Der Wärmemarkt eine Regelgröße für das fluktuierenden Stromdargebot? Volkswirtschaftliche Perspektiven und Randbedingungen

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1 Der Wärmemarkt eine Regelgröße für das fluktuierenden Stromdargebot? Volkswirtschaftliche Perspektiven und Randbedingungen Wirtschafts- und sozialwissenschaftliche Fakultät CAU Kiel Kiel 1

2 Einleitung Wann ist es ökonomisch sinnvoll, Güter zu lagern/ speichern? Wenn Angebot oder Nachfrage schwanken, und der Wert des gelagerten Gutes morgen größer ist als der Verkauf heute. Die Preisdifferenzen werden bestimmt von den Speicher- oder Lagerhaltungskosten 2

3 Preis Nutzung eines Speichers S F (P) S F (P) P F P F S S (P) S S (P) P S P S D(P)) Q F Q F Q s Q s Menge P F - Marktpreis bei Flaute P S - Marktpreis bei Sturm Q F - gehandelte Menge bei Flaute Q s - gehandelte Menge bei Sturm 3

4 Hätten wir beliebig große Speicher und keine Speicherkosten, wäre der Preis immer gleich: Preis S F (P) S F (P)=S S (P) P F P S =P F S S (P) P S D(P)) Q F Q F = Q s Q s Menge P F - Marktpreis bei Flaute P S - Marktpreis bei Sturm Q F - gehandelte Menge bei Flaute Q s - gehandelte Menge bei Sturm 4

5 Bei Speicherengpassen und Speicherkosten ist die Differenz zwischen Strompreisen bei Flaute und Sturm gerade durch die Speicherkosten gegeben Preis S F (P) S F (P) Kosten der Speicherung pro kwh P F P F P S P S D(P)) S S (P) S S (P) Q F Q F Q s Q s Menge P F - Marktpreis bei Flaute P S - Marktpreis bei Sturm Q F - gehandelte Menge bei Flaute Q s - gehandelte Menge bei Sturm 5

6 EEG und Einspeise-Management (Eins-Man) verschärfen das Problem des Überschussangebots Problem: Anbieter von erneuerbare Energien müssen sich nicht an Marktpreisen orientieren. EEG garantiert Abnahmegarantie zu festen Preisen. Dieses führt zu bestimmten Tageszeiten zu einem Überangebot an Strom und negativen Börsenpreisen. Durch Eins-Man werden zur Zeit ca. 10 Mio. an Kompensation für die Abregelung gezahlt. 6

7 Überschussangebot durch EEG Preis S F (P) Einspeise Tarif S S (P) P F Überangebot P S P S D(P)) Q F Q F Q s Q s Menge P F - Marktpreis bei Flaute P S - Marktpreis bei Sturm Q F - gehandelte Menge bei Flaute Q s - gehandelte Menge bei Sturm 7

8 Speichertechnologien Strom kann auf verschiedene Arten direkt gespeichert werden. Pumpwasserspeicher (Talsperren, oder unterirdisch) Druckluftspeicher Power-to-Gas Power-to-heat 8

9 Indirekte Speicherung durch Umwandlung in Wärme Strom wird in Wärme umgewandelt und dann Wärme direkt genutzt Wärme zurückumgewandelt in Strom Siehe dazu die Beiträge der Kollegen! 9

10 Markt für elektrische Energie Wärmespeicher Preis P F S F (P) S F (P) Preis S F (P) P F S S (P) P F S S (P) S S (P) P S Q F Q F Q s D(P)) Menge P S P S D(P)) Markt für thermische Energie Q F Q s Q s Menge 10

11 Eckpunkte für Wärmerspeicher Technologien Bekannt sind drei Verfahren der Wärmespeicherung: Sensible heat storage: Speicherung von Wärme in Flüssigkeiten (meistens Wasser) in künstlichen Tanks oder natürlichen geologischen Formationen; Kosten laut IRENA: ca Cent / kwh. Latent heat storage, mit Hilfe Aggregatszustandsänderungen (phase change materials); Kosten: Cent / kwh Thermo chemical storage, mit Hilfe umkehrbarer chemischer Prozesse; Kosten: 2-6 -Cent / kwh Bei Elektrizität kommen hinzu: Umwandlungs-, Übertragungs und Systemfixkosten. 11

12 Forschungsfragen Unter welchen Bedingungen ist Umwandlung von überschüssigem Strom in Wärme wirtschaftlich? Welches sind die nächst-besten Alternativen (Opportunitätskosten)? (Stromspeicher!) Welche Allokationsmechanismen zur Verteilung überschüssigen Stroms an Industrie und Haushalte sind möglich? Konsequenzen für Netze und Netzentgelte? 12

13 Forschungsfragen Wie hoch sind die ökonomischen und politischen Risiken für Investitionen in Wärmespeicher, und Power-to-Heat-Umwandlungskosten? Bemerkung: Power-to-heat kann nur eine ultima ratio sein. Denn Strom ist die höherwertige Energieform als Wärme. Sonnenkollektoren konkurrieren mit PV in der Fläche, sind aber zur Wärmeerzeugung wesentlich effizienter! 13

14 Danke! 14 14