Energiewirtschaft. Einführung in Theorie und Politik. Prof. Dr. Wolfgang Ströbele. Prof. Dr. Wolfgang Pfaffen berger. Dr.

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1 Energiewirtschaft Einführung in Theorie und Politik von Prof. Dr. Wolfgang Ströbele Universität Münster Prof. Dr. Wolfgang Pfaffen berger Jacobs University Bremen Dr. Michael Heuterkes Alpiq Energie Deutschland, Düsseldorf 3., überarbeitete und aktualisierte Auflage Oldenbourg Verlag München

2 1 Das Energieproblem Natürlicher und anthropogener Energieumsatz Energie aus natur- und ingenieurswissenschaftlicher Sicht Energie aus historischer Sicht Allgemeine Entwicklung Entwicklung in Deutschland Energie aus ökonomischer Sicht 10 2 Energiebilanzen Struktur einer Energiebilanz Elemente einer Energiebilanz : Umwandlungssektor und Sekundärenergie Endenergie Nutzenergie Aggregations- und Bewertungsprobleme Die Deutsche Energiebilanz Energieträger als erschöpfbare Ressourcen Erschöpfbare Ressourcen und Weltenergieversorgung Ressourcenbasis, Exploration, Reserven Exkurs: Abdiskontierung von Zahlungen zu verschiedenen Zeitpunkten Das Hotelling-Modell der Ressourcenökonomik Intertemporale Allokation aus der Sicht des Ressourcenanbieters Das Hotelling-Modell aus gesamtwirtschaftlicher Sicht Energie als wesentliche Ressource" Berücksichtigung von Kapitalverschleiß Substitutionselastizität für Energie Mögliche Backstop-Techniken Bedeutung der Erschöpfbarkeit in Energiemärkten 45

3 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Energie und Umweltrestriktionen Umweltökonomik und Umweltpolitik Energie und Umwelteffekte Umwelteffekte bei der Förderung und Weiterverarbeitung am Beispiel von Erdöl, Emissionen und Vermeidungstechniken Schwefeldioxid Kohlenwasserstoffe und Staubpartikel Stickoxide...:."..' Kohlendioxid Realistische Ziele der Klimapolitik für CO Das CO 2 -Problem aus ressourcenökonomischer Sicht 67 5 Energiehandel und Terminkontrakte Handel auf Terminmärkten Forwards Futures Swaps Optionen Bewertung von Terminmarktkontrakten Bildung einer Preiserwartung Beziehungen zwischen Terminpreis und Underlying Ableitung einer Bewertungsformel für einen Terminpreis Kalibrierung der Modelle Risikomanagementstrategien ' Umsetzbarkeit von Risikomanagementstrategien Sicherungsverkauf und Sicherungskauf Basisrisiko Absicherung über Optionen Marktdesign von Energiemärkten 93 6 Stein- und Braunkohle Merkmale des Energieträgers Eigenschaften Reserven Entwicklung der Kohlemärkte Deutsche Steinkohle Internationaler Steinkohlehandel Nachfrage 101

4 IX 6.4 Angebot Förderung in Deutschland Weltweite Anbieter Umwelteffekte durch Kohleabbau Determinanten der Preisbildung Handel Handelsplätze Bedeutung von Transportkosten für Handelsplätze Erdöl Merkmale des Energieträgers Entstehung und Zusammensetzung Reserven und die Erschöpfbarkeit von Erdöl Chemische Eigenschaften von Erdöl Historische Entwicklung des Ölmarkts Nachfrage : Bedeutung von Erdöl Situation in Deutschland Angebot Förderung Transport Lager. l Mineralölverarbeitung Bestimmungsfaktoren der Ölpreise Historische Ölpreissprünge Erklärungsansätze der Ölpreisentwicklung Handel Referenzsorten Die Märkte für Brent ' Erdgas Merkmale des Energieträgers Definition Reserven Vergleich von Erdgas und Mineralöl Entwicklung des Erdgasmarkts Einführung Entwicklung in Deutschland Traditionelle Marktstruktur in Deutschland Auswirkungen der klassischen Marktstruktur Regulierung des Netzzugangs und die Liberalisierung 159

5 8.3 Nachfrage Angebot Förderung Transport Klassische Ausgestaltung internationaler Gasprojekte Gasspeicher Handel Gashandel an physischen Hubs Gashandel in Deutschland, Urannutzung und Kernenergie Merkmale des Energieträgers Kernenergiegewinnung durch kontrollierte Kernspaltung Reserven Geschichte der Kernenergienutzung Nachfrage Angebot 190 Förderung 190 Konversion. 191 Anreicherung 192 Verwendung 193 Entsorgung und Wiederaufbereitung 194 Bestimmungsfaktoren der Uranpreise 198 Umwelteffekte der Kernenergie 200 Erneuerbare Energieträger 203 Merkmale und Potentiale 203 Merkmale erneuerbarer Energieträger ' 203 Potentiale erneuerbarer Energien Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland Nachfrage Angebot Vergleich erneuerbarer Energieträger.: Auswirkungen der Förderung von erneuerbaren Energieträgern Förderung von Erneuerbaren Energien Legitimierung der Förderung Erneuerbarer Energien Fördersysteme Erneuerbarer Energien Das Fördersystem in Deutschland 221

6 XI 11 Elektrizitätswirtschaft Merkmale des Stromsektors Historische Entwicklung des Strommarktes Verbund- und Verteilungsnetz Technische Grundlagen Netzengpässe Nachfrage Bestimmungsfaktoren der Nachfrage Die Jahresdauerlinie.".' Nachfragesituation in Deutschland Angebot Erzeugungsalternativen Investitionen in Kraftwerke Kurzfristige Angebotsplanung Exkurs: Kraft-Wärme-Kopplung Marktdesign und Handel Offenes Handelsmodell Das Pool-Modell Spezielle Probleme, Auswirkungen von Marktmacht auf der Erzeugerebene im Strommärkt Auswirkungen des unbedingten Vorrangs für EEG-Strom Sektorale Energienachfrage und -bedarfsprognosen Nachfrage nach Energiedienstleistungen Industrie Haushalte und Kleinverbraucher Private Haushalte Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) Verkehr Nationale und weltweite Energiebedarfsprognosen Grundlagen der Regulierungstheorie Natürliches Monopol Gesamtwirtschaftlich optimale Preise Angewandte Regulierungstheorie Das unregulierte Monopol als Referenzsystem Rate-of-Return Regulierung (ROR) und der Averch-Johnson-Effekt Andere Formen der Regulierung 302

7 XII Inhaltsverzeichnis 13.4 Regulierung des Zugangs zu Strom- und Erdgasnetzen Netznutzung für Erdgas versus Strom Methoden der Effizienzschätzung Zur Begründung von Energiepolitik Entwicklung des Ordnungsrahmens Der europäische energiepolitische Rahmen Der Vertrag von Lissabon Netzinfrastruktur _._ Wettbewerb und Regulierung f Klimaschutz Erneuerbare Energie und Energieeffizienz Der Ordnungsrahmen in Deutschland Verringerung der Substitutionskosten Substitutionshemmnisse Energiebesteuerung Effizienzstandards Energiemix Förderprogramme Wettbewerbsförderung ' Energiewirtschaft und natürliches Monopol Regulierung der Energienetze Regulierung der Umweltnutzung Förderung der wirtschaftlichen Entwicklung Förderung der Integration Klimaschutzpolitik Der Schadstoff" CO Das Kyoto-Protokoll Das Europäische'Lastenverteilungsabkommen Der CO 2 -Emissionshandel in der EU Wirkungen des EU-CO 2 Handelssystems Ersetzen der Ökosteuer durch CO2-Emissionshandel Koordinierung mit anderen Instrumenten Andere Zuteilungsverfahren im Emissionshandelssystem Nationaler Allokationsplan II und Kyoto II Klimapolitik durch eine internationale Organisation Einführung in die dynamische Optimierung Grundlagen 363

8 XIII 16.2 Ökonomische Spezialfälle Anwendungsbeispiel 367 A Glossar 371 Daten und Statistiken 379 Literaturverzeichnis 381 Index v 385