Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik Bergische Universität Wuppertal

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1 Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik Bergische Universität Wuppertal Wuppertal, 21. Dezember 2016 Seite 1

2 QUADRA ist ein Energiedienstleister und Stromhändler Unser Ziel: Die Chancen der neuen Energiewelt für unsere Kunden nutzbar machen Standort in Düsseldorf Abrechnung Marktzugang Tarifkalkulation Ökostrom Portfolio- Management Zunächst >10 Jahre in den Bereichen Energiebelieferung, Handel, Portfolio-Management und seit 2012 im Bereich erneuerbarer Energien wie Solar und Wind. Schwerpunkte der Tätigkeit sind: Direktvermarktung von EE-Anlagen die Stromvermarktung und die Optimierung von Eigenerzeugungsanlagen Fernsteuerung Flexibilitätsprämie Großverbraucher Dezentrale Erzeuger Energielieferanten Direktvermarktung Leistungsprognose Portfolio- Management Marktzugang Ökostrom Regelenergie sowie die Beschaffung und Lieferung von Strom Oberstes Ziel ist das Management der Energiebeschaffungskosten in der gesamten Lieferkette bei vollständiger Transparenz gegenüber Kunden und Partnern. Derzeit mehr als MW im DiV-Portfolio, gebündelt in unserem virtuellen Kraftwerk. Seit 2014 ist QUADRA 100-prozentige Tochter des größten deutschen Herstellers von Windenergieanlagen ENERCON. Seite 2

3 Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik 1. Förderung von Erneuerbaren Energien Status Quo und Ausblick 2. Gründe der Förderung von Erneuerbaren Energien Motivation und Nutzen 3. Umsetzung der Förderung im EEG EEG-Direktvermarktung als Beispiel 4. Grundlagen des Strommarkts Besonderheiten im Bezug auf EEG-Strom 5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-Stroms Ganzheitliche Betrachtung der Vermarktung Seite 3

4 AM1 AM2 AM3 Veränderungen im Erzeugermarkt Der Marktanteil der Erneuerbaren Energien an der Bruttostromerzeugung schreitet weiter voran Anstieg der Erzeugung von EE von 7% auf 30% seit 2000 im Gesamtmix Anstieg der installierten Leistung von EE hat sich mehr als verachtfacht Installierte Leistung von EE erstmals höher als von fossilen Kraftwerken Erzeugung aus Kernenergie hat sich mehr als halbiert von 29% auf 14% Entscheidender Einschnitt war Reaktorunglück von Fokushima am und die darauffolgenden Abschaltungen der dt. Kernkraftwerke Anteil der Steinkohleverstromung ist von 25% auf 18% gesunken Anteil der Braunkohleverstromung ist hingegen konstant geblieben Seite 4

5 Folie 4 AM1 Begründung liefern für Sprünge in der Kernenergie + Andreas Maier; AM2 AM3 Hinweis geben auf die StromERZEUGUNG und nicht Wäre, Verkehrssektor etc Andreas Maier; Bruttostromerzeugung = Erzeugung ohne Eigenverbrauch --> noch mal googlen Andreas Maier;

6 Installierte Leistung vs Erzeugung bei EE Wind onshore hat ein gutes Verhältnis von Leistung zu Stromerzeugung bei fluktuierenden EE PV und Wind erreichen in wenigen Fällen ihre Maximalleistung Wasser und Bio haben nur 13% an der installierten Leistung Aufgrund hoher Verfügbarkeit und Auslastung erzeugen diese 40% Verbesserung der Verhältnisses durch technischen Fortschritt möglich: Wind: Ersetzen von kleinen Windenergieanlagen durch große/größere Rotorblätter (Repowering) PV: Solarmodule mit höherem Wirkungsgrad oder beweglichen Gerüsten Seite 5

7 Vergleich der Stromgestehungskosten Die EE sind (noch) zu teuer im Vergleich zu fossilen Kraftwerken Standort- und technologieabhängig variieren die Stromgestehungskosten An sehr guten Standorten produzieren WEA bereits günstiger als Steinkohle- und GuD-Kraftwerke Offshore Wind ist teuer wegen der hohen Installations- und Betriebskosten konventionelle Kraftwerke profitieren im heutigen Regime von niedrigen CO2- Zertifikatspreisen Quelle: Fraunhofer ISE Seite 6

8 Strompreis für Haushalte Die Förderung von EE macht ca ¼ des Haushaltsstrompreises aus Kosten der Strombeschaffung/Vertriebs und der Netzentgelte sind ursächlich der Stromversorgung zuzuordnen Kosten der Strombeschaffung sinken seit 2009 Jedoch steigen die Netzentgelte maßgeblich bestimmt durch den Netzausbau für die Energiewende Vor allem die Erhöhung der EEG- Umlage macht sich deutlich bemerkbar Seite 7

9 Beitrag und Ziele der EE im Stromsektor Ausbau der EE schreitet gut voran und das Ziel ist fast erreicht Gemäß EEG 2017 ist alleine bei der Windenergie an Land ein jährlicher Brutto- Zubau von MW in den nächsten Jahren geplant Bis 2050 ist es das Ziel der Bundesregierung, den Marktanteil von Erneuerbaren Energien am deutschen Strommix auf mindestens 80% zu steigern Die Sicherstellung einer zuverlässigen, umweltverträglichen und effizienten Stromversorgung fordert daher die Markt- und Systemintegration der fluktuierenden Produktion aus Erneuerbaren Energien Seite 8

10 Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik 1. Förderung von Erneuerbaren Energien Status Quo und Ausblick 2. Gründe der Förderung von Erneuerbaren Energien Motivation und Nutzen 3. Umsetzung der Förderung im EEG EEG-Direktvermarktung als Beispiel 4. Grundlagen des Strommarkts Besonderheiten im Bezug auf EEG-Strom 5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-Stroms Ganzheitliche Betrachtung der Vermarktung Seite 9

11 Ordnungstheoretische Sicht der Förderung von EE Die spezielle Förderung von EE begründet sich vor allem aus Marktversagen c cvwl ck SVWL Wohlfahrtsverlust SK Ansatz der Ordnungstheorie (Eucken): Staat stellt Rahmen für wirtschaftliches Handeln bereit und lässt im Übrigen die Marktkräfte walten Ein politischer Eingriff in den Strommarkt sollte nur zur Korrektur versagender Marktkräfte eingesetzt werden Ein Marktversagen liegt vor, wenn kein Pareto-Optimum realisiert wird qvwl qk q D Hauptsächlich kommt es zu Marktversagen, wenn externe Effekte vorliegen Negative externe Effekte führen zu Wohlfahrtsverlusten Seite 10

12 Politische Ziele der Förderung von EE Die spezielle Förderung der EE geht über das reine Marktversagen hinaus Externe Kosten der Stromerzeugung aus EE sind deutlich niedriger als aus fossilen Kraftwerken Lerneffekte und Heranführung an die Marktfähigkeit. D.h. Investition in die Lernkurve Versorgungssicherheit und Importunabhängigkeit als öffentliches Gut Industriepolitk: Europäischer Markt wird von deutschen und dänischen Herstellern dominiert. Unvollkommenheit der Finanzmärkte Förderung des Markteintritts für Kleininvestoren Seite 11

13 Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik 1. Förderung von Erneuerbaren Energien Status Quo und Ausblick 2. Gründe der Förderung von Erneuerbaren Energien Motivation und Nutzen 3. Umsetzung der Förderung im EEG EEG-Direktvermarktung als Beispiel 4. Grundlagen des Strommarkts Besonderheiten im Bezug auf EEG-Strom 5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-Stroms Ganzheitliche Betrachtung der Vermarktung Seite 12

14 Die Förderung der EE ist in Deutschland im EEG geregelt Das EEG entwickelt sich vom reinen produce and forget immer mehr zu einem Instrument der Marktintegration EEG 2010 und früher EEG 2012 EEG 2014 EEG 2017 Fixvergütung Optionale Direktvermarktung Verpflichtende Direktvermarktung Ausschreibungsverfahren EEG-Vergütung Marktprämie Marktwert Dienstleistungsentgelt Börsengebühren Leistungsprognosen 24/7 Intra-Day-Handel Marktzugang und IT-Infrastruktur Intra-Day-Preisdifferenzen Ausgleichsenergie Seite 13

15 Standortgüte als dominierende Differenzierungsgröße (I) Die differenzierte Bewertung von Standorten nach Ihrer Güte führt zu Vermarktungskosten von unter 0 /MWh bis hin zu mehr als 2 /MWh EEG-Vergütung Negative Standortgüte Marktprämie Marktwert Positive Standortgüte Tatsächliche Börsenerlöse Die EEG-Vergütung besteht aus zwei Komponenten: Der Marktwert: Die durchschnittlichen Börsenerlöse für Wind- /Solarenergie Die Marktprämie: Ausgleich zwischen der Marktwert und EEG- Vergütung Die tatsächlichen Börsenerlöse individueller Standorte weichen vom bundesdurchschnittlichen Marktwert ab. Die Differenz nennt sich Standortgüte und beträgt ca. ±5 /MWh. Das Erlöspotential eines Standortes wird neben den Energieerträgen somit durch die Standortgüte dominiert. Seite 14

16 Standortgüte als dominierende Differenzierungsgröße (II) Für bestimmte Anlagentypen kann man ein Ost-Süd Gefälle ausmachen Quelle: Marktwertatlas Seite 15

17 Effekte der Direktvermarktung Die Vermarktungskosten Erneuerbarer Energien konnten seit der Einführung der Direktvermarktung deutlich gesenkt werden Entwicklung der Vermarktungskosten seit Einführung der Direktvermarktung - 66% -33% Die Einführung der Direktvermarktung hat zu besseren Prognosen und aktiverem Handel geführt. Die EEG-Umlage und somit die Stromverbraucher konnten deutlich entlastet werden. Mittlerweile werden etwa MW aus Windenergie an Land, MW aus PV und MW aus Biomasse direktvermarktet. Von den deutschen Wasserkraftanlagen ist lediglich eine installierte Leistung von 700 MW für die Direktvermarktung angemeldet. Seite 16

18 Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik 1. Förderung von Erneuerbaren Energien Status Quo und Ausblick 2. Gründe der Förderung von Erneuerbaren Energien Motivation und Nutzen 3. Umsetzung der Förderung im EEG EEG-Direktvermarktung als Beispiel 4. Grundlagen des Strommarkts Besonderheiten im Bezug auf EEG-Strom 5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-Stroms Ganzheitliche Betrachtung der Vermarktung Seite 17

19 Ausgestaltung des deutschen Strommarktes Im Strommarkt treten EE an die Stelle von fossilen Rohstoffen zur Energiegewinnung Seite 18

20 Entwicklung des börslichen Spothandels in D/A/LUX Die Anzahl der registrierten Händler und gehandelter Volumina (TWh) nimmt zu Für Direktvermarktung relevante Börsenplätze sind EXAA (Wien) und EPEX Spot (Paris) Deutschland, Österreich und Luxemburg sind eine Gebotszone (Marktgebiet) Darüber hinaus kann an der EPEX Spot in den Marktgebieten FR, CH (Day-Ahead) und UK, FR, NL, NE, CH (Intraday) gehandelt werden Für die Bestimmung des Marktwertes ist der Preis an der EPEX Spot maßgeblich Dieser bildet die Grundlage für Errechnung der Marktprämie und die Abrechnung der Betreiber Zuwachs des Intraday-Volumens beträgt rund 45% nur für Gebotszone D/A/LUX Quelle: BNetzA Seite 19

21 Handelsfristen im börslichen Spotmarkt Der Händler hat die Möglichkeit seine Gebote zeitlich zu streuen, in verschiedene Produkte aufzuteilen und diese auf mehreren Börsenplätzen zu handeln Zeit Lieferzeitpunkt (t0) Day-Ahead-Auktion EXAA Day-Ahead-Auktion EPEX Spot Intraday-Auktion EPEX Spot Intraday-Handel EPEX Spot Bis 10:12 des Vortages Stunden- und Viertelstundenprodukte Mo.- Fr. und nicht an WE und Feiertagen Bis 12:00 des Vortages Stunden- und Blockgebote täglich Bis 15:00 des Vortages Viertelstundengebote täglich Stundenprodukte ab 15:00 des Vortages bis 30 min vor t0 ¼h-Produkte ab 16:00 des Vortages bis 30 min vor t0 Seite 20

22 Ökonomische Grundlagen zur Strompreisbildung Kraftwerke werden anhand ihrer Grenzkosten eingesetzt: Merit-Order-Modell p D Kraftwerkspark muss flexibel sein, um auf Nachfrage- oder Angebotsschocks zu reagieren Angebotskurve verläuft im Grundlastbereich flach, während sie an der Kapazitätsgrenze immer steiler wird MCP S Nachfragekurve verläuft steil und unelastisch Mehr als das, was die Kapazität hergibt, kann nicht kurzfristig angeboten werden Spitzenlastkraftwerke müssen höhere Preise einfordern um zusätzliche Kosten zu decken Atom Steinkohle Braun kohle Gas Öl Markträumungspreis (MCP) ergibt sich aus Angebot und Nachfrage für jede Stunde (1/4- Stunde) q Für jede Stunde (1/4-Stunde) kann die Nachfrageund Angebotskurve anders aussehen MCP ist hochvolatil Seite 21

23 Stundenauktion im Day-Ahead-Markt Die Käufer und Verkäufer bieten in einer blinden Auktion bis sich der MCP einstellt Seite 22

24 Merit-Order-Effekt EE haben einen preisdämpfenden Effekt auf den Börsenpreis p D Grenzkosten von EE sind sehr gering ( Der Wind schickt keine Rechnung ) Zudem wird Strom aus EE bevorzugt ins Netz eingespeist. D.h. EE-Strom findet immer seine Abnehmer MCPalt S Somit verdrängen die EE fossile Kraftwerke aus der Stromerzeugung Merit-Order-Effekt Bereits heute können EE zeitweise einen Großteil des Strombedarfs decken MCPneu EE Atom Steinkohle Braun kohle Gas Öl q Jedoch sind extreme Ausschläge in den Preisen sowohl nach oben (Einspeisung aus EE bleibt aus) als auch nach unten (es kommt zu viel Einspeisung aus EE) möglich Die Anzahl von Stunden mit negativen Preisen steigt, sofern EE unkontrolliert einspeisen. Seite 23

25 Auszug aus Kontraktspezifikationen für Day-Ahead-Auktion D/A Es können sich Preise zwischen -500 und 3000 einstellen Seite 24

26 Im Day-Ahead kostete 2015 der Strom im Durchschnitt 31,60 /MWh Situationen mit negativen Preisen kommen vor allem in windreichen Monaten vor Quelle: Agora Energiewende Seite 25

27 Funktionsweise und Nutzen des Intraday-Markts Der Handel wird maßgeblich vom Wetter und Kraftwerksverfügbarkeit beeinflusst Intraday-Handel dient primär dazu, Fehlmengen oder Überschüsse durch untertätige Handelsaktivitäten so gering wie möglich zu halten Damit sollen Verpflichtungen des Bilanzkreisvertrages erfüllt werden Durch Prognoseänderungen und Kraftwerksausfälle muss der vortägige Fahrplan angepasst werden Der Intraday-Handel hat eine Schlüsselrolle für die Direktvermarktung. Die Erzeuger von EE sollen die Möglichkeit haben kurzfristig zu handeln Je später die Prognose, desto besser die Bilanzkreistreue. Dafür sind die Vorlauffristen mehrfach auf jetzt 30min angepasst worden. Seite 26

28 Intraday-Preisverlauf innerhalb eines Stundenkontrakts Aus der Perspektive des Händlers stellt sich am Intraday-Markt die Frage, zu welchem Zeitpunkt eine offene Position geschlossen werden soll Seite 27

29 Auszug aus Kontraktspezifikationen für Intraday-Handel D Es können sich Preise zwischen -9999,90 und 9999,90 einstellen Seite 28

30 Strommarkt und Windenergievermarktung Vorlesung Wirtschaftspolitik 1. Förderung von Erneuerbaren Energien Status Quo und Ausblick 2. Gründe der Förderung von Erneuerbaren Energien Motivation und Nutzen 3. Umsetzung der Förderung im EEG EEG-Direktvermarktung als Beispiel 4. Grundlagen des Strommarkts Besonderheiten im Bezug auf EEG-Strom 5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-Stroms Ganzheitliche Betrachtung der Vermarktung von Windenergie Seite 29

31 Funktionsweise der operativen Direktvermarktung (I) Die Bündelung verschiedener Erzeuger mittels modernster IT-Technik erlaubt die effiziente Vermarktung des Stroms an den Börsen zu jeder Tageszeit Was bei der Direktvermarktung passiert: Bündelung von verschiedenen Windparks zu einem Virtuellen Kraftwerk und Berechnung von Leistungsprognosen auf der Basis von Wetterdaten 2 Vermarktung der prognostizierten Leistung an den Strombörsen für den Folgetag (Day-Ahead) und kontinuierliches (24/7), innertägiges Nachbessern (Intra- Day) auf Basis aktualisierter Leistungsprognosen unter Berücksichtigung von Live-Daten aus den Windparks 4 3 Fahrplanmanagement: Meldung der Bilanzkreisaktivitäten an die vier Übertragungsnetzbetreiber 5 4 Physische Erfüllung der Börsengeschäfte 5 Ausgleich bei Abweichungen der Leistungsproduktion von den Leistungsprognosen durch Ausgleichsenergie Seite 30

32 Funktionsweise der operativen Direktvermarktung (II) Das Management verschiedener Schnittstellen ist von enormer Bedeutung Day-Ahead-Auktion EXAA Day-Ahead-Auktion EPEX Spot Intraday-Auktion EPEX Spot Intraday-Handel EPEX Spot Seite 31

33 Funktionsweise der operativen Direktvermarktung (III) In stressigen Situationen gilt es Ruhe zu bewahren Day-Ahead-Auktion EXAA Day-Ahead-Auktion EPEX Spot Intraday-Auktion EPEX Spot Intraday-Handel EPEX Spot Seite 32

34 Preisbewegungen am Intraday-Markt Aus der Vielzahl von Preistreibern gilt es die wichtigsten zu identifizieren Im Fokus Prognose-Shift der Erneuerbaren Erzeugung Absolutes Niveau der Konventionellen Erzeugung Regelzone Grenzflüsse bzw. Entwicklung in Nachbarländern Quelle: MKOnline Seite 33

35 Kurzfristige Prognoseabweichungen Aufgrund der Fristigkeiten im Intraday-Markt kann unsere Vermarktung derzeit nicht auf kurzfristige Prognoseabweichung angepasst werden Handlungsoptionen im Kurzfristbereich gesucht! Abschaltungen? Alternativen zur Einspeisung? Power2Heat? Power2Gas? Batteriesysteme? Saldo Seite 34

36 Next step: automatisierter Börsenhandel? Im Handelstool werden neue Strategien für die Marktsituation eingestellt Durch sich ständig ändernde Handels- und Fundamentaldaten ist es unvermeidbar das Handelsportfolio aktiv zu bewirtschaften um der Bilanzkreistreue Rechnung zu tragen Der Händler muss stets ein Auge auf Wetter- und Prognoseänderungen, sowie auf aktuelle Marktentwicklungen haben Theoretisch kann der Händler jeden 15min- und Stundekontrakt neu bewerten und somit bessere Entscheidungen für den Fahrplan seines Portfolios treffen Alternativ kann das auch ein Handelstool übernehmen: Handel nach Algorithmen Durch zunehmend zur Verfügung gestellte Transparenzdaten, können Einschätzungen für Preisrichtungen auf Basis einer automatisierten Marktdatenanalyse erstellt und in Ausführungsmechanismen berücksichtigt werden Somit dient die Automatisierung von Handelsprozessen der temporären Entlastung von Händlern Der Händler füttert jetzt den Algorithmus mit Strategien Seite 35

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Andreas Maier Analyst Energielogistik QUADRA Energy GmbH Peter-Müller-Straße 14 D Düsseldorf T F andreas.maier@quadra-energy.com Seite 36