Energiewirtschaft. Teil II: Ressourcenökonomie

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1 Energiewirtschaft Teil II: Ressourcenökonomie 1

2 Gliederung der Vorlesung Energiewirtschaft Teil II: Ressourcenökonomie 1. Reserven, Ressourcen, Reichweite 2. Intertemporale Allokation, Hotelling-Modell 2

3 Potenzial fossiler Energieträger In Mrd. toe toe = tons of oil equivalent Quelle: RWE, Weltenergiereport 2004, S. 20 Bundesanstalt für Geowissenschaften 3

4 sicher bekannt verlässlich geschätzt vermutet McKelvey-Diagramm Ressourcen 4 wirtschaftlich gewinnbar Nicht wirtschaftlich gewinnbar Reserven

5 Definitionen Gesamtpotenzial: Gesamte gewinnbare Menge der Energierohstoffe in der Erdkruste, die vor dem Beginn der Förderung durch den Menschen vorhanden war. Verbleibendes Potenzial: Gesamtpotenzial abzüglich der bereits geförderten Mengen. Reserven: Sicher nachgewiesene und mit bekannter Technologie wirtschaftlich förderbare Vorkommen. Dazu gehören die bereits fördernden Gebiete genauso wie durch Exploration mehr oder weniger zuverlässig erkundete, aber bisher noch nicht fördernde Bereiche. Ressourcen: Vorkommen, die entweder zwar nachgewiesen, aber noch nicht wirtschaftlich zu fördern sind, oder aber noch nicht sicher nachgewiesen sind, aber aufgrund geologischer Indikatoren erwartet werden. Statische Reichweite: Quotient aus Reserven und und letzter Jahresförderung. Kumulierte Förderung: Summe aller Jahresförderungen seit Förderbeginn. 5

6 Gesamtpotenzial von konventionellem Erdöl 2001 [in Gt] Quelle: Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 6

7 Reserven und Förderung von konventionellem Erdöl * Jahr *EUR = estimated ultimate recovery = Gesamtpotenzial Quelle: Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 7

8 Auswahl verschiedener Prognosen für die Erdölproduktion Mrd. t / a (= Gesamtpotenzial) Jahr Quelle: Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 8

9 Gesamtpotenzial von konventionellem Erdgas 2001 [in Billion m³] Quelle: Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 9

10 Regionale Verteilung der Hartkohlereserven [in Gt] Quelle: Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 10

11 Reichweiten verschiedener Energieträger konv. Erdöl konv. Erdgas Reserven Ressourcen Hartkohle Weichkohle Uran heute Jahre Quelle: Bundesamt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 11

12 2. Theorie erschöpfbarer Ressourcen - intertemporale Faktorallokation Basis der weltweiten Energieversorgung sind die fossilen Energieressourcen. Sie sind endlich. Irgendwann werden sie erschöpft sein. Wann das sein wird, hängt von vielen Einflussfaktoren (z.b. jährlicher Fördermenge, weitere Erschließungen etc.) ab. Entsprechend schwierig sind, obwohl es immer wieder versucht wird, exakte Prognosen. Hauptakteure in der Mineralölförderung sind die multinationalen Mineralölunternehmen (z.b. Shell, BP). Von welchen Entscheidungskalkülen diese sich leiten lassen soll mit dem Hotelling-Modell erläutert werden. 12

13 Hotelling-Modell: Wesentliche Annahmen Ressourcenbestand (in t = 0) fest vorgegeben und bekannt Preisbildung bei vollständiger Konkurrenz 1 Grundvoraussetzung: wohldefinierte Eigentumsrechte Ressourcenbestand homogen, d.h. alle Anbieter extrahieren mit denselben (konstanten) Grenzkosten 2. 1 vollständige Konkurrenz: Vielzahl von Anbietern und Nachfragern, homogenes Produkt, keine Marktbarrieren, vollkommene Information 2 Grenzkosten: Zusätzliche Kosten, die für den Einsatz einer zusätzlichen Faktoreinheit entstehen. 13

14 Hotelling-Modell Gesucht ist insbesondere der Preispfad P t der Ressource P t = UC t + C [$/b] UC: User Cost (= Knappheitsrente) [$/b] C: Förderkosten (= Extraktionskosten) [$/b] $: Dollar b: 1 barrel Öl = 159 l 7,3 b 1 t Öl 1 Mill. B/d (barrel pro Tag) 50 Mill. t/a 14

15 Kern des Hotellingschen Arbitrage 1 - Kalküls Ressourcenbesitzer stehen vor folgenden Alternativen: Ressourcenextraktion und Anlage des Profits am Kapitalmarkt zum Marktzins r oder Belassen der Ressource im Boden Betrachtete Perioden 0 und 1 mit User Cost UC 0 und UC 1 Entscheidungskalkül: UC 1 > UC 0 (1+r): Die Ressource im Boden belassen ist die attraktivere Anlageform. Folge: Aufschub der Extraktion, Angebotsverknappung und Preisanstieg in Periode 0. UC 1 < UC 0 (1+r) Es besteht ein Anreiz zu erhöhter Ressourcenextraktion und Anlage am Kapitalmarkt. Folge: Angebotsausweitung und Preissenkung in Periode 0 Gleichgewicht bei UC 1 = UC 0 (1+r) 1 Handel zur Ausnutzung von temporären Preisdifferenzen. 15

16 Beispiel Annahmen: Extraktionskosten C = 0 UC 0 = 30 $/b r = 10 % Gleichgewichtsbedingung: UC 1 = UC 0 (1 + r) Entscheidungskalkül: UC 1 = 33 $/b Indifferenz UC 1 > 33 $/b Ressource bleibt im Boden UC 1 < 33 $/b Ressource wird gefördert 16

17 Hotelling-Regel Im Mehrperiodenfall: UC 0 = UC1 (1+ r) = UC (1+ r) 2 2 =... = UCt (1+ r) t UC t = UC 0 (1+r) t (Hotelling-Regel) Der Wert einer Ressource im Boden verzinst sich wie Geld auf der Bank 17

18 Hotelling-Preispfad P [$/b] P B Backstop-Preis P B Preispfad P t = C + UC 0 (1 + r) t UC t P 0 UC 0 Extraktionskosten C 0 t [a] 18

19 Hotelling-Modell Preis (Backstop-Preis einer Backstop-Technologie bzw. Backstop-Ressource, d.h. Substitut) Marktnachfrage Fördermenge Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 19

20 Hotelling-Modell: Änderung der Diskontrate Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 20

21 Hotelling-Modell: Änderung des Backstop-Preises Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 21

22 Hotelling-Modell: Änderung der Extraktionskosten Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 22

23 Hotelling-Modell: Änderung der Nachfrage Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 23

24 Hotelling-Modell: Änderung des Ressourcenbestandes Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 24

25 Hotelling-Modell: Preispfad mit häufiger Ressourcenerweiterung Quelle: Wacker/Blank, Ressourcenökonomik 25

26 Charakterisierung des Hotelling- Modells Fokussiert auf die Knappheitsrente erschöpfbarer Ressourcen (User Cost) Empirisch wichtige Einflüsse auf Preise und Mengen bleiben modellexogen. Z.B. Entwicklung von Extraktionskosten Erweiterung des Ressourcenbestandes durch Exploration Auswirkungen von Marktmacht Empirische Aussagekraft daher umstritten 26