04 VL + UE: Management auf Stromerzeugungsmärkten

Question 1

Beschreibe die Wertschöpfungskette von Strom sowie “neue” Marktteilnehmer, die nach der Liberalisierung der Strommärkte entstanden sind.

Answer 1

Primärenergiegewinnung (nur fossile Energieträger) + Standorterschließung (Wettbewerb)

Erzeugung (Wettbewerb)
- Erzeuger (konventionell und EE)

Handel (Wettbewerb)
- Stromhändler, Broker, Direktvermarkter, Aggregatoren (Großhandel)

Transport (Monopol + Regulierung)
- Übertragungsnetzbetreiber

Verteilung (Monopol + Regulierung)
- Verteilnetzbetreiber

Vertrieb/Verbrauch (Wettbewerb)
- Stromvertriebe, vertriebsorientierte Händler, Energiedienstleister, Serviceanbieter

Question 2

Wie haben sich die Geschäftsmodelle der Marktteilnehmer entlang der Wertschöpfungskette von Strom durch die Liberalisierung des Strommarktes verändert?

Answer 2

Vor der Liberalisierung
- Zum Teil stark vertikal integrierte Unternehmen

Nach der Liberalisierung
- Deutlich weniger vertikale Integration

Question 3

Wertschöpfungskette Strom - Marktteilnehmer

Worum geht es?

Dies sind große, ehemals vertikal-integrierte Stromerzeuger, Verbundunternehmen mit eigenem Kraftwerkspark (Stadtwerke), unabhängige Stromerzeuger (Independent Power Producers “IPP”) und Kleinproduzenten. Sie produzieren und liefern Strom an Händler und Großkunden.

Answer 3

Erzeuger

Question 4

Wertschöpfungskette Strom - Marktteilnehmer

Worum geht es?

• Handelsabteilungen von Erzeugungsunternehmen (Trader) oder beauftragte Vermarktungsunternehmen (Broker) (Hauptaufgabe: Vermarktung von Erzeugungsmengen)
• Portfoliomanager der Vertriebe, die Stromhandelsgeschäfte im Auftrag ihrer Kunden abwickeln (Hauptaufgabe: Beschaffung von benötigten Strommengen)
• Brancheninterne und -fremde Broker und Trader (Intermediäre im Handel)

Answer 4

Händler

Question 5

Wertschöpfungskette Strom - Marktteilnehmer

Worum geht es?

Im liberalisierten Markt sind Strom und Erdgas zur Handelsware geworden und werden, ähnlich wie Wertpapiere und andere Commodities, auch an Energiebörsen gehandelt. Aufgabe der Energiebörse ist es, einen finanziell, rechtlich und technisch sicheren Marktplatz für alle zugelassenen Handelsteilnehmer bereitzustellen.

Answer 5

Energiebörse

Question 6

Wie heißt Deutschlands etablierteste Energiebörse, wo vor allem Strom und Gas gehandelt werden?

Answer 6

European Energy Exchange AG (EEX)“ mit Sitz in Leipzig

Question 7

Wertschöpfungskette Strom - Marktteilnehmer

Worum geht es?

• 4 “…”, welche die Höchstspannungsnetze mit Spannungen von “…” betreiben und über Netzkuppelleitungen zum deutschen Verbundnetz zusammengeschlossen sind. Sie sind zuständig für die Spannungs- und die Frequenzhaltung, den Versorgungswiederaufbau (Systemdienstleistungen) und den Ausgleich von Fahrplanabweichungen in ihrer Regelzone.
• “…” betreiben die Netze “…” und versorgen die an ihrem Netz angeschlossenen Endkunden bzw. Weiterverteiler mit Strom. Sie sind jedoch nur für den Netzbetrieb zuständig und dürfen keinerlei Stromlieferanten- oder Händlerfunktionen ausüben.

Answer 7

Netzbetreiber

“Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB)”

“380 kV und 220 kV”

“Verteilnetzbetreiber (VNB)”

” von 110 kV abwärts”

Question 8

Wertschöpfungskette Strom - Marktteilnehmer

Worum geht es?

Sie können Kraftwerksbetreiber oder Händler sein, die Strom in eigener Regie kaufen und verkaufen. “…” sind gegenüber den Übertragungsnetzbetreibern bilanzkreisverantwortlich, d.h. sie müssen u.a. Fahrpläne für ihre Entnahme und Einspeisestellen im 1⁄4-Stundentakt an den Bilanzkoordinator der entsprechenden Regelzone liefern.

Answer 8

“Lieferanten”

Question 9

Wertschöpfungskette Strom - Marktteilnehmer

Worum geht es?

• Standardlastprofilkunden: kleinere Haushalts- und Gewerbekunden (Verbräuche < 100.000 kWh/a)
• Leistungsgemessene Kunden: Großkunden mit viertelstündlicher Erfassung von Leistungsmittelwerten (vergleichbar mit den Sondervertragskunden im Monopolmarkt)

Answer 9

Kunden

Question 10

Wann hat der Atomausstieg in Deutschland begonnen?

Wann ist Deutschland endgültig aus der Kernenergie ausgestiegen?

Answer 10

In 2011 nach der Atomkatastrophe in Fukushima wurden acht Anlagen in Deutschland abgeschaltet.

Endgültige Abschaltung der verbliebenen Anlagen zum 15. April 2023.

Question 11

Wie konzentriert ist der Stromerzeugungsmarkt?

Answer 11

CR4 und CR5 ~70 % in den letzten Jahren

(CR: Concentration ratio)

Question 12

Welche Energie- und Klimapolititischen Zielen/Maßnahmen haben die größten Auswirkungen auf den Strommarkt?

Answer 12

• Treibhausgasneutralität bis 2045
• Min. 80% EE bei der Stromerzeugung bis 2030
• Kernenergieausstieg bis 2023
• Kohleausstieg bis 2038

Question 13

Welche Auswirkungen haben die wichtigsten Energie- und Klimapolititischen Zielen/Maßnahmen auf den Strommarkt?

Answer 13

• Höherer Anteil EE
• Dezentrale Erzeugung
• Stärkerer Wettbewerb
• Höhere Kraftwerksflexibilität
• Raum für neue
  Geschäftsmodelle

Question 14

Beschreibe den Aufbau der Märkte für Stromerzeugung und -verbrauch.

–> Großhandel

Answer 14

Großhandel
(für große Mengen)

A) Strombörse
- Spotmarkt (physisch)
* Day-ahead
* Infraday
- Terminmarkt (finanziell)
* Future
* Option

B) OTC-Handel (over the counter-Handel) (bilateral!!)
- Spotmarkt (physisch)
* Day-ahead
* Infraday
- Terminmarkt (physisch)
* Forward
* Option
- Vollversorgung nach Fahrplan (physisch)

• Spotmarkt: Erfüllung <= 2 Tagen
• Terminmarkt: Erfüllung > 2 Tagen
• Stromfutures mit unterschiedlichen Fälligkeiten: Jahre, Quartale, Monate, Wochen, Wochenenden, Tage; (- Forwards: Äquivalent für Futures im außerbörslichen Handel
• Optionen auf Stromfutures: handelbar, werden aber in der Praxis nicht gehandelt)

Question 15

Beschreibe den Aufbau der Märkte für Stromerzeugung und -verbrauch.

–> Einzelhandel (Vertrieb)

Answer 15

Einzelhandel (Vertrieb)
(für kleinere Mengen)

A) Sonderverträge
–> Großkunden (Bsp. Glas-, Zement-Produzent)
–> Individuelle Vertragsgestaltung
–> Leistungsmessung

B) Standardverträge
(Verträge für Standardlastprofile)
–> Haushalte, Gewerbe
–> Keine Leistungsmessung, Standardlastprofil wird angenommen

Question 16

Was bedeutet Dispatch?

Was bedeutet Redispatch?

Beschreibe den Aufbau des Markts/Betriebs für Redispatch (institutionell).

Answer 16

Dispatch
- Einsatzplanung von KW
- Wird von den Bilanzkreisverantwortlichen an den Bilanzkreiskoordinator (ÜNB) gemeldet
- Revisionsplannung (langfristig), Tageseinsatzplannung (kurzfristig)

Redispatch
- Kurzfristige Änderung der Einsatzplanung aufgrund von Engpässen im Netz
(- Eingriffe in die Erzeugungsleistung von Kraftwerken, um Leitungsabschnitte vor einer Überlastung zu schützen)

Markt/Betrieb
- ÜNB und KW-betreiber einigen sich welche Kapazitäten zum Ausgleich des Netzes vorgehalten werden
- Betrieb: Kostenbasierte Vergütung
- Eher Betrieb als Markt, kann auch als Markt ausgestaltet werden: Betreiber bieten Kapazitäten an

Question 17

Was ist Regelleistung?

Was ist Regelenergie?

Beschreibe die Bereitstellung von Regelleistung.

Beschreibe den Aufbau des Regelleistungs-/Regelenergiemarkts.

Answer 17

Regelleistung
- Wird vorgehalten um die Stabilität des Netzbetriebs zu gewährleisten (Frequenz = konst.)
- Nachfrage und Angebot nach/von Strom müssen zu jeder Zeit ausgeglichen sein
- Positive RL: Erhöhung Erzeugungsleistung / Absenkung Verbrauchsleistung
Negative RL: Absenkung Erzeugungsleistung / Erhöhung Verbrauchsleistung

Regelenergie
- Kurzfristig und physisch vom Übertragungsnetzbetreiber eingesetzte Regelleistung
- Pos. Regelenergie: Erhöhung Erzeugung / Absenkung Verbrauch
- Neg. Regelenergie: Absenkung Erzeugung / Erhöhung Verbrauch

Bereitstellung von Regelleistung (Regelenergiemarkt)

Regelzone:
EE + Konv. Kraftwerke + Händler + große Verbraucher
–> Bieten Regelleistung oder bieten die Nutzung von Regelleistung (pos./neg. Regelleistung)
<– Vergütung f. Bereitstellung u./o. Nutzung von Regelleistung

Regelleistungs-/Regelenergiemärkte

Primärregelung
- Bereitstellung durch alle ÜNB
- Aktivierung innerhalb von 30 Sekunden
- Abzudeckender Zeitraum pro Störung: 0 < t < 15 min

Sekundärregelung
- Bereitstellung durch den ÜNB der Regelzone
- Vollständige Aktivierung innerhalb von max. 5 min

Tertiärregelung/Minutenreserve
- Bereitstellung durch den ÜNB der Regelzone
- Vollständige Aktivierung von max. 15 Minuten
- Abzudeckender Zeitraum pro Störung t > 15 min bis 4 Viertelstunden bzw. bis zu mehreren Stunden bei mehreren Störungen

Question 18

Beschreibe den Aufbau des Regelenergiemarkt.

Answer 18

Regelenergiemarkt

Primärregelung
- Bereitstellung durch alle ÜNB in ENTSO-E
- Aktivierung innerhalb von 30 Sekunden
- Abzudeckender Zeitraum pro Störung: 0 < t < 15 min

Sekundärregelung
- Bereitstellung durch den ÜNB der Regelzone
- Vollständige Aktivierung innerhalb von max. 5 min

Tertiärregelung/Minutenreserve
- Bereitstellung durch den ÜNB der Regelzone
- Vollständige Aktivierung innerhalb von max. 15 Minuten
- Abzudeckender Zeitraum pro Störung t > 15 min (bis 4 Viertelstunden bzw. bis zu mehreren Stunden bei mehreren Störungen)

Question 19

Was beschreibt Adequacy?

Was bedeutet Security?

Answer 19

Beides bezieht sich grundsätzlich auf die Erzeugungs- und Netzkapazität. Adequacy bezieht sich allerdings deutlich mehr auf die Erzeugungskapazität und Security mehr auf die Netzkapazität.

Adequacy
- Versorgungssicherheit in der Kapazitätsplanung
- Vorbehaltung ausreichender Kapazitäten zur Nachfragedeckung

Security
- Versorgungssicherheit im Einsatz
- Einsatz von Kapazitäten zur Nachfragedeckung

Question 20

Nenne und beschreibe Einflussfaktoren auf die Entscheidungen der Stromerzeuger.

Answer 20

Langfristige Entscheidungen – Strategie
- Kraftwerksinvestitionen, Stromgestehungskosten
- Energieträgerportfolio

Kurzfristige Faktoren – Angebot und Nachfrage
- Status des Kraftwerksparks (Revisionen etc.)
- Wetterprognosen
- Speicherstände
- Marktverhalten und Spekulation von Wettbewerbern

Preise und Kosten
- Energieträgerpreise
- CO2-Preise
- Grenzkosten der Erzeugung - Wechselkurse

Rahmenbedingungen
- Atomausstieg
- EE-Ausschreibungen

Question 21

Beschreibe die traditionelle langfristige Kraftwerksplanung.

Answer 21

• Optimale Zusammensetzung des konventionellen Kraftwerksparks (Screening-Curve)
• Zeichne spez. Gesamtkosten über h/a
• Zeichne Jahresdauerlinie über h/a

Question 22

Um welche Kennzahlen geht es?

• Investitionsentscheidung nach “…”
• Die “…” sind wesentliches Kriterium für die langfristige Wirtschaftlichkeit.
• Die “…” sind wesentliches Kriterium für den Kraftwerkseinsatz und sind maßgebend für die erzielbaren Preise auf dem Strommarkt.

Answer 22

“LCOE”

“Grenzkosten”

Question 23

Was beschreiben Stromgestehungskosten/LCOE?

Gib die Formel für die LCOE wider.

Answer 23

Stromgestehungskosten (LCOE: Levelized Cost of Electricity)
- Die durchschnittlichen LCOE entsprechen dem Strompreis bei dem der Kapitalwert der Kraftwerksinvestition 0 ist.
- Sie sind der Barwert aller Ausgaben bzw. Kosten, die bei der Stromerzeugung anfallen, bezogen auf eine produzierte Einheit (kWh bzw. MWh).
- Stromgestehungskosten sind entscheidend, wenn es um die Investitionsentscheidung geht

Formel LCOE: vgl. Folie 31

Modifizierte Formel für die LCOE bei konstanten Ausgaben und Erzeugungsmengen: vgl. Folie 32

Question 24

Beschreibe wie sich der Strompreis an Strombörsen bildet und gehe dabei auf das Merit-Order-Modell ein.

Veranschauliche das Merit Order-Modell grafisch.

Answer 24

Merit-Order-Modell
- Modell zur Beschreibung des Preisbildungsmechanismus am Day ahead Markt
- Kraftwerke bieten für jede Stunde zu ihren jeweiligen kurzfristigen Grenzkosten.
- Die Gebote werden nach aufsteigenden Grenzkosten sortiert.
- Preisbildung im Schnittpunkt mit Nachfragekurve in Einheitspreisauktion (uniform pricing).
- Annahme: Kurzfristig konstante Nachfrage
- Grenzkraftwerk setzt mit seinen Grenzkosten den Preis. Alle Kraftwerke mit geringeren Grenzkosten kommen zum Zuge und erwirtschaften Deckungsbeiträge.

• Bei der Merit Order handelt es sich um ein(!) mögliches Beschreibungsmodell eines funktionierenden Strommarkts.
• Die Merit-Order versucht also zu erklären, wie die Preisbildung auf dem Strommarkt funktioniert; sie ist kein „Gesetz“, das den Kraftwerkseinsatz koordiniert.

Veranschaulichung
- Vgl. Folie 42

Question 25

Was wird an der Merit-Order als Beschreibungsmodell des Strommarktes kritisiert?

Answer 25

Kritik am Merit-Order-Modell

• Die langfristige Entwicklung von Strompreisen wird durch das Merit-Order-Modell nicht vollständig abgebildet
• Dafür müssten Einsatz-, Zubau- und Stilllegungsentscheidungen der Anlagenbetreiber sowie Fixkosten berücksichtigt werden
  (- Kraftwerksbetreiber investieren nicht in Kraftwerke, wenn mit dem Stromverkauf nur die Grenzkosten gedeckt werden könnten.)
  (- Die Investitions- und Rückbaukosten von Atomkraftwerken bilden sich im Merit Order-Modell nicht korrekt ab – ebenso wenig wie die tatsächlichen Gesamtkosten der Erneuerbaren Energien.)
  (- Das Merit-Order-Modell beschreibt in seiner Grundform kein strategisches Gebotsverhalten und Aufschläge auf die Grenzkosten (Markups), die zu Abweichungen von den kurzfristigen Grenzkosten in der Realität führen.)

Question 26

Gib die Reihenfolge der Stromgestehungskosten sowie der Grenzkosten von den unterschiedlichen KW-Technologien wider.

Gib eine grobe Einschätzung der Zahlenwerte an.

Answer 26

Liste gilt nur ungefähr durchschnittlich, einzelne Anlagen können davon deutlich abweichen!

Stromgestehungskosten, LCOE
1. PV (~ 7,05 ct/kWh)
2. Wind Onshore
3. Wind Offshore
4. Erdgas
5. Wasserkraft
6. Biomasse
7. Braunkohle
8. Steinkohle
9. Atomkraft (~ 15,2 ct/kWh)

Grenzkosten
1. PV / Wind (~0 ct/kWh)
2. Wasser
3. Kernenergie
4. Braunkohle
5. Steinkohle
6. Gas (~ 7 ct/kWh)
7. Öl

Question 27

Erkläre den Merit-Order-Effekt.

Was ist daran problematisch?

Warum werden EE trotzdem selbst in einem Strommix aus 100% EE zeitweise noch Gewinne am Spotmarkt erwirtschaften können?

Answer 27

Erhöhung der Einspeisung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien
–> Die annähernd grenzkostenfreie Erzeugung aus Windenergie (und Photovoltaik) erhöht sich
–> Die Merit-Order-Kurve verschiebt sich nach rechts, während die Nachfrage konstant bleibt
–> Im Ergebnis stellt sich ein geringerer Preis ein

Was ist daran problematisch?
- Durch diesen preissenkenden Effekt kannibalisieren EE ihre eigenen Vermarktungserlöse.

Warum werden EE trotzdem selbst in einem Strommix aus 100% EE zeitweise noch Gewinne am Spotmarkt erwirtschaften können?
- H2 Rückverstromungs-KW werden um Ausgleich der Volatilität der EE benötigt, da H2 in absehbarer Zukunft noch sehr teuer sein wird, werden diese KW dann zeitweise den market clearing price (= marginal costs echt größer echt größer 0) setzen und damit große Gewinnmargen für EE-Betreiber ermöglichen

Question 28

Was versteht man unter dem Dark Spread und dem Clean Dark Spread?

Answer 28

Dark Spread
- Er zeigt die Rohmarge für Kohlekraftwerke an
– Er wird bestimmt durch: Differenz aus Elektrizitätspreis und Kohlepreis durch den Wirkungsgrad des Kraftwerks

Clean Dark Spread
- Hier werden des Weiteren die Kosten für die CO2-Emissionen entsprechend der Emissionsintensität von Kohle und Preis der CO2-Zertifikate berücksichtigt.

Question 29

Was versteht man unter dem Spark Spread und dem Clean Spark Spread?

Answer 29

Spark Spread
- Er zeigt die Rohmarge für Gaskraftwerke an
– Wird bestimmt durch: Differenz aus Elektrizitätspreis und Gaspreis durch den Wirkungsgrad des Kraftwerks
(- Er stellt einen energiemengenbasierten Indikator für das Verhältnis von Gas und Strompreis
wieder)

Clean Spark Spread
- Hier werden des Weiteren die Kosten für die CO2-Emissionen entsprechend der Emissionsintensität von Gas und Preis der CO2-Zertifikate berücksichtigt.

Question 30

Wahr oder falsch?

Der durchschnittliche Clean Dark Spread und der durchschnittliche Clean Spark Spread sind in Deutschland immer wieder negativ. Zuletzt sind sie im positiven Bereich stark durch die europäische Energiekrise angestiegen.

Answer 30

Wahr!

vgl. Folie 51-52

Question 31

„Missing Money“ – Entwicklung der Deckungsbeiträge auf die Fixkosten für Neubaukraftwerke

Stromerzeugermargen (Deckungsbeiträge auf die Fixkosten = Differenz der durch den Anlagenbetrieb erzielten Stromerlöse und der Betriebskosten für Brennstoffe und Emissionsberechtigungen) sind seit 2008 für alle drei Kraftwerkstypen (Steinkohle-, GuD- und Gasturbinen-KW) stetig “…”.

Ausnahme: Energiekrise ausgelöst durch Russischen Angriffskrieg (ab Feb. 2022)

Answer 31

“gesunken”

vgl. Folie 55-65

Question 32

Stilllegung? – Entwicklung der Deckungsbeiträge auf die Fixkosten für Bestandskraftwerke

Seit Anfang 2010 hat sich die Margensituation auch für Bestandskraftwerke (Steinkohle-, GuD- und Gasturbinen-KW) “…”. Bei Kraftwerken, die ihre fixen Betriebskosten nicht decken, ist “…”.

Answer 32

“verschlechtert”

“die Stilllegung zu überprüfen.”

Question 33

Wie funktioniert ein Energy-Only-Market?

Gib die Diskussion um den Energy-Only-Markt (EOM) wider.

Answer 33

Funktionsweise
- Ein EOM vergütet nur den tatsächlich erzeugten Strom. Kaufen und verkaufen lassen sich also ausschließlich erzeugte Megawattstunden (MWh) an Strom.
- Es gibt also keine direkte Vergütung für vorgehaltene Leistung mehr.

Vorteile des EOM
- Funktioniert nach marktwirtschaftlichem Prinzip von Angebot und Nachfrage
- Dies macht den Markt effizient, baut Überkapazitäten ab und fördert Flexibilität bei der Stromerzeugung – bei Bedarfsschwankungen passt sich die Stromerzeugung dem Stromverbrauch an

Nachteile
- Kritiker des Energy-Only-Markts sehen die ausreichende Bereitstellung von gesicherter Kapazität als problematisch an: Keine Investoren für den Bau von Spitzenlastanlagen (Missing Money Problem)

Antwort auf Kritik
- Argumentation hinsichtlich des Missing-Money-Problems ist aus der Perspektive des alten Energiemarktes gedacht. Dieser setzt zur Sicherstellung von Spitzenlastkapazitäten auf kostenintensive Großkraftwerke.
- Leichter und schneller lassen sich Investitionen in eine dezentrale Infrastruktur zur Bereitstellung von gesicherter Kapazität aus vielen kleinen Anlagen herstellen
(- Chancen des gesamteuropäischen Strommarktes bleiben bei nationalem Kapazitätsmarkt ungenutzt)

Question 34

Worum geht es bei der Diskussion um Kapazitätsmechanismen?

Answer 34

• Verschiedene Kapazitätsmechanismen waren in der Diskussion, um Einnahmen für die konventionelle Erzeugung zu generieren
• „Ein Kapazitätsmechanismus […] bezeichnet im allgemeinen eine bestimmte Art der finanziellen Unterstützung von Kapazität auf dem Stromerzeugungsmarkt“
• Hintergrund: Es werden regionale bzw. temporäre Engpässe bei der Elektrizitätsversorgung befürchtet
• Ziel: Investitionsanreize schaffen, die derzeit durch den Markt nicht gewährleistet sind

In Deutschland diskutierte Ansätze
- Strategische Reserve
- Umfassender Kapazitätsmarkt
- Fokussierter Kapazitätsmarkt
- Kapazitätssicherung durch Privatisierung der Versorgungssicherheit (Kapazitätsbörse)