Das Innovationspotenzial der Erneuerbaren Energien im Spannungsfeld zwischen technologischer Entwicklung, Förderpolitik und Innovationssystem Dr. Mario Ragwitz Fachtagung: Innovationen für Energie und Klimaschutz 13. Oktober 2008 Mario Ragwitz 1
Inhalt Einleitung und Überblick Potenziale für Kostensenkung und Stromerzeugung Förderistrumente für Erneuerbare Energien (EE) Klassifikation Einfluss auf Investitionen und Fördereffizienz Einfluss auf das Innovationssystem Zusammenfassung Mario Ragwitz 2
I. Einführung "Innovation that is the process of finding an economic application for the inventions" Josef A. Schumpeter Zentrale Vorraussetzungen für erfolgreiche Innovationen im Bereich erneuerbarer Energien: Lebenszyklus der Technologie Innovationssystem und Finanzierung Energiepolitische und -wirtschaftliche Rahmenbedingungen Mario Ragwitz 3
Globale Investitionen in neue erneuerbare Energien 2004-2006 80 70 Small-scale projects Asset Finance Mittlere jährliche Wachstumsrate seit 2004: 61% Andere CO2-arme Technologien Globale Investitionen [Mrd. $] 60 50 40 30 20 10 Govt/Corp RD&D Public Markets VC/PE Andere Erneuerbare Wind Solar Biomasse und Biomüll Biotreibstoffe 0 2004 2005 2006 Quelle: New Energy Finance Mario Ragwitz 4
Investitionen und Kostensenkung, Bsp. Windenergie Investitionen in neue Technologien bewirken Kostensenkungen. 12.00 Remuneration [ Cents/kWh] Vergütung 11.00 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 StrEG EEG Starker Anstieg internationaler Rohstoffpreise EEG 2009 5.00 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Jahr Year Reale Vergütung in (2005) Quelle: Klein et al Mario Ragwitz 5
Learning Investment und break-even Punkt 10000 6000 new technology, LR = 0.15 new technology, LR = 0.2 new technology, LR = 0.25 cost target specific cost [ /kw] 1000 learning investment break-even point c ref 100 75 1 10 100 260 1000 2000 10000 cumulative capacity [GW] Sensitivität des Learning Investments und des break-even Punktes gegenüber Veränderungen der Lernrate. (log-log scale, c 0 = 6000 /kw, Kostenziel c ref = 1000 /kw). Quelle: Folz Mario Ragwitz 6
Überblick Lernraten RES-E Überblick über Lernraten von RES-E Technologien aus mehr als 30 Studien/ Quellen. RES-E technology Biomass power plants Geothermal power plants Hydropower plants PV modules Solar thermal power plants Tidal power plants Wave power plants Wind turbines Learning rate LR [%] 5-12.5 5-11 1.4-5 18-26 12-22.5 5-10 10-18 6-9 Quelle: Folz Mario Ragwitz 7
Überblick Lernraten RES-E Bis 2030 realisierbare Potenziale erneuerbarer Stromerzeugungstechnologien Wind offshore Wind onshore Tide & Wave Solar thermal electricity Photovoltaics Achieved potential 2005 Additional long term (2030) potential Hydro small-scale Hydro large-scale Geothermal electricity Biowaste (Solid) Biomass Biogas 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 RES-E - Electricity generation potential [TWh] Quelle: Green-X (Resch et al) Mario Ragwitz 8
Innovationsdynamik bei erneuerbaren Energien überdurchschnittlich 14 12 10 8 6 4 2 0 Welt EU-15 Verhältnis der Patente in 2003/1993 alle Patente Wellen & Gezeiten Photovolt. Solarthermie Wind Biomasse Biotreibstoffe ern. Energien Mario Ragwitz 9
Inhalt Einleitung und Überblick Potenziale für Kostensenkung und Stromerzeugung Förderistrumente für Erneuerbare Energien (EE) Klassifikation Einfluss auf Investitionen und Fördereffizienz Einfluss auf das Innovationssystem Zusammenfassung Mario Ragwitz 10
Instrumente für Erneuerbaren Strom versus Ökostrom Mehr als 95% der Investitionen in erneuerbaren Strom in der EU seit 1990 basierte auf regulativen Förderinstrumenten Freiwillige Zahlungsbereitschaft für Ökostrom mehr als eine Größenordnung geringer als notwendiges Förderniveau Hohes Ambitionsniveau auch in der Zukunft nötig Finanzielle Förderinstrumente werden auch in Zukunft der zentrale Treiber sein Innovative Geschäftsmodelle für Ökostrom bilden eine Ergänzung Mario Ragwitz 11
Förderinstrumente für EE Strom in Europa Einspeisetarife SE FI Quote / TGC IE UK FR NL BE LU CH DK DE CZ AT SI PL SK HU EE LA LT RO Einspeisetarife und Quote / TGC Steuererleichterung / Investitionszuschuss IT BG PT ES GR MT CY 19 Länder der EU - sowie die Schweiz nutzen Einspeisetarife, 6 Länder Quoten mit handelbaren Zertifikaten und 2 Länder Steuererleichterungen Mario Ragwitz 12
Klassifikation wesentlicher Förderinstrumente Regulativ Freiwillig Investitionsbasiert Erzeugungsbasiert Erzeugungsbasiert Investitionsbasiert Direkt Preis-basiert Mengen-basiert Investitionszuschuss Ausschreibung Steuerermäßigung Einspeisetarife Ausschreibung Steuerermäßigung Shareholder Programme Grüne Tarife Quote basierend auf Grünen Zertifikaten TGCs Indirekt Umwelt- Steuern Vgl.: Haas et al Freiwillige Vereinbaru ngen Mario Ragwitz 13
Einspeisetarife versus Quotenmodelle Preis, Kosten p C Preis, Kosten P TGC p C q 0 q 0 q 1 q 2 D" S S' D Erzeugung S D Erzeugung Einspeisetarife: sind meist technologiespezifisch und oft standortspezifisch beinhalten Preisgarantien langfristige werden als feste Tarife oder als Bonus zum Strompreis gewährt Quotensysteme: sind meist technologieneutral und ohne weitere Differenzierungen basieren auf kurzfristigen Preisbildungen am TGCund am Strommarkt Mario Ragwitz 14
Inhalt Einleitung und Überblick Potenziale für Kostensenkung und Stromerzeugung Förderistrumente für Erneuerbare Energien (EE) Klassifikation Einfluss auf Investitionen und Fördereffizienz Einfluss auf das Innovationssystem Zusammenfassung Mario Ragwitz 15
Kriterien für Förderinstrumente aus Sicht der Politik? Zentrale Maßzahlen für die politische Diskussion: 1. Effektivität unverzerrtes (unbiased) Maß für Kapazitätszubau bzw. Investitionen (Kernelement der Erfahrungsberichte der EU 1 ) 2. Annuität der Investition als Indikator für die Fördereffizienz: Minimierung der Transferzahlungen zur Förderung erneuerbarer Energien 1 : vgl. COM(2005)627, COM(2008)19 Mario Ragwitz 16
Effektivitätsindikator versus Annuität für Wind onshore Effektivitätsindikator 20% 15% 10% 5% SE 0% AT ES- Festpreis IE DE FR BE- Flandern IT BE- Wallonien ES- Marktoption 0 1 2 3 4 5 6 7 Annuität [ Cent/kWh] UK Mindestpreissystem Ausschreibung Quotenregelung Einspeisetarif Darstellung für ausgewählte Länder, 2004 Ragwitz (2006) Mario Ragwitz 17
Übergang zwischen verschiedenen Instrumenten ist fließend Bonusmodelle mit Strompreisindex Feste Einspeisesysteme Fixe Bonusmodelle Quotenmodelle mit Mindestvergütung und Preisbändern Reine Quotenmodelle + Geringes Investorenrisiko + Hohe Flexibilität (Standort, Technologienvielfalt) + Erfüllung weiterer Politikziele (z.b. Industriepolitik) + breites Akteursspektrum - Marktkompatibilität + Geringer Informationsbedarf für Regulierung technologieoffen + Wettbewerb zwischen Erzeugern - Hohe Risiken und Unsicherheiten (Preise, Marktentwicklung) - Mitnahmeeffekte - Kaum Anreize für marktfernere Technologien Mario Ragwitz 18
Inhalt Einleitung und Überblick Potenziale für Kostensenkung und Stromerzeugung Förderistrumente für Erneuerbare Energien (EE) Klassifikation Einfluss auf Investitionen (in Technologieportfolio) Einfluss auf das Innovationssystem Zusammenfassung Mario Ragwitz 19
Innovationssystem als Spiegelbild des Förderinstruments Förderinstrument Unternehmerisches Innovationssystem Stabilität und Kontinuität Regulatives Risiko Zukünftige Preissicherheit Teilnahme am Strommarkt Technologiespezifikation Aufbau Herstellermarkt Investitionsintensität Finanzierungsmodelle Akteursstruktur / KMU Innovationsintensität / F&E Mario Ragwitz 20
Innovationssystem im Bereich erneuerbare Energien in D Unternehmen des Öl- & Gassektors Elektrizitätswirtschaft und Projektentwickler Rahmenbedingungen Emissionshandel Raumplanung RWE E.ON WPD Stadtwerke Plambeck Förderinstrumente Energiesteuern Siemens Enercon Q-Cells Industrie Technologieproduzenten Technologieplattformen Forschungsnetzwerke Forschungssystem Angewandte Forschung Grundlagenforschung, Universitäten, Policy System EU (DG RDT, TREN) National Ministries BMWi, BMBF, BMU NGOs, Branchenverbände Infrastruktur Standards and Normen Gesetze Finanzsektor Vgl.: Malerba, Kuhlmann Mario Ragwitz 21
Förderinstrumente und Technologiezyklus Hohe Kostendifferenz Moderate Kostendifferenz Niedrige Kostendifferenz Marktentwicklung Organische Solarzellen Frühe Marktdiffusion /risikoarme Instrumente Einspeisetarife / -bonus Ausschreibungen Biotreibstoffe 2. Generation Wellen, Gezeiten, Strömungen Späte Marktdiffusion Technologie-neutraler Wettbewerb Quoten mit handelbaren Zertifikaten Freiwillige grüne Produkte Wind offshore Solar thermische Wärne Photovoltaik Silizium Geothermie. Strom und Wärme Solarthermische Stromerzeugung Biodiesel von Raps Wind onshore Gesättigte Marktdiffusion Freiwillige grüne Produkte Ethanol von Zuckerrohr Moderne Biomassetechnologien Wasserkraft Traditionelle Biomasse im Wärmesektor Breite Marktdiffusion Zunehmende Marktnähe, Einspeisetarife / -bonus Quoten mit handelbaren technologiedifferenzierten Zertifikaten Forschung & Entwicklung Nischenmärkte Massenmärkte F&E, Demonstrationsprojekte Investitionszuschüsse Forschungszuwendungen Scheitern der Technology möglich Zeit Quelle.: IEA 2008 Frankl et al Mario Ragwitz 22
Schlussfolgerungen Erneuerbare Energietechnologien zeigten eine hohe Innovationsdynamik in der Vergangenheit und besitzen auch in Zukunft ein hohes technologisches Innovationspotenzial Politikinstrumente zur Förderung erneuerbarer Energien sind der der zentrale Treiber für Innovationen, weisen sowohl konzeptionell wie empirisch große Unterschiede insbesondere in Bezug auf Effektivität, Fördereffizienz und technologischer Vielfalt auf, werden sich auch in der Zukunft sehr dynamisch entwickeln Anpassung an den Lebenszyklus der Technologie Ein gut funktionierendes, vernetztes Innovationssystem ist Grundlage für nachhaltigen Erfolg Mario Ragwitz 23
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Dr. Mario Ragwitz Mario.Ragwitz@isi.fraunhofer.de Mario Ragwitz 24