Wachstumspotentiale erneuerbarer Energien und ihre Implikationen für Klimaschutz, Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit

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1 Ute Herholz Wachstumspotentiale erneuerbarer Energien und ihre Implikationen für Klimaschutz, Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit PETER LANG Europäischer Verlag der Wissenschaften

2 Inhaltsverzeichnis 1. PROBLEMSTELLUNG UND ZIEL DER UNTERSUCHUNG HINTERGRUND UND ZIELSETZUNG METHODISCHE VORGEHENSWEISE 3 2. RECHTUCHE RAHMENBEDINGUNGEN UND MARKTSTRUKTUR IN DEUTSCHLAND VERÄNDERUNGEN ENERGIERECHTLICIIER RAHMENBEDINGUNGEN Die Liberalisierung der Energiemärkte in Europa und Deutschland Der Ordnungsrahmen in Deutschland bis zur Marktöffhung Liberalisierung des EU-Binnenmarktes für Elektrizität Die Binnenmarktrichtlinie Gas Die deutsche Energierechtsnovelle Alternative Modelle der Deregulierung Der Kernenergieausstieg in Deutschland Der Kernenergiekonsens Kernenergieerzeugung unter Wettbewerbsbedingungen Kernenergie unter Umweltschutz- und Versorgungsaspekten VEREINBARUNGEN UND INSTRUMENTE ZUM SCHUTZ DES KLIMAS Völkerrechtliche Vereinbarungen %um Klimaschut\ Die Klimarahmenkonvention und die Arbeit des IPCC Das Kyoto-Protokoll 3. Vertragsstaatenkonferenz in Kyoto Der Buenos Aires Plan of Action" - Die 4. Vertragsstaatenkonferenz in Buenos Aires Die 5. Vertragsstaatenkonferenz in Bonn Das Bonn Agreement" Die 6. Vertragsstaatenkonferenz in Den Haag/ Bonn The Marrakesh Accords" Die 7. Vertragsstaatenkonferenz in Marrakesch Die Delhi Declaration" Die 8. Vertragsstaatenkonferenz in New Delhi Politische Instrumente %um KIimaschut% Ausgestaltung wesentlicher Instrumente zur Emissionssenkung Emissionssteuern und Emissionszertifikate Theoretische Modelle zur Einführung des Emissionshandels Einführung des Emissionshandels auf EU-Ebene Förderung regenerierbarer Energien und linergieeffizienzsteigerungen Das Erneuerbare-Energien-Gesetz Das Dächer-Solarstromprogramm Förderung von Energieeffizienzsteigerungen Nationale und sektorale Klimaschutzinitiativen Das nationale Klimaschutzprogramm der Bundesregierung Die Selbstverpflichtung der deutschen Wirtschaft zum Klimaschutz Der Beitrag der FJektrizitätserzeuger zur Emissionsminderung HORIZONTALE MARKTSTRUKTUR UND MARKTMACHT IN DEUTSCHLAND Die Marktstruktur in dem Er^eugungssektor Krafliverkspark und Reservekapa^itäten DIE VERFÜGBARKEIT VON ENERGIETRÄGERN THEORETISCHE MODELLE ZUR NUTZUNG ERSCHÖPFBARER ENERGIETRÄGER Das ökonomische Modell von Hotelling Der Einfluss von Backstop-Technologien 65 IX

3 Sonstige Erweiterungen des theoretischen Modells FOSSILE ENERGIETRÄGER Die Verfügbarkeit fossiler Primärenergieträger Ökonomische Aspekte der Steinkohlenversorgung Weltsteinkohlenmarkt Steinkohlenreserven und -ressourcen Der deutsche Steinkohlenmarkt Kohlenvorrangpolitik Ökonomische Aspekte der Braunkohlenversorgung Braunkohlenförderung in Deutschland Besonderheiten des deutschen Braunkohlenmarktes Braunkohlenförderung und -verbrauch weltweit Ökonomische Aspekte der Erdgasversorgung Historische F^ntwicklung Internationaler Gasmarkt FJrdgasreserven für den europäischen und deutschen Markt Ökonomische Aspekte der Uranversorgung POTENTIALE UND MARKTENTWICKLUNG ERNKUERBARER ENERGIETRÄGER Einleitung und allgemeine Annahmen Perspektiven für Deutschland Wasser Wind Windkraftanlagen im Küstengebiet und in Binnenlagen Offshore-Windkraftanlagen Photovoltaik und Solarthermie Photovoltaische Anlagen Solarthermische Kraftwerke BiogeneEnergieträger Biomasse Biogas ENERGIEPOLITISCHES MODELL MIT DREIDIMENSIONALER ZIELSETZUNG ÖKONOMISCHE MODELLE IN DER EMPIRISCHEN WlRTSCHAFISFORSCHUNG Wirtschafispolitische Modelle Energiepolitische Modelle Technologiemodelle DASMODKLI Modellspezifikation Die Auswahl der Variablen und einer geeigneten Datenbasis Modellierung des Gleichungssystems Die Verbrauchsfunktion Erzeugungsfunktion Emissionsfunktion Versorgungsfunktion Kostenfunktion Die Datenquellen / Die Hypothesen THEORETISCHE MODHLLGRÖBEN UND EMPIRISCHE APPROXIMATION Die Verbrauchsfunktion Theoretische Modellansätze der Energienachfrage 115

4 Approximation der Verbrauchsfunktion Empirische Analyse des gesamtwirtschaftlichen Verbrauches Verbrauchsprognose bei gesamtwirtschaftlicher Betrachtung Die Berücksichtigung von Stromeinsparungspotentialen Die Er\eugungsfunktion Wachstumsmodelle und technologische Substitutionsprozesse Wachstumsmodelle und ihre Anwendbarkeit auf technologische Diffusionsprozesse Logistische Wachstumshypothese für den Elektrizitätsmarkt in Deutschland Technologische Substitutionsprozesse im theoretischen Modell Anwendung des Substitutionsmodells auf den deutschen FJrzeugermarkt Die Entwicklung erneuerbarer Energien im Zeitablauf Annahmen und Datengrundlagen Potentiale erneuerbarer Energiequellen Modelltheoretische Entwicklung des Stromerzeugungsanteils erneuerbarer Energien Der Gesamtbeitrag der erneuerbaren Energien im Zeitablauf Approximation erforderlicher Erzeugungsmengen auf fossiler Basis Emissionsfunktion Auswahl unterschiedlicher Szenarien und geltender Prämissen Erzeugungsalternativen bei unterschiedlichem Modernisierungsgrad Die Versorgungsfunktion Grundsätzliche Annahmen Allgemeine Risiken der Versorgungssicherheit Importabhängigkeit der Energieversorgung Ermittlung der Vergleichsgröße und grundsätzliche Annahmen Die Versorgungsfaktoren der untersuchten Szenarien Die Kostenfunktion Kostenmodell und grundsätzliche Annahmen Kapitalkosten Investitionskosten Marktzins ' Lebensdauer und Arbeitsausnutzung Brennstoffkosten Brennstoffpreise Wechselkursrisiko und Indexierung Sonstige Kostenkomponenten Eigenverbrauch und Wirkungsgrade verschiedener FJrzeugungstechnologien Übrige Kosten Fixe übrige Kosten Variable übrige Kosten Aggregation der Kostenkomponenten Spezifische F^rzeugungskosten bei veränderlichem Technologiestand Einspeisevergütung als fixe Kostengröße alternativer Elektrizitätserzeugung Differenzkostenvergleich Sensitivität Kostenfunktion bei Variation des Versorgungsfaktors Bewertung der Szenarien und möglicher Handlungsoptionen Modelllösungen im europäischen Wettbewerbsumfeld. 184 XI

5 5. ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE 187 Literaturverzeichnis 189 XII