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Strommarkt: elektrischer Strom. Besonderheiten von Nachfrage und Angebot

Bedingungen der Preisbildung, Spitzenlastproblematik und Netzproblematik

von Michael Hengesbach (Autor) Andreas Hassa (Autor)

Seminararbeit 2008 37 Seiten

VWL - Umweltökonomie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Angebot und Nachfrage von Strom
1.1 Entwicklung auf dem weltweiten Strommarkt
1.2 Stromangebot und Stromerzeugungsstruktur
1.3 Stromerzeugung in Deutschland für das Jahr 2006
1.4 Stromnachfrage
1.5 Stromverbrauch in Deutschland
1.6 Speicherung von Elektrizität
1.7 Konsumentenrente auf dem Elektrizitätsmarkt
1.8 Stromhandel

2 Bildung der Strompreise
2.1 Bildung des Großhandelspreises an der EEX
2.1.1 Die Produkte der EEX: Spotkontrakte auf Strom
2.1.2 Preisermittlung für Stunden- und Blockgebote
2.1.3 Preisermittlung bei Auktionen für limitierte und
unlimitierte Aufträge
2.2 Bildung des Strompreises für Haushaltskunden
2.2.1 Großhandelspreise
2.2.2 Netzentgelte
2.2.3 Steuern
2.2.4 Gesamtstrompreis für Haushaltskunden
2.3 Ist der Großhandelspreis ein Wettbewerbspreis?
2.3.1 Modell des vollkommenen Wettbewerbmarkts
2.3.1.1 Preisnehmerverhalten
2.3.1.2 Freier Marktein- und –austritt
2.3.2 Spieltheoretischer Ansatz
2.4 Ausübung von Marktmacht?
2.4.1 Berechnung der Marktpreis-Grenzkosten-Differenz
2.4.2 Exakte Bestimmung der (kurzfristigen) Grenzkosten
2.4.3 Sonderproblem der Spitzenlast
2.5 Ergebnisse des Kapitels

3 Netzproblematik
3.1 Das Übertragungsnetz in Deutschland
3.2 Monopolstellung und optimale Netznutzungsentgelte
3.3 Anreizregulierung
3.4 Unbundling

4 Spitzenlastproblematik
4.1 Spitzenlastausgleich im Stromverbund
4.2 Überangebot durch EEG

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Erwarteter Zuwachs der Stromerzeugung

Abbildung 2: Nachfrageschwankungen an typischen Wochentagen

Abbildung 3: Saisonale Nachfrageschwankungen der Stromnachfrage

Abbildung 4: Preise und Handelsvolumen

Abbildung 5: Preisbildung am EEX Spotmarkt

Abbildung 6: Zusammensetzung des Strompreises für Haushaltskunden

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Angebot und Nachfrage von Strom

Dieser Teil der Arbeit befasst sich mit den Besonderheiten des Stromangebots und der Stromnachfrage. Aufgrund der Tatsache, dass Strom nicht unmittelbar gespeichert werden kann und trotzdem eine Versorgungssicherheit gewährleistet werden muss bestehen seitens des Stromangebots zu bewerkstelligende Probleme, wie es sie in anderen Wirtschaftssektoren nicht gibt. Zunächst folgt eine Einschätzung der Entwicklung auf dem weltweiten Stromerzeugungsmarkt, bevor im zweiten Schritt die Seite des Stromangebots näher betrachtet wird. Der Schwerpunkt hierbei liegt auf der Stromerzeugungsstruktur. Im Anschluss werden die Besonderheiten der Stromnachfrage, speziell tageszeitliche und saisonale Schwankungen, untersucht. Abgerundet wird dieses Themengebiet mit einer Darstellung, welche die teilweise sehr hohen Konsumentenrenten am Strommarkt erklärt, bevor letztendlich der Stromhandel an der Strombörse EEX in Leipzig vorgestellt wird.

1.1 Entwicklung auf dem weltweiten Strommarkt

Die Weltbevölkerung nimmt pro Jahr um 78 Millionen Menschen zu. Die Zahl der Menschen hat sich seit 1960 bis heute verdoppelt. Gegenwärtig hat etwa ein Viertel der Weltbevölkerung von 6,5 Mrd. Menschen noch keinen Zugang zu Elektrizität. Daher wird der Stromverbrauch rascher anwachsen als alle anderen Arten des Energieverbrauchs in der Welt. Bis zum Jahr 2030 wird fast eine Verdoppelung des Stromverbrauchs von heute 16.595 Mrd. kWh auf insgesamt rund 30.673 Mrd. kWh erwartet. In der Europäischen Union wird ein Fünftel des weltweit erzeugten Stroms mit rund 3.310 Mrd. kWh benötigt. Allein bis zum Jahr 2030 wird ein Mehrbedarf von 30 % erwartet. Nach Einschätzung von Experten werden weiterhin die fossilen Energieträger den größten Teil des Verbrauchswachstums decken. Im Jahr 2030 wird der weltweite Anteil der Stromerzeugung auf der Basis von fossilen Energieträgern noch bei rd. 70 % liegen. Für die EU werden zu diesem Zeitpunkt noch etwa 60 % der Stromerzeugung auf fossilen Energieträgern beruhen. Erneuerbare Energien werden in der weltweiten Primärenergieverbrauchsstruktur eine wachsende Rolle spielen. Ebenso wird die Kernenergie ihre Bedeutung in der Stromerzeugung weltweit behalten und in einigen Ländern sogar ausbauen.[1]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Erwarteter Zuwachs der Stromerzeugung

Quelle: O. V. Zahlen und Fakten (2007), S. 2.

1.2 Stromangebot und Stromerzeugungsstruktur

Die Elektrizitätsnachfrage unterliegt starken tageszeitlichen und saisonalen Schwankungen. Da elektrische Energie in großtechnischem Maße nicht speicherfähig ist, muss die Erzeugung in den Kraftwerken in jedem Augenblick dem gerade herrschenden Bedarf angepasst werden. Um eine sichere Versorgung bei möglichst geringen Gesamtkosten zu gewährleisten, hat sich in der Bundesrepublik Deutschland ein Kraftwerkspark entwickelt, welcher sich aus verschiedenen Kraftwerkstypen mit jeweils unterschiedlichen Kostenstrukturen zusammensetzt. Für die Deckung der permanent nachgefragten Last werden so genannte Grundlastkraftwerke eingesetzt. Sie weisen bei einem hohen Fixkostenanteil relativ geringe variable Kosten auf. Zu diesen Kraftwerken gehören Laufwasser-, Kernkraft- und Braunkohlekraftwerke sowie auch Steinkohlekraftwerke. Aufgrund ihrer technischen Eigenheiten ist ein möglichst gleichmäßiger Einsatz erforderlich. Die Auslastung dieser Kraftwerke liegt bei rd. 7.000 und mehr Stunden im Jahr (Ausnahme: Laufwasser). Die hohen Fixkosten dieser Kraftwerke werden im Wesentlichen durch Kapitalkosten verursacht. Für den Teil der Stromnachfrage, welcher nicht ständig auftritt (z.B. nur werktags), werden sog. Mittellastkraftwerke eingesetzt, die in der Bundesrepublik Deutschland überwiegend mit Steinkohle betrieben werden. Diese Kraftwerke haben gegenüber den Grundlastkraftwerken geringere spezifische Fixkosten, dafür aber höhere variable Kosten (im Regelfall Brennstoffkosten). Sie können weiterhin deutlich flexibler eingesetzt werden als die Grundlastkraftwerke. Um auch absolute Nachfragespitzen zu bedienen, gibt es Spitzenlastkraftwerke. Diese laufen in Extremfällen nur wenige Stunden pro Jahr und werden meist mit Erdgas oder Heizöl betrieben oder sind Pumpspeicherkraftwerke. Diese Kraftwerke zeichnen sich durch einen flexiblen und schnellen Einsatz bei geringen fixen und hohen variablen Kosten aus. Spitzenlastkraftwerke können innerhalb kürzester Zeit gestartet und gestoppt werden. Da die Produktion aufgrund der Nichtspeicherbarkeit von Strom „just in time“ erfolgen muss und die zur Stromerzeugung eingesetzten Produktionstechniken sich im Zeitablauf unterscheiden, handelt es sich bei Strom damit nicht um ein homogenes Produkt, welches zu unterschiedlichen Zeitpunkten gehandelt wird. Es handelt sich bei zu verschiedenen Zeitpunkten bereitgestellten Strommengen um unterschiedliche Produkte, welche nur begrenzt untereinander substituierbar sind. Zur Deckung der Nachfrage zur Spitzenzeit an einem kalten Werktag im Winter werden Kraftwerke mit wesentlich höheren variablen Kosten (Gaskraftwerke) bei einem geringen Wirkungsgrad eingesetzt, um die Nachfrage zu decken. Während der Schwachlastzeit im Sommer, wird die Nachfrage zum größten Teil durch den Einsatz der Grundlastkraftwerke befriedigt.[2]

1.3 Stromerzeugung in Deutschland für das Jahr 2006

Die gesamt Stromproduktion in Deutschland betrug im Jahr 2006 596 Mrd. kWh Die Stromerzeugung der Kernkraftwerke betrug rund 159 Mrd. kWh. Somit stellte die Kernenergie mit 27 % den größten Anteil an der Produktion. Die Stromerzeugung aus Braunkohle lag bei rund 140 Mrd. kWh. Das waren rund 23 % der gesamten Stromerzeugung im Jahr 2006. Der Beitrag der Steinkohle betrug rund 125 Mrd. kWh. Das entsprach einem Anteil von 21 %. Erdgas stellte mit rund 71 Mrd. kWh knapp 12 % der Produktion. Auf Mineralölprodukte und Sonstiges entfielen mit 31 Mrd. kWh rund fünf Prozent des Stroms. Die Stromerzeugung aus regenerativen Energie lag bei rund 71 Mrd. kWh und hatte somit einen Anteil von 12 %.[3]

1.4 Stromnachfrage

Aufgrund der Tatsache, das Strom mit den derzeit verfügbaren Technologien nicht unmittelbar speicherbar ist erfolgt die Produktion der Ware Strom „just in time“. Die Produktion und der Verbrauch müssen zu jedem Zeitpunkt nahezu identisch sein. Die wichtigsten Faktoren, welche die Zeitvariabilität des Elektrizitätsverbrauchs ausmachen, beruhen auf wetterbedingten Einflüssen wie der Temperatur und der Helligkeitssituation sowie auf durch die Arbeits- und Lebensgewohnheiten der Nachfrager bedingten Einflüssen, wie zum Beispiel den typischen Arbeitszeiten. Auf der Nachfrageseite treten somit ausgeprägte tages-, wochen- und jahreszeitliche Schwankungen auf. Die folgende Abbildung zeigt den täglich schwankenden Nachfragerhythmus, der auf das Verbraucherverhalten zurückzuführen ist. Typisch für einen Werktag ist der relativ starke Nachfrageanstieg zwischen 06.00 Uhr und 09.00 Uhr sowie der Nachfragerückgang zwischen 13.00 Uhr und 17.00 Uhr.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Nachfrageschwankungen an typischen Wochentagen

Quelle: Vgl. Erdmann/Zweifel (2007), S. 294.

Diese Nachfrageschwankungen nach elektrischer Energie treten nicht nur tageszeitlich, sondern auch wochen- und jahreszeitlich bedingt auf. Folgende Abbildung zeigt beispielhaft den typischen Elektrizitätsverbrauch in der Bundesrepublik für jeden Monat eines durchschnittlichen Jahres.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Saisonale Nachfrageschwankungen der Stromnachfrage

Quelle: Vgl. Kramer (2002), S. 16.

Deutlich zu erkennen ist der Zusammenhang zwischen Jahreszeit und Stromnachfrage mit einer in den Sommermonaten geringeren Nachfrage als in den Wintermonaten. Die erhöhte Nachfrage nach Strom in den Wintermonaten wird durch verschiedene Faktoren wie zum Beispiel den Einsatz von Umwälzpumpen in Heizungssystemen oder einen erhöhten Verbrauch für Beleuchtung aufgrund kürzerer Zeiten mit Tageslicht verursacht.[4] Auch und besonders die Industrieproduktion ist im Winterhalbjahr stromverbrausintensiver.

1.5 Stromverbrauch in Deutschland

Der durchschnittliche Endverbrauch von Strom in der Bundesrepublik Deutschland beträgt pro Jahr rd. 540 TWh, davon entfallen rd. 140 TWh auf die privaten Haushalte, rd. 250 TWh auf industrielle Verbraucher, rd. 70 TWh auf Handel und Gewerbe, rd. 20 TWh auf Verkehr sowie rd. 40 TWh auf öffentliche Einrichtungen und rd. 10TWh auf landwirtschaftliche Betriebe. Zusätzlich zu der Endnachfrage werden rd. 65 TWh Strom durch Eigenverwendung der Kraftwerke, Pumpstromverbrauch sowie Leitungsverluste verbraucht.

1.6 Speicherung von Elektrizität

Die Nachfrage nach Elektrizität unterliegt wie die Nachfrage nach anderen Gütern tageszeitabhängigen und saisonalen Schwankungen. Einer schwankenden Nachfrage wird seitens der Anbieter im Regelfall mit unterschiedlichen Strategien begegnet. Zum einen sei hier die Produktion auf Vorrat mit Lagerhaltung genannt, zum anderen die Variation von Qualitätsmerkmalen und weiterhin eine preisliche Differenzierung des Produkts. Elektrizität ist jedoch mit den derzeit verfügbaren Technologien nicht speicherbar. Eine Qualitätsvariation ist im elektrischen Verbundnetz nicht möglich. Für die Anbieter von Elektrizität bleibt somit nur die Strategie der preislichen Differenzierung.[5] Möglichkeiten der indirekten Speicherung gibt es dagegen schon beispielsweise in Pumpspeicherwasserkraftwerken, diese werden zum Ausglich der Spitzenlast benötigt.

1.7 Konsumentenrente auf dem Elektrizitätsmarkt

„Elektrizität weist Eigenschaften auf, die kein anderen Energieträger bietet:

- Elektrizität ist ein Energieträger mit maximaler Exergie, daher zeichnen sich Elektrizitätsanwendungen regelmäßig durch hohe energetische Nutzungsgrade aus.
- Es gibt keine Begrenzung der Energiedichte durch die Gesetze der Thermodynamik, daher sind höchste Temperaturen erreichbar.
- Elektrizität ist als Energie des elektromagnetischen Feldes ein praktisch masse- und volumenloser Energieträger, was ein anwenderfreundliches Switch-on/Switch-off-Verhalten ermöglicht und eine zentrale Eigenschaft für die Signalübermittlung ist.
- Abgesehen von Wärme und Lärm gibt es am Ort der Elektrizitätsnutzung keine Emissionen.“[6]

Bedingt durch die genannten Eigenschaften lassen sich eine Vielzahl von Elektrizitätsanwendungen schlecht durch den Einsatz anderer Energieträger substituieren. Besonders gilt dies für die Informations- und Kommunikationstechnologien. Dementsprechend ist die Preiselastizität der Nachfrage gering. Zu Spitzenlastzeiten würde eine Kilowattstunde selbst dann noch nachgefragt werden, wenn ihr Preis um ein vielfaches höher ist als der aktuelle Marktpreis. Dieser Zusammenhang zeigt, dass Elektrizitätsmärkte mit sehr hohen Konsumentenrenten verbunden sind. Besonders deutlich wird dieser Effekt im Fall von vorübergehenden Unterbrechungen der Elektrizitätsversorgung durch technische Störungen.[7]

1.8 Stromhandel

Im Jahr 1998 trat in Deutschland ein neues Energiewirtschaftsrecht in Kraft. Dies schaffte mit dem Ziel der Marköffnung im Strom- und Gasbereich grundlegend neue Rahmenbedingungen. Mit der fortschreitenden Liberalisierung in Europa ist der Energiehandel zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Energiewirtschaft geworden. Durch diesen Energiehandel wurde in Europa ein effektiver und wettbewerbsorientierter Markt geschaffen, welcher heute einen wichtigen Referenzpunkt darstellt. In Deutschland bildet die Energiebörse EEX mit Sitz in Leipzig den Kern des Strommarktes. Hier bieten Stromerzeuger ihre Strommengen zum Verkauf an.[8]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Preise und Handelsvolumen

Quelle: Vgl. o. V. (2007), EEX.

2 Bildung der Strompreise

In diesem Teil der Arbeit wird untersucht, wie sich die Strompreise bilden. Dabei wird zwischen den Großhandelspreisen einerseits, die sich am Spotmarkt der EEX bilden und den Strompreisen andererseits, die der Haushaltskunde zu bezahlen hat, unterschieden.

Zunächst wird auf die Bildung der Großhandelspreise an der EEX eingegangen. Da die Großhandelspreise für Strom zudem Grundlage für die Bildung des Strompreises für Haushaltskunden sind, wird im Anschluss ein kurzer Überblick über die Bildung des Strompreises für den Haushaltskunden gegeben.

Sodann wird auf mikroökonomischer Ebene die Frage aufgeworfen, ob der sich an der EEX gebildete Strompreis ein Wettbewerbspreis ist. Eine erste Antwort auf diese Frage soll mit Hilfe des Standardmodells der ökonomischen Theorie (vollkommener Wettbewerb) sowie mit einem spieltheoretischen Ansatz gegeben werden.

Abschließend wird auf die derzeitigen Studien,[9] die sich aufgrund der in den letzten Jahren gestiegenen Großhandelspreise mit der empirischen Analyse der Preisbildung am deutschen Strommarkt befassen, zusammenfassend eingegangen.

2.1 Bildung des Großhandelspreises an der EEX

Die European Energy Exchange ist die Energiebörse Deutschlands, des größten Marktes für Strom und EU-Emissionsberechtigungen in Europa nach Russland. Im Sommer 2000 wurde zunächst der Spothandel physischer Stromlieferungen aufgenommen. Dieser so genannte Day-Ahead-Markt umfasst den täglichen Handel für die Lieferung von Strom am darauf folgenden Tag. Stromkontrakte dieser Art werden sofort abgewickelt, d.h. sie werden umgehend physisch erfüllt.

Zusätzlich zum Spotmarkt existiert ein Terminmarkt. Im Unterschied zum Spotmarkt ist hier Handelszeitraum eine Spanne von einem Monat bis zu sechs Jahre im Voraus. Die Abwicklung der Stromkontrakte erfolgt mithin erst in der Zukunft. Die Erfüllung der Kontrakte kann sowohl physisch (wie beim Spothandel) als auch als Barausgleich (Futures) erfolgen.

2.1.1 Die Produkte der EEX: Spotkontrakte auf Strom

Die Spotkontrakte unterscheiden sich nach der Lieferdauer des Stroms in sog. Stunden- und Blockkontrakte. Bei Stundenkontrakten wird die Lieferung von Strom mit konstanter Leistung über eine vorgegebene Lieferstunde; bei Blockkontrakten hingegen mit konstanter Lieferleistung über mehrere Lieferstunden gehandelt.

Stundenkontrakte werden für jede Stunde eines Tages gehandelt. Es ergeben sich daher für jeden Tag 24 verschiedene Stundenkontrakte.

Zusätzlich werden als Blockkontrakte eine Tages-Grundlastlieferung (Baseload-Kontrakt) für jeden Tag (Montag - Sonntag), eine Tages-Spitzenlastlieferung (Peakload-Kontrakt) für jeden Wochentag (Montag - Freitag) und eine Wochenend-Grundlastlieferung (Weekend-Baseload-Kontrakt) für jedes Wochenende (Samstag - Sonntag) gehandelt. Tages-Grundlastlieferungen umfassen alle Stunden von 0:00 Uhr bis 24:00 Uhr eines Tages. Tages-Spitzenlastlieferungen umfassen die 12 Stunden von 8:00 Uhr bis 20:00 Uhr eines Tages.[10]

[...]


[1] Vgl. o. V. Zahlen und Fakten (2007), S. 2.

[2] Vgl. Kramer (2002), S. 14 ff.

[3] Vgl. o. V. (2007), Stromerzeugung, S. 1.

[4] Vgl. Kramer (2002), S. 16 ff.

[5] Vgl. Erdmann/Zweifel (2007), S. 294 f.

[6] Erdmann/Zweifel (2007), S. 293 f.

[7] Vgl. Erdmann/Zweifel (2007), S. 293 f.

[8] Vgl. o. V. (2007), EEX.

[9] Von Hirschhausen; Lang/Schwarz; Müsgens.

[10] Vgl. o. V. (2005), EEX-Spotmarktkonzept, S. 5.

Details

Seiten
37
Jahr
2008
ISBN (eBook)
9783640146833
ISBN (Buch)
9783640182947
Dateigröße
677 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v113895
Institution / Hochschule
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg – Wirtschaftspolitik
Note
1,7
Schlagworte
Strommarkt Besonderheiten Nachfrage Angebots Strom Seminararbeit

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