Ökonomik der Energieeffizienz Flashcards
Effizienz
Effizienz betont die ökonomische Seite des Mitteleinsatzes.
Sie liegt vor, wenn Produktionsfaktoren so eingesetzt sind, dass ein Punkt auf der Transformationskurve erreicht wird.
Optimalität
Optimalität ist gegeben, wenn Präferenz der Nachfrage bestmöglich beident werden:
Grenzrate der Substitution (= Steigung der Indifferenzkurve) muss gleich der Grenzrate der Transformation sein.
Energieeffizienz, politisch normativ ausgedrückt
- Energieumwandlung soll mit möglichst geringen Energieverlusten auskommen
- Energiedienstleistungen sollen, bei gleichem Dienstniveau, möglichst wenig Primärenergie in Anspruch nehmen
Grafik Ökonomie der Energieeffizienz
T0 = Transformationskurve (oder Produktionsmöglichkeitenkurve)
zeigt grafisch alle effizienten Güterkombinationen bei gegebenem Ressourcen-Einsatz.
I1 = nicht erreichbare Indifferenzkurve
I2 = suboptimale Indifferenzkurve
Iopt = bestmögliche Produktion mit höchstmöglichen Nutzen = Optimalität im Punkt P
Energieeffizienz & Energieproduktivität
Energieeffizienz = Energieoutput / Energieinput
Energieproduktivität
= Energieeffizienz auf bestimmten Output
z.B. beheizte Wohnfläche / Energieinput
Diese Effizienzindikatoren dienen u.a. der Beschreibung und Prognose der Energienachfrage.
Entschärfung von Umweltproblemen mit verbesserter Energieeffizienz
Grundsatz:
bei der Energieumwandlung mit möglichst gerinen Verlusten auskommen
Es müssen allerdings auch die Kosten der Vermeidung der Verluste beachtet werden.
Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz
-
Energiemanagement
Substitution von Energie durch Humankapital (Know-How)- z.B. Smart Grid, Systemoptimierung
- z.B. Smart Grid, Systemoptimierung
-
Einsatz von Geräten
Substitution von Energie durch Kapital- z.B. Austausch auf energiesparende Heizungssysteme, Umstieg auf energiesparsamere Autos
Energiesparen
= freiwilliger oder erzwungener Verzicht auf
Energie(-dienstleistungen)
-
erzwungen
fehlende Versorgungssicherheit, Energierationierung (Treibstoffgutscheine, Stromabschaltung, etc.) -
Verteuerung
der Energieträger führt zu (“freiwilliger”) Reduktion der Nachfrage -
Wertewandel
Konsumpräferenzen ändern sich mit Blick auf Umweltproblematik, Klimawandel oder Ressourcenknappheit
Ökonomisches Effizienzpotenzial
= kostenoptimale Bereitstellung von Energiedienstleistungen
Das gesamte ökonomische Effizienzpotenzial besteht aus einzelnen Maßnahmen, welche jeweils Kosten verursachen.
Wichtige Faktoren bei der Entscheidung zu Effizienzverbesserungsmaßnahmen
- Investitionskosten
- jährliche Energieersparnisse
- Nutzungsdauer und Zinssatz
- Energiebezugskosten
Grenzkosten für die eingesparte Energie
= CCE - Cost of Conserved Energy
Aus einer Investition (in Energieeffizienz) ergeben sich Annuitäten (= jährlich zu bezahlende Zinstilgung + Rückzahlung der Investitionsausgaben).
Die Annuitäten in Bezug auf die eingesparte Energie ergeben die (Grenz-)Kosten für die eingesparte Energie.
CCE = (IC + CRF + O&M) / AES
IC = Investment cost CRF = capital recovery factor (Zinszahlung je nach A) O&M = operation & maintenance cost AES = annual energy savings
–> CCE müssen kleiner sein als die Energiebezugskosten, weil sonst die Energieeffizienzmaßnahme mehr kostet als sie einspart.
Betrachtung der Maßnahmen zur Effizienzsteigerung
Da das gesamte ökonomische Effizienzpotenzial aus einzelnen Maßnahmen besteht, welches jeweils Kosten verursacht, müssen zur Effizienzsteigerung die Maßnahmen einzeln betrachtet werden:
Sind die Grenzkosten der eingesparten Energie niedriger als die Grenzkosten des Energiebezugs, dann ist das Projekt wirtschaftlich sinnvoll.
Wechselwirkung zwischen einzelnen Maßnahmen zur Effizienzsteigerung
- Jede Maßnahme reduziert Energiekonsum
–> Kosten verändern sich - Auswirkungen von einzelnen Maßnahmen auf andere müssen betrachtet werden
- Daher iteratives Vorgehen:
mit kostengünstigerer Maßnahme beginnen und dann Grenzkosten der weiteren Maßnahmen neu berechnen.
Gründe, warum theoretisches Effizienzpotenzial nicht ganz realisiert werden kann
- Auswirkungen vorhergegangener Maßnahmen beeinflussen das Potenzial folgender Maßnahmen
- Transaktionskosten von Effizienmaßnahmen (z.B. Planung, nicht geplante technische Probleme, Finanzierungskosten, etc.)
-
Persistence- (Beharrungs-) Effekt:
Maßnahmen werden erst realisiert, wenn bspw. bestehende Maschinen, Fahrzeuge, etc. ersetzt werden müssen, obwohl Effizienzmaßnahmen sogar schon vorher sinnvoll wären. -
Rebound-Effekt:
Aufhebung der Energieeinsparung, weil durch sinkende Kosten im Zuge der Effizienzverbesserung eine Mehrnachfrage nach Energie entsteht.
Warum werden in einer wettbewerbsorientierten Marktwirtschaft teilweise Effizienzpotenziale, die mit Kostenvorteilen verbunden wären, nicht genutzt?
- Irrelevanz von Effizienzmaßnahmen aus individueller Sicht
- Auseinanderfallen der Entscheidungsbefugnisse
- Kurzsichtigkeit der Energiekunden
- Weitere Gründe
(z. B. Kreditbeschränkungen, Investitionshemmung, Energiewirtschaftliche Fragestellung unbekannt, Informationsasymmetrie, etc.)
- Irrelevanz von Effizienzmaßnahmen aus individueller Sicht
- Energiekunden haben meist geringe Kenntnisse über Möglichkeiten, Technologien und Kosten von Energieeffizienzmaßnahmen
- Oftmals fallen erreichbare Kostenvorteile durch Effizienzmaßnahmen aus der Sicht der Einzelnen kaum ins Gewicht - obwohl sie in Summe sehrwohl bedeutend wären.
- Auseinanderfallen der Entscheidungsbefugnisse
- Oft fallen wirtschaftliche Vorteile einer Effizienzmaßnahme nicht demjenigen Akteur zu, der die Kosten übernommen hat
z.B. Mietwohnung:
Vermieter bezahlt für neue Fenster, während der Mieter die Vorteile der eingesparten Kosten zu spüren bekommt -> wenig Anreiz.
* Dieses Problem ist mit marktwirtschaftlichen Instrumenten (Energiepreise, -Steuern) kaum lösbar, sondern nur durch ordnungsrechtliche Eingriffe des Staates (Mindeststandards, Energiesparverordnung, etc.)
- Kurzsichtigkeit der Energiekunden
Während Unternehmen der Energiewirtschaft teilweise sehr langfristige Investitionen tätigen, investieren Endkunden oftmals nur in Effizienzmaßnahmen, wenn Investitionsmehrkosten innerhalb von wenigen Monaten/Jahren zurückfließen.
- Weitere Gründe für fehlende Investitonen in Energieeffizienz
- Kreditbeschränkungen (oder andere Investitionsprioritäten)
- Energiewirtschaftliche Fragestellungen sind für unternehmerische Kunden oftmals relativ unbekannt (gehören nicht zum Kerngeschäft)
- Informationsasymmetrie (Investor kenn nicht die ökonomischen Vorteile)
- Investitionshemmung aufgrund der Erwartung von technologischen Verbesserungen und daher künftig sinkender Kosten (bspw. sinkende Kosten für Photovoltaik/Batterien)
Wachstumsmodelle seit Solow (1956)
Technischer Fortschritt
- Technischer Fortschritt ist die wichtigste Quelle für Wachstum
- technischer Fortschritt sind all jene Wachstumseinflüsse, die nicht dem vergrößerten Einsatz von Arbeit, Kapital und anderen Produktionsfaktoren zuzuschreiben sind.
z.B. Produktionssteigerung durch:
- Markteinführung technischer Verbesserungen
- verbeserte Organisation und Logistik
- höhere Wettberwerbsintensität
Faktoren für Innovationsprozesse
- Voraussetzungen
- Naturgesetze
- Vorhandenes technisches Wissen
- Problemdruck
- Staatliche Regulierung und Anreize
- Probleme
- Umsetzung naturwissenschaftliche-technischer Kenntnisse dauert oft Jahre
- Innovationsprozesse brauchen nicht Druck, sondern auch Kapital für Investitionsmaßnahmen
- Innovationsprozesse sind komplex und Kausalitäten sind oft nicht eindeutig klar
Merkmale Invention
= Erfindung; Ergebnis aus Innovationsprozess
- bei F&E herscht oft hohe Ungewissheit
- F&E hat positive externe Effekte - steigert Wettbewerb und bringt Vorteile für Kunden
- Kostenintesiv und Nachahmer
Patente und staatliche Förderung nötig - Problem der Energiebezogenen Forschung
- Erfolgsfaktoren stammen meist aus inderdisziplinärer Forschung und weniger aus der traditionellen Energieforschung
Probleme von Förderungen
- potenzielle Wettbewerbsverzerrung zwischen Unternehmen
- Fokus auf “erfolglose” Projekte
(z. B. Kernfusion, schneller Brüter)
Diffusion (Verbreitung) von Innovationen
- Economies of Scale
- Lerneffekte
- Lock-in/Lock-out-Phänomen
Economies of Scale
- mit steigender Produktion sinken die Grenzkosten
Problem:
wenn knappe Ressourcen verwendet werden, kann eine Produktionsausweitung zu höheren Kosten führen
Lerneffekte
akkumuliertes Erfahrungswissen vergrößert sich mit zunehmender kumulierter Produktion
–> Kosten und Preise sinken
Lock-in / Lock-out-Phänomen
auch wenn neue Technik besser ist, schafft sie oft nur schwer den Markteintritt
- bereits eingeführte Techniken haben Kostenvorsprung dank Lerneffekte
- Bei Verdrängung der eingeführten Technik muss das damit verbundene Erfahrungswissen abgeschrieben werden
(z. B. Fachwissen über VHS-Rekorder)
Welche ökonomischen Effekte resultieren aus einer Steigerung der Energieeffizienz (in einer Volkswirtschaft)?
- Sinken der Energiepreise
- Einkommens- und Substitutionseffekte
(Einkommen steigt, andere Inputs werden durch Energie substituiert) - Effekte auf den Outputs:
- Rebound-Effekt
- Backfire-Effekt
(Reboung- bzw. Backfire-Effekte sind systemweite Effekte und kompliziert zu quantifizieren)
Rebound-Effekt
Kompensation der Energieeinsparung druch verstärkte Nachfrage augrund niedrigerer Preise (Kosten)
Backfire-Effekt
Reboundeffekt von über 100%, sodass Energieverbrauch durch Effizeinzsteigerung sogar größer wird.
Modell einer kleinen offenen Ökonomie
- Ökonomie produziert Output Q für ein einziges Gut. Für die Produktion wird benötigt:
- fixe Anzahl an natürlichen, lokalen Ressourcen N
- Energie Ep (homogen)
- Energie wird zu 100% zu einem fixen Preis pE importiert (Weltmarktpreis).
- Output Q wird entweder konsumiert oder exportiert.
- Differenz zwischen Output Q und Energieimport Ep ist ein Überschuss S
- Überschuss S wird für Konsum C verwendet
Modell einer kleinen offenen Ökonomie
Grafik 1
Obere Grafik:
- Q = Q (N, Ep)
- S = C = Q -EppE wobei N = Ñ (natürlichen Ressourcen sind fix!)
Ohne Energieinput gibt es keinen Output –> Q (N, 0) = 0
Bei fixen N Inputs kann nur durhch die Energie der Output gesteigert werden, allerdings zu einer abfallenden Rate (sinkender Grenznutzen)
Untere Grafik
- Punkte auf der Transformationskurve ( = Produktionsfunktion Q) sind technisch effizient (ineffizient: unterhalb oder rechts davon)
- Punkt A: maximaler Konsum; Grenzprodukt der Energie ist gleich dem Preis
- -> weitre Einheit würde Profit/Konsum senken
Modell einer kleinen offenen Ökonomie
Nachhaltigkeit mit Sozialer Wohlfahrtsfunktion (SWF)
- aufgrund von Nachhaltigkeit müsste eine Lösung gewählt werden, die von Konsum-/Profitmaximierung abweicht. In der SWF wird Konsum zwar als positive, Energieverbrauch aber als negative Komponente berücksichtigt.
- Es gibt viele konvexe ISO-SWF-Kurven, welche die Kombination aus Energie und Konsum darstellen. Es wird jene gewählt, welche gerade noch die Konsumkurve tangiert.
- SWF beinhaltet:
- minimales Konsumlevel C
- maximalen Energieverbrauch Ep
C > Cmin, 0 < Ep < Epmax
- Nachhaltigkeit könnte durch Steuern erreicht werden, würde aber - wie in der Grafik gezeigt - zu sinkendem Konsum führen –> unbeliebt bei Konsumenten!
Energieproduktivität Π
= durchschnittlicher Output pro Einheit Energieinput.
Π = Q / Ep
Energieproduktivität wird bestimmt durch eine Kombination aus:
- Energieeffizienz
- Verhältnis Energie / Natürliche Ressourcen (N)
Energieeffizienz und Energieproduktivität
- je steiler die gepunktete Linie vom Ursprung zu einem Produktionsniveau, desto höher ist die Energieproduktivität
-
Bewegung von A nach B
Anstieg der Energieproduktivität, aber keine Veränderung bei der Energieeffizien- denn:
bei konstant bleibendem Angebot an anderen Inputs (N), führt eine Steigerung der Energieproduktivität zu einer Reduktion des Outputs
- denn:
Lösung für Nachhaltigkeitsziele
Energieeffizienz steigern
- Energieeffizienz basierend auf technischem Fortschritt
- Eine Verbesserung bei der Energieeffizienz führt zu einer Steigerung des Outputs bei konstantem Energie-Input
- Produktionsfunktion Q verschiebt sich also nach oben
- Energieeffizienzsteigerung im Modell einer kleinen offenen Ökonomie
- Q (N, nEp) wobei n = energiebezogene Effizienzsteigerung
- Es kann ein gegebenes Outputniveau mit demselben Level an nicht-Energieinputs (N), aber mit weniger Energie erreicht werden
- Mit denselben Inputlevels (Energie und N) kann ein höheres Outputniveau erreicht werden
Was passiert mit dem Energieverbrauch, wenn die Energieeffizienz steigt?
- Verschiebung der Transformationskurve nach oben/außen
–> derselbe Output mit weniger Energie - Konsum:
wenn Output bei weniger Energie und unveränderten Preisen konstant bleibt, kann Konsum sogar steigen: z.B. D1 höher als A1 - Nachhaltigkeit ist erreichbar:
Output und der Energieverbrauch müssen zwar reduziert werden, aber der Konsum kann dennoch steigen
–> B2 oberhalb von A1 - Doch sinkt der Energieverbrauch wirklich?
Energieeffizienz- und Verbrauch
- Bei freien Marktmechanismen wird Energieeffizienz zu einem Anstieg des Outputs und des Konsums führen
- Erhöhte Energieeffizienz –> mehr Konsum möglich
- Bei einer “well-behaved”-Produktionsfunktion:
- Anstieg bei der Energieeffizienz senkt Energiepreise
- Es wird mehr Energie als andere Ressourcen für die Produktion verwendet.
-
Rebound-Effekt wird zu einem gewissen Maß eintreten
- möglicher Rebound bis bspw. Punkt D2 –> Energieverbrauch sinkt zwar, aber in einem kleineren Ausmaß als theoretisch möglich
* Backfire-Effekt
* wenn der Konsum maximiert werden soll auf Punkt A<sub>2</sub> --\> Energieverbrauch steigt von E\*<sub>p, 1</sub> auf E\*<sub>p,2</sub> --\> mehr Energieverbrauch als zuvor
Wie könnte man einen Rebound- oder Backfire-Effekt verhindern?
- Regierung kann Energienachfrage durch Steuern und Preise beeinflussen:
- mit passenden Steuern können die Preise für Energie erhöht und die Produktion beeinflusst werden
- Idealfall:
Steuern so wählen, dass der Output konstant bleibt, aber der Energieverbrauch sinkt - Steuer soll nur lenken und Einnahmen wieder verteilt werden
(z.B. in Förderung der Energieeffizienz)
Probleme von Steuern
- Müssten theoretisch kontinuierlich mit Effizienzsteigerungen angehoben werden
- Produzenten haben keine Vorteile aus Effizienzsteigerung
(wenig Anreize für Innovation & Investitionen in Energieeffizienz)
