Über Kapazitätsmärkte hinaus denken

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1 Über Kapazitätsmärkte hinaus denken Flexibilität als Kernelement Bonn, 8. Oktober 2012 Andreas Jahn RAP Europe The Regulatory Assistance Project 48 Rue de Stassart Building C, BE-1050 Brussels, Belgium Phone: web:

2 Das Regulatory Assistance Project (RAP) RAP bietet als globale Nichtregierungsorganisation technische und politische Unterstützung in den Bereichen Energie und Umwelt für Regierung und Behörden an. RAP wurde von mehreren Stiftungen und Behörden gegründet. RAP war in mehr als 20 Ländern und 50 Provinzen und Staaten aktiv und arbeitet derzeit eng mit der European Climate Foundation (ECF) mit Sitz in Brüssel zusammen. RAP's europäische Zentrale befindet sich in Brüssel, ein weiteres Büro in Berlin. Andreas Jahn ist seit 2012 Senior Associate am Berliner Standort des Regulatory Assistance Project (RAP). Zuvor hat Jahn fünf Jahre das Regulierungsmanagement und die Energiepolitik bei Nuon Deutschland verantwortet. Beim Bundesverband neuer Energieanbieter (bne) war er ab 2004 die Schaffung eines diskriminierungsfreien Marktzugangs im Gas und Stromsektor zuständig. Nach Abschluss des Studiums als Diplomingenieur für Umweltschutz war Jahn Manager des Netzzugangs bei Lichtblick und ab 2002 Mitglied der Arbeitsgruppe im Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, die die Regulierung der Strom- und Gasnetze vorbereitet hat. 2

3 Agenda Wofür wurden Kapazitätsmärkte entwickelt? Welchen Anforderungen sehen wir uns in Deutschland/Europa gegenüber? Wie könnten mögliche Lösungsansätze aussehen? 3

4 Termin-Kapazitätsmärkte Hintergrund und Ziele 4 Existierende Großhandelsmärkte mit hoher Liquidität und starker Marktmachtaufsicht Identifizierung einer steigenden Spitzennachfrage, deren Bereitstellung nicht durch Investitionen gesichert ist 1990er-Ziel: Ausbildung starker Preissignale, damit neue Investitionen zur Bedienung der Spitzenlast erfolgen Marktdesign für konventionelle, fossile und nukleare Stromerzeugung Kapitalkostenzuschuss für Grenzkraftwerke (Offene Gasturbinen) Neuheit: Einbeziehung der Nachfrage in den Wettbewerb Lastmanagement, Energieeffizienz, dezentrale Erzeugung 4

5 Termin- Kapazitätsmärkte New England und PJM New England im Nordwesten WA VT ME PJM im Mittleren Westen der OR ID USA umfasst eine installierte WY NV UT 22% aller CA EU-27 AZ MT Erzeugungskapazität wie: Mitgliedstaaten CO NM ND SD NE KS MN WI IA IL MO AR MI OH IN KY TN NY PA WV VA NC SC NH MA RI CT NJ DE MD DC Polen, Deutschland und Belgien zusammen TX LA MS AL GA FL Legende ISO New England territory - Blau PJM territory Gelb/Braun 5

6 PJM: Kumulative Kapazitätszahlungen der Auktionen 2007/08 für 2013/14: $42 Milliarden Kohle -- Bestand Gas -- Bestand Termin-Kapazitätsmärkte Wasserkraft Bestand Oil (Planned) 0.00% Other Renewables (Existing) 0.68% Nuclear (Planned) 0.00% Oil (Existing) 8.14% Other Renewables (Planned) 0.05% Demand Resources 2.43% Energy Efficiency Resources 0.07% Kernkraft Bestand Öl Bestand Erneuerbare - Bestand Erneuerbare - Geplant Nuclear (Existing) 21.06% Coal (Existing) 30.01% Lastmanagement (Nachfragereduktion) Energieeffizienz Hydro (Planned) 0.00% Gas (Planned) 0.66% Hydro (Existing) 4.91% - 70% an bestehende fossile Kraftwerke; - 20% an Altlast - Kernkraftwerke; Hohe CO2 Emissionen & unnötige Mitnahmeeffekte Wo sind die neuen, flexiblen Gas-Spitzenlastkraftwerke? Gas (Existing) 31.83% Coal (Planned) 0.16% Quelle: Market Monitoring Analytics (PJM) 6

7 Termin-Kapazitätsmärkte Positive Erfahrungen Stromausfälle verhindert! Nachfrageseite* im Markt etabliert Beeindruckende Teilnahme: Lieferjahr 2012/2013: MW Nachfrageressourcen als Auktionsgewinner in regionaler Auktion (Lastmanagement) Kostenreduzierung durch Einbeziehung der Nachfrage Zuverlässige Leistungserbringung * = Lastmanagement, Energieeffizienz, dezentrale Erzeugung 7

8 Termin-Kapazitätsmärkte Einbeziehung Nachfrage reduziert Kosten Berechnung für die letzte PJM-Auktion: 1,2 Mrd. US$ Ersparnis für Konsumenten wegen Nachfrageressourcen Einsparungen 10-20% je nach Region, 30% in Zonen mit Stromengpässen Berechnung für Neuengland (eine Auktion) Nachfrageseitige Ressourcen reduzierten Kosten um ~ 290 Mio US$ Ersparnisse > 15% der Gesamtkosten 8

9 Termin-Kapazitätsmärkte Zuverlässigkeit Nachfrageseite besser als Erzeugung! Aggregierte Nachfragereaktion auf ISO-NE-Befehle zur Nachfragereduktion: 653 von 669 MW (98%) reagierten im Juni von 939 MW (91%) reagierten im Juli 2011 Reaktion der Stromerzeuger auf ISO-NE Erzeugungsbefehle im September 2010 nicht zuverlässig 393 von 986 MW (40%) bei 90 Einheiten in Betrieb 673 von 936 MW (72%) bei 56 Schellstartern 851 MW fehlende Leistung 9

10 Erfahrungen aus bisherigen Termin-Kapazitätsmärkten Nicht geeignet flexible Fähigkeiten zum Ausgleich des steigenden Anteils Erneuerbarer Energien bereitzustellen, wie Ressourcen mit schellen Startzeiten, kurzen Minimalbetriebsdauern und schnellen Abschaltzeiten im ganzen Jahr Wirtschaftlichkeit bei geringer Betriebsstundenzahl, in denen EE nicht vorhanden (ohne deren Abregeln zu erzwingen) Einbeziehung der Nachfrageseite zur Anpassung des Lastprofils, nicht nur Verbrauchsreduktion Hohe Zahlungen an unflexible (bestehende) konventionelle Kraftwerke Hohe Zahlungen an Kraftwerke mit hohem CO2-Ausstoß Nicht kompatibel mit Stromsystem mit großen Anteilen fluktuierender EE 10

11 Weitere Erfahrung: Do First Things First Effizienz im End-Verbrauch (zur Verringerung der Systemkosten) Mehr Nachfrage-Reaktionen Größere Ausgleichszonen Kürzere Handels-/Anmeldezeiträume Bessere Vorhersagen für Wetter und Verbrauch Mehr Übertragungskapazität 11

12 Agenda Wofür wurden Kapazitätsmärkte entwickelt? Welchen Anforderungen sehen wir uns in Deutschland/Europa gegenüber? Wie könnten mögliche Lösungsansätze aussehen? 12

13 Aktuelle Markteffekte Quelle: Arrhenius Institut 13

14 Aktuelle Markteffekte Die teuren, aber eben auch flexibelsten Kraftwerke (Gaskraftwerke) werden zuerst überflüssig. Die Kosten der Brennstoffe und der Vorhaltung stehen nicht mehr im wirtschaftlichen Verhältnis zu den geringen Nachfragezeiten/ Betriebsdauern d.h. den Erlösen. Mittellast- und Grundlastkraftwerke erleiden auch Erlöseinbußen, können sich aber (noch) behaupten, da längere Betriebszeiten und geringere Kosten. Die benötigte Flexibilität im System beginnt zu schwinden. Evtl. nötige neue Flexibilität rechnet sich nicht und bleibt aus. 14

15 die bisherigen Kapazitätsmärkte machen es schlimmer: Diese langfristigen Märkte sind nicht flexibel genug Diese Märkte liefern nicht die benötigte Flexibilität Sie verhindern evtl. den Marktzutritt für andere/bessere Lösungen Sie provozieren höhere bzw. steigende Ausgleichsenergiekosten durch inflexible Kapazitäten Letztendlich führt dies zu höherem Druck für eine Limitierung der Erneuerbaren Erzeugung und der Energiewende. 15

16 Welche Problemstellung kann mit Kapazitätsmärkten gelöst werden? Wie stellen wir sicher das genug gesicherte Kapazität für die erwartete Spitzenlast bereit steht? Die Versorgungssicherheit hat immer zwei Dimensionen: Angemessenheit der Ressourcen gesicherte Kapazität um die Spitzenlast des Systems zu decken Systemsicherheit/-qualität sind die richtigen Ressourcen entwickelt, um Angebot und Nachfrage zu den geringsten Kosten in Einklang zu bringen? Kapazitätsmärkte wurden entwickelt, um die Probleme der Investitionsanreize zu überwinden 16

17 Herausforderungen der Energiewende Bisher wurde Erzeugung dem Bedarf angepasst Dafür sind steuerbare (konventionelle) Kraftwerke im maximalen Leistungsumfang nötig Stromversorgung in Deutschland zukünftig maßgeblich gedeckt aus fluktuierender erneuerbaren Erzeugung (Ziel für 2030, mehr als 40% PV und Wind an Gesamtmenge) Steuerbare Erzeugung muss zudem fluktuierende Erzeugung ausregeln, d.h. es werden höhere Flexibilitäten benötigt => Was wird für die Deckung dieser Residuallast d.h. der Rest- Bedarf nach Abzug von EE (insb. Wind und Sonne) benötigt? 17

18 Herausforderung Residual-Last Um die Fragen richtig beantworten und damit die Residual-Last effizient bereitstellen zu können, müssen zuerst verlässliche kurzfristige und längerfristige Vorhersagen gemacht werden, d.h. für Verbrauch: Standardlastprofile, Demand Response und Effizienzziele Erneuerbare Energien: Erzeugung/Wetter und Ausbaupfad 18

19 Herausforderung Residual-Last Daraus ergibt sich Lastverlauf Rampen: Anzahl Frequenz Gradienten Kapazitätsbedarf Kurz- und mittelfristige Bedarf der unterschiedlichen Flexibilitäten Regelbedarfs 19

20 Problembestimmung Gibt es einen Mangel an gesicherter Kapazitätsmenge? Gibt es einen Mangel an Flexibilitäten? Gibt es diese(n) aktuell bzw. wann? Gibt es diese(n) national, regional oder lokal? Reichen die bisherigen Märkte als Einkommensstrom für die Investitionen und den Betrieb der benötigen Ressourcen? Wie können diese Märkte verbessert (Funktion, Liquidität) werden? Wenn dies nicht möglich ist, welche Lösungsansätze gibt es in anderen Märkten? 20

21 Wettbewerb der Flexibilitäten Für die effiziente Bereitstellung der Flexibilitäts-Ressourcen ist ein Rahmen nötig, der Wettbewerb um die volkswirtschaftlich richtige Zusammensetzung der Einzellösungen ermöglicht, d.h. Netz (-ausbau) mit Sensitivitäten. Darauf aufbauend Kapazitäten, die nicht (nur) nach Menge entlohnt werden und Verbrauch und (zeitweiligen) Verzicht, der angemessen bepreist wird und Speicherlösungen, die gleichwertig einbezogen, aber nicht bevorzugt werden. 21

22 Beyond capacity markets Check-Liste für Markt Design (Auszug) 1. Werden Anreize für die tatsächlich benötigten Flexibilitäten gesetzt? Was sind die benötigten Flexibilitäten? 2. Werden alle bestehenden Ressourcen optimal genutzt? Können die Ressourcen ihren Wert dem System zur Verfügung stellen? Wenn nicht, welche Hindernisse gibt es? 3. Wird sichergestellt, dass neue Ressourcen die richtigen Flexibilitäten haben? Wer bestimmt, was richtig ist? Wie wird bestimmt, was richtig ist? 4. Wird sichergestellt, dass die Ressourcen (auch) entsprechend ihrer Flexibilität entlohnt werden? Was ist Flexibilität wert? 22

23 Andere Vorschläge - Erfüllen diese die Kriterien? - EWI Strategische Reserve Netzreserve Abschaltverordnung 23

24 Agenda Wofür wurden Kapazitätsmärkte entwickelt? Welchen Anforderungen sehen wir uns in Deutschland/Europa gegenüber? Wie könnten mögliche Lösungsansätze aussehen? 24

25 What lies beyond capacity markets? Falls Markteingriffe unumgänglich sind, gibt es zwei Möglichkeiten für eine anreizbasierte Angebotssteuerung im Langfrist-Markt Geteilter Termin-Kapazitätsmarkt Erweiterte Systemdienstleistungen Basierend auf einer Residuallast-Vorhersage und Analyse des zunehmenden Wertes der zunehmenden Systemdienstleistungen Um der nötigen Systemflexibilität und deren Bereitstellung gerecht zu werden, sind die Erneuerbaren Energien zunehmend in den Ausgleichsmarkt einzubeziehen 25

26 Erweiterte Systemdienstleistungen Beispiele für Langfrist-Auktionen für nicht-energiebasierte Systemdienstleistungen Drehende Reserve Nicht drehende Reserve Rampen-Verfügbarkeit Beständige Kurzschlussleistung Energiespeicher können einbezogen werden Nachfrageangebote dürfen in jeder Kategorie bieten Zuschnitt kann nach Regionen erfolgen, damit die bestehenden Energy-Only Märkte mit geringsten Beeinflussungen weiter bestehen können 26

27 Geteilter Termin-Kapazitätsmarkt Unterteilungen der Kapazitätsmärkte in Tranchen basiert auf der Angemessenheit der Ressourcen (Angebot- und Nachfrage) Sequentielle Beschaffung: Erst die flexibelsten Ressourcen (Kurzzeiteinsätze inkl. Speicher), gefolgt von den flexiblen Ressourcen inklusive Rampen und zuletzt die Übrigen/Unflexiblen Investitionsanreize in traditionelle Ausgleichsprodukte (z.b. Betriebsreserve) kann Teil des Marktdesign bleiben und separat auktioniert werden Jede gesicherte Erzeugung wird mit dem Marktpreis vergütet jedoch bekommen die mit einem höheren Systembeitrag einen höheren Wert erstattet und die anderen nur den (wesentlich) geringeren Beitrag 27

28 Alternativen im Marktdesign 28

29 Klassischer Termin-Kapazitätsmarkt 29

30 Geteilter Termin-Kapazitätsmarkt 30

31 Geteilter Termin-Kapazitätsmarkt 31

32 Low Hanging Fruit: Flexibilität der Nachfrage Wenn der Wert der Flexibilität sich im Markt abbilden lässt, wird das günstige und umfangreiche Nachfrage-Potential zuerst abrufbar, über Lastverschiebung Lastanpassung Speicherung beim Verbraucher in Form von Wärme/Kälte Erste Maßnahmen: Hindernisse ausräumen bevor (neue) Anreize gesetzt werden Für kurzfriste Wirksamkeit auch in bestehenden Markt einbinden z.b. ein erweiterter, d.h. auch mittelfristiger Regelenergiemarkt mit neuen Produkten. 32

33 About RAP The Regulatory Assistance Project (RAP) is a global, non-profit team of experts that focuses on the long-term economic and environmental sustainability of the power and natural gas sectors. RAP has deep expertise in regulatory and market policies that: Promote economic efficiency Protect the environment Ensure system reliability Allocate system benefits fairly among all consumers Learn more about RAP at Andreas Jahn, Senior Associate; ajahn@raponline.org phone mobile

34 Geteilter Termin-Kapazitätsmarkt 34

35 US Termin-Kapazitätsmärkte 35 Erfahrungen aus Wettbewerb Nachfrage ist größter Anbieter kurzfristig 2/3 der Ressourcen mittelfristig etwa die Hälfte Kostenreduzierung durch Nachfrage bis 20% gegenüber Erzeugung bei regionalen Netzengpässen darüber Zuverlässige Leistungserbringung (über 90%) Zuverlässigkeit der Erzeugung geringer Achtung, das ist keine Empfehlung für klassische Kapazitätsmärkte! Diese sind nicht geeignet bei zunehmendem Anteil fluktuierender Erneuerbarer Energien die benötigte Flexibilitäten bereitzustellen. 35

36 Bisheriger und zukünftiger Fokus Integrierter EU Energie-Binnenmarkt Day-ahead & Intraday-Handel, hin zu EU-weitem Energiehandel Zunehmende Liquidität, bessere Nutzung der Ressourcen, mehr Flexibilität, weniger Volatilität und geringere Kosten Energie- und Ausgleichsmärket => Bau und Betrieb der Anlagen Grenzüberschreitender Handel über Market-Coupling Und neue Herausforderungen & Fragen Optimaler Mechanismus zur Stromerzeugung Optimaler Mechanismus für Investitionen Erneuerbare + konventionell Erzeugung (Fix- vs. Fix + variable Kosten) Alles in einem Mechanismus? Zeitlich gestreckt? Mehrere Mechanismen? Regional, national, EU-weit? 36

37 Design Herausforderung Erneuerbare Energien Erzeugung im Großhandelsmarkt Ressourcen der Nachfrage (DR) EE Großhandel.- Erzeugung + DR Ziel der Kapazitätsmärkte Zeit Großhandl.- Erz. (inkl. EE) + DR (inkl. EE) Langfrist-Ziel, aber wie? 37