenfassung 202 Literaturverzeichnis 208 XI