2. Forum Klimaökonomie Energie, Wirtschaft und Klima im Wettbewerb? 13. April 2015, Berlin

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1 2. Forum Klimaökonomie Energie, Wirtschaft und Klima im Wettbewerb? 13. April 2015, Berlin

2 Gruppe 2: Integration der europäischen Energiemärkte Leitfragen zum Hintergrundpapier: Welche Rolle spielt die europäische Energiepolitik bei den kommenden Klimaverhandlungen? Können/sollen die Kompetenzen der Europäischen Union in der Energiepolitik erweitert werden? Welche ökonomischen Vorteile würde eine verbesserte Koordination der europäischen Energiepolitik mit sich bringen? Welche energiepolitischen Instrumente sind geeignet, um den Ausbau der Übertragungskapazitäten zu bewerkstelligen? Was sind die ökonomischen Auswirkungen des Ausbaus internationaler Stromhandelskapazitäten? Kommentare zum Hintergrundpapier bitte schriftlich innerhalb einer Woche an 13. April

3 Ökonomische Effekte der Erweiterung Internationaler Stromhandelskapazitäten Jan Abrell 13. April

4 Data Documentations 2. FORUM KLIMAÖKONOMIE Transparency and accountability We (the economists and modelers) need to be more open and transparent about our work More thorough discussion of the limitations and drawbacks of the modelling framework used Rather than presenting results as-is, they should be framed as policy choices Including the high voltage grid and generation units of Germany and Europe Combination of publically available and commercial data DC-load flow approximation of the entire high voltage grid Net generating capacity of 732 GW which represents 98% of ENTSO-E reported capacity Our standard We seek to make all our electricity modelling and underlying data freely available: Andreas Schröder et al., Current and prospective costs of electricity generation until DIW Data Documentation 68. Jonas Egerer et al., Electricity sector data for policy-relevant modeling: Data documentation and applications to the German and European electricity markets. DIW Data Documentation 72.

5 ELMOD Application: Expansion Pathways for the European Transmission Network Pan-European Transmission Investment for the EMF28 Scenarios Question: How do the different EMF 28 scenarios in their choice of technology and national allocation effect the demand on infrastructure investments? Bottom up DC Load Flow model based on ELMOD (3,523 nodes and 5,145 lines plus DC overlay grid) Endogenous determination of grid investments needs up to 2050 in 10-year steps. The optimization minimizes the cost of the expansion as well as system operation. Model runs for the EMF28-Scenarios 40%DEF (40% GHG reduction until 2050), 80%DEF (80% GHG reduction until 2050) 80%GREEN (green, 80% GHG reduction till 2050) Additional case for each scenario: doubling of costs for cross border lines

6 Motivation 2. FORUM KLIMAÖKONOMIE Warum sind bilateral Stromhandelskapazitäten wichtig? Klimapolitik, Zugang zu Erzeugung mit geringem CO 2 Ausstoß Versorgungssicherheit insb. unter zunehmender dargebotsabhängiger Erzeugung Erneuerbarer Energien Integration des europäischen Strommarktes Geplante Ausbaumaßnahmen (Ten Year Network Development Plan, TYNDP) identifiziert europäische Projekte zum Ausbau des Stromnetzes 13. April 2015 Jan Abrell 6

7 Fragestellungen 2. FORUM KLIMAÖKONOMIE Was sind die Effekte des Ausbaus des europäischen Stromnetzes (TYNDP) auf: Regionale und europäische Wohlfahrt? Elektrizitätspreise, -erzeugung und -handel? CO 2 Emissionen? Welchen Wechselwirkungen gibt es zwischen einer erhöhte Erzeugung aus Erneuerbaren Energien und dem Ausbau der europäischen Elektrizitätsinfrastruktur? Methodisch: Wie kann Elektrizitätshandel in einem makroökonomischen Modelrahmen abgebildet werden? 13. April

8 Methodisches Vorgehen: Integriertes Simulationsmodell Makroökonomisches (CGE) Modell Stromsektormodell 18 europäische Länder Gesamtwirtschaftliche & sektorale Produktion u. Nachfrage (5 Energie-, 5 Nicht-Energiesektoren) Entstehung & Verwendung von Einkommen Bilaterale internationale Handelsflüsse für alle Güter Preisabhängige Marktinteraktionen & kosten-minimierendes Produzenten u. Konsumentenverhalten Dispatch-Modell mit technologischen Details und Flexibilitätsrestriktionen Konventionelle Stromerzeugung u. Speicher Exogene Produktionsprofile für erneuerbare Energien 1 Jahr mit stündlicher Auflösung (8760 h) Grenzflüsse beschränkt durch Übertragungskapazität (Net Transfer Capacities, NTCs) Reservemärkte Daten «Social Accounting Matrix» Data für 18 Länder Strom: installierte Kapazitäten, stündliche Nachfrage, stündliche Produktion erneuerbarer Energien (Wind & Sonne), Technologiemerkmale/-kosten Modelloutput Gleichgewichtige Mengen & Preise für 18 Länder z.b. Industrieproduktion, Stromerzeugung nach Technologie, bilaterale Handelsströme, Nachfrage, Einkommen, Güter- u. Faktorpreise 8

9 Szenarios Übertragungskapazitäten (Net Transfer Capacities, NTCs): a) Current: NTCs Stand 2012 b) TYNDP: Zubau gemäß Ten Year Network Development Plan (midterm) c) Full integration: Unlimitierter Handel Erzeugung aus Erneuerbaren Energien a) RE Base: 2012 Werte b) RE 2020: 2020 Werte c) RE 2030: 2030 Werte Szenarioannahmen basieren auf: NTC-Erweiterungen und Investitionskosten: Ten Year Network Development Plan (ENTSOE, 2014) Erneuerbare Energien: EU Energy, Transport and GHG Emissions Trends to 2050, Reference Scenario

10 Europäische Wohlfahrt Netzausbau umso vorteilhafter je höher die Einspeisung aus Erneuerbaren Energien ist Ökonomische/Wohlfahrtsgewinne des TYNDP führen dazu, dass sich die Investitionskosten nach 4-10 Jahren amortisieren 10

11 Grundlegende Ökonomische Effekte (TYNDP) Elektrizitätssektor: (1) Veränderung des Ertrages aus Stromhandel (2) Veränderung der Erzeugungskosten Makroökonomische Effekte: (1) Veränderung des Faktoreinkommens (2) Veränderung des Konsumentenpreisindex (CPI) 11

12 Regionale Wohlfahrtseffekte (TYNDP RE2020) - Wohlfahrtsgewinne für den Großteil der Länder - Länder mit Wohlfahrtsverlusten: DNK, CHE, DEU, FIN - Länderkategorien : - Exporteure (FRA, POL, CZE, AUT, NOR, DEU) - Importeure (ITA, NLD, IRE) - Transit: (DNK, CHE, DEU) %ΔΔ relativ zu Current NTC Szenario 12

13 Zusammenfassung Europäische Ebene: 2. FORUM KLIMAÖKONOMIE Je höher die Einspeisung an Erneuerbaren Energie ist, um so höher fallen die ökonomischen Gewinne des TYNDP aus Relative kurze Amortisationszeiten des TYNDP Regional Ergebnisse: Makroökonomische und Stromsektoreffekte sind meist gegenläufig Effekte für Exporteure: Höhere Gewinne aus Stromhandel aber gegenläufige Effekte beim Faktoreinkommen und Konsumentenpreisindex CO 2 : Bei niedriger Einspeisung von Eneueurbaren Energien steigen die Emissionen durch den Netzausbau Ist die Einspeisung aus Erneuerbaren hoch genug (2030 Niveau), sinken die Emissionen 13

14 Gruppe 2: Integration der europäischen Energiemärkte Leitfragen: Welche Rolle spielt die europäische Energiepolitik bei den kommenden Klimaverhandlungen? Können/sollen die Kompetenzen der Europäischen Union in der Energiepolitik erweitert werden? Welche ökonomischen Vorteile würde eine verbesserte Koordination der europäischen Energiepolitik mit sich bringen? Welche energiepolitischen Instrumente sind geeignet, um den Ausbau der Übertragungskapazitäten zu bewerkstelligen? Was sind die ökonomischen Auswirkungen des Ausbaus internationaler Stromhandelskapazitäten? Kommentare zum Hintergrundpapier bitte schriftlich innerhalb einer Woche an 13. April

15 References 2. FORUM KLIMAÖKONOMIE Abrell, J. und R. Rausch Cross-country Electricity Trade, Renewable Energy, and Transmission Infrastructure Policy, Working Paper ETH Zürich. Leuthold, Florian, Hannes Weigt und Christian von Hirschhausen A Large-Scale Spatial Optimization Model of the European Electricity Market. Networks and spatial economics 12 (1): Schröder, A. et al., Current and prospective costs of electricity generation until DIW Data Documentation 68. Egerer, J. et al., Electricity sector data for policy-relevant modeling: Data documentation and applications to the German and European electricity markets. DIW Data Documentation 72. ENTSO-E Indicative values for Net Transfer Capacities (NTC) in Continental Europe. Retrieved: November URL: upload/ library/ntc/archive/ntc-values-winter pdf. ENTSO-E. 2013a. Load data. Retrieved November ENTSO-E. 2013b. Monthly production for a specific year. Retrieved November ENTSO-E TYNDP 2014: Consultation on 2030 Visions. Abbreviated hyperlink visible in PDF version of document; Retrieved January EU Commission EU Energy, Transport and GHG Emissions Trends to 2050: Reference Scenario Available at /. 13. April 2015 Jan Abrell 15

16 . Forum Klimaökonomie Energie, Wirtschaft und Klima im Wettbewerb? 13. April 2015, Berlin