Dr. rer.pol. Dominik Möst
Zur Wettbewerbsfähigkeit der Wasserkraft in liberalisierten Elektrizitätsmärkten - Eine modellgestützte Analyse dargestellt am Beispiel des schweizerischen Energieversorgungssystems

Die Liberalisierung und die damit einhergehende Inter¬nationalisierung der europäischen Energiemärkte führen zu einer grund¬legenden Veränderung der bestehenden Marktstrukturen sowie des relevanten Wett¬bewerbs¬rahmens in der Energiewirtschaft. Als Konsequenz der neuen Rahmen- und Markt¬bedingungen werden branchenweit sich schnell amortisierende Kraftwerksprojekte favorisiert. Grobe Abschätzungen haben ergeben, dass die Wirtschaft¬lichkeit bei Erneuerungen und Neu¬konzessionierungen von Wasserkraftanlagen aufgrund von strengeren Umweltauf¬lagen und der hohen Kapitalintensität nicht zwangsläufig gegeben ist. Im Falle von Wasserkraftwerken zählen insbesondere die zukünftigen Elektrizitätspreise, die wiederum stark von der zukünftigen Zusammensetzung und Entwicklung des europäischen Kraftwerksparks abhängen, zu den wichtigsten Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit der Erneuerungs- und Ausbau¬vorhaben. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung einer Methodik zur quanti¬tativen Analyse der langfristigen Wettbewerbsfähigkeit der Wasserkraft im liberalisierten europäi¬schen Elektrizitätsmarkt und deren exemplarische Anwendung auf das schweizerische Energie¬versorgungs¬system. Der methodische Ansatz des Modells basiert auf einer mehr¬periodigen, gemischt-ganzzahligen linearen Optimierung. Zielfunktion ist die Mini¬mierung aller auf das Basisjahr diskontierten entscheidungsrelevanten Systemaus¬gaben. Technische, ökonomische und ökologische Restriktionen dienen der problemadäquaten Erfassung wesentlicher system¬technischer Charakteristika des realen Energie¬versorgungs¬systems. Mit der in dieser Arbeit weiterentwickelten Methodik können insbesondere Wasserkraftanlagen und -kaskaden detailliert im Rahmen einer systemtechnischen Abbildung des Versorgungssystems berück¬sichtigt werden, um Aussagen zur langfristigen Wettbewerbsfähigkeit der Wasserkraftwerke ableiten zu können. In der Modellanwendung wird hierfür der schweizerische Kraftwerkspark mit einer aufwendig erhobenen Datenbasis detailliert, d.h. auf Anlagenebene, abgebildet. Aufgrund der Inter¬nationalisierung der europäischen Energie¬märkte und der zunehmend multiregional geprägten Markt¬struktur werden relevante europäische Anrainerstaaten (Deutschland, Frankreich, Italien, Österreich, Belgien, Niederlande, Luxemburg, Slowenien) mitbetrachtet, um Aus¬wirkungen der interregio¬nalen Strom¬austausch¬optionen adäquat zu berücksichtigen. Eine wesentliche Besonderheit des in dieser Arbeit entwickelten Modells liegt darin, dass zusammenhängende Wasserkraftwerke, so genannte Kraftwerkskaskaden, abgebildet werden und somit Restriktionen für den Kraftwerksbetrieb, die aus den hydrologischen Verknüpfungen resultieren, mitberücksichtigt werden. In dem Modellansatz werden weiter intertemporäre Wechselwirkungen zwischen Investitions- und Produktionsentscheidungen einbezogen, d.h. neben der Systemausbauplanung wird auch die Anlageneinsatzplanung endogen bestimmt. Die Modellergebnisse zur Anlageneinlastung von Wasserkraftwerken stimmen gut mit der typischen Anlageneinlastung in der Realität überein. Damit liefert die vorlie¬gende Arbeit eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Erneuerung und den Aus- und Rückbau von Wasserkraftwerken in der Schweiz. Des Weiteren stellt die entwickelte Methodik Preisinformationen für Elektrizität in einem langfristigen Betrachtungshorizont bereit. Die modellgestützte Analyse zeigt, dass Erneuerungen bzw. Verlängerungen der Konzessionen aus betriebs¬wirt¬schaftlicher Sicht nicht generell unter allen Rahmenbedingungen in den verschiedenen Szena¬rien realisiert werden. Insbesondere bei Laufwasserkraftwerken werden im Referenzfall nur ca. 50% der Konzessionen verlängert, während bei Pumpspeicher- und Speicherkraftwerken nahezu alle anstehenden Konzessionsverlängerungen realisiert werden. Im Rahmen von Szenario- und Sensitivitätsanalysen werden die Auswirkungen unterschiedlicher Entwicklungen von unsicheren Parametern auf die Modellergebnisse analysiert. Die Arbeit entstand am Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) der Uni¬ver¬sität Karlsruhe (TH) und wurde von Herrn Prof. Dr. rer. nat. O. Rentz betreut.

Preisgeld: 4.000 € für Dr. rer.pol. Dominik Möst – Dissertation