2. forum klimaökonomie

2. FORUM KLIMAÖKONOMIE
2. Forum Klimaökonomie
Energie, Wirtschaft
und Klima im
Wettbewerb?
13. April 2015, Berlin
2. FORUM KLIMAÖKONOMIE
Gruppe 2: Integration der europäischen Energiemärkte
Leitfragen zum Hintergrundpapier:
Welche Rolle spielt die europäische Energiepolitik bei den kommenden Klimaverhandlungen?
Können/sollen die Kompetenzen der Europäischen Union in der Energiepolitik erweitert werden?
Welche ökonomischen Vorteile würde eine verbesserte Koordination der europäischen
Energiepolitik mit sich bringen?
Welche energiepolitischen Instrumente sind geeignet, um den Ausbau der Übertragungskapazitäten zu bewerkstelligen?
Was sind die ökonomischen Auswirkungen des Ausbaus internationaler
Stromhandelskapazitäten?

Kommentare zum Hintergrundpapier bitte schriftlich innerhalb einer Woche an
[email protected]
13. April 2015
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2. FORUM KLIMAÖKONOMIE
Ökonomische Effekte der
Erweiterung Internationaler
Stromhandelskapazitäten
Jan Abrell
13. April 2015
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Data Documentations

Transparency and accountability
– We (the economists and modelers) need to be more open and transparent about our work
– More thorough discussion of the limitations and drawbacks of the modelling framework used
– Rather than presenting results as-is, they should be framed as policy choices

Including the high voltage grid and generation units of Germany and Europe
– Combination of publically available and commercial data
– DC-load flow approximation of the entire high voltage grid
– Net generating capacity of 732 GW which represents 98%
of ENTSO-E reported capacity

Our standard
– We seek to make all our electricity modelling and
underlying data freely available:
• Andreas Schröder et al., 2013. Current and prospective costs of
electricity generation until 2050. DIW Data Documentation 68.
• Jonas Egerer et al., 2014. Electricity sector data for policy-relevant
modeling: Data documentation and applications to the German and
European electricity markets. DIW Data Documentation 72.
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ELMOD Application: Expansion Pathways for the European
Transmission Network
Pan-European Transmission Investment for the
EMF28 Scenarios
• Question: How do the different EMF 28 scenarios
in their choice of technology and national
allocation effect the demand on infrastructure
investments?
• Bottom up DC Load Flow model based on ELMOD
(3,523 nodes and 5,145 lines plus DC overlay grid)
• Endogenous determination of grid investments
needs up to 2050 in 10-year steps. The
optimization minimizes the cost of the expansion
as well as system operation.
• Model runs for the EMF28-Scenarios
– 40%DEF (40% GHG reduction until 2050),
– 80%DEF (80% GHG reduction until 2050)
– 80%GREEN (green, 80% GHG reduction till 2050)
• Additional case for each scenario: doubling of
costs for cross border lines

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Motivation
 Warum sind bilateral Stromhandelskapazitäten wichtig?
– Klimapolitik, Zugang zu Erzeugung mit geringem
CO2 Ausstoß
– Versorgungssicherheit insb. unter zunehmender
dargebotsabhängiger Erzeugung Erneuerbarer
Energien
– Integration des europäischen Strommarktes
 Geplante Ausbaumaßnahmen
(Ten Year Network Development Plan,
TYNDP) identifiziert europäische Projekte
zum Ausbau des Stromnetzes
Jan Abrell
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Fragestellungen
 Was sind die Effekte des Ausbaus des europäischen Stromnetzes (TYNDP)
auf:
– Regionale und europäische Wohlfahrt?
– Elektrizitätspreise, -erzeugung und -handel?
– CO2 Emissionen?
 Welchen Wechselwirkungen gibt es zwischen einer erhöhte Erzeugung aus
Erneuerbaren Energien und dem Ausbau der europäischen
Elektrizitätsinfrastruktur?
 Methodisch:
Wie kann Elektrizitätshandel in einem makroökonomischen Modelrahmen
abgebildet werden?
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Methodisches Vorgehen: Integriertes Simulationsmodell
Makroökonomisches (CGE)
Modell
•
•
•
•
•
Stromsektormodell
18 europäische Länder
Gesamtwirtschaftliche & sektorale
Produktion u. Nachfrage (5 Energie-, 5
Nicht-Energiesektoren)
Entstehung & Verwendung von
Einkommen
Bilaterale internationale Handelsflüsse
für alle Güter
Preisabhängige Marktinteraktionen &
kosten-minimierendes Produzenten u.
Konsumentenverhalten
«Social Accounting Matrix» Data für 18 Länder
Strom: installierte Kapazitäten, stündliche Nachfrage,
stündliche Produktion erneuerbarer Energien (Wind &
Sonne), Technologiemerkmale/-kosten
Dispatch-Modell mit technologischen
Details und Flexibilitätsrestriktionen
•
Konventionelle Stromerzeugung u.
Speicher
Exogene Produktionsprofile für
erneuerbare Energien
•
Daten
•
•
•
•
•
1 Jahr mit stündlicher Auflösung (8760 h)
Grenzflüsse beschränkt durch
Übertragungskapazität (Net Transfer
Capacities, NTCs)
•
Reservemärkte
Modelloutput
•
Gleichgewichtige Mengen & Preise für 18 Länder
z.B. Industrieproduktion, Stromerzeugung
nach Technologie, bilaterale Handelsströme, Nachfrage,
Einkommen, Güter- u. Faktorpreise
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Szenarios
• Übertragungskapazitäten (Net
Transfer Capacities, NTCs):
a) Current: NTCs Stand 2012
b) TYNDP: Zubau gemäß Ten Year
Network Development Plan (midterm)
c) Full integration: Unlimitierter Handel
• Erzeugung aus Erneuerbaren
Energien
a) RE Base: 2012 Werte
b) RE 2020: 2020 Werte
c) RE 2030: 2030 Werte
Szenarioannahmen basieren auf:
− NTC-Erweiterungen und Investitionskosten: Ten Year Network Development Plan (ENTSOE, 2014)
− Erneuerbare Energien: EU Energy, Transport and GHG Emissions Trends to 2050, Reference Scenario 2013
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Europäische Wohlfahrt
• Netzausbau umso vorteilhafter je
höher die Einspeisung aus
Erneuerbaren Energien ist
• Ökonomische/Wohlfahrtsgewinne des
TYNDP führen dazu, dass sich die
Investitionskosten nach 4-10 Jahren
amortisieren
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Grundlegende Ökonomische Effekte (TYNDP)
Elektrizitätssektor:
(1) Veränderung des Ertrages aus
Stromhandel
(2) Veränderung der Erzeugungskosten
Makroökonomische Effekte:
(1) Veränderung des Faktoreinkommens
(2) Veränderung des Konsumentenpreisindex (CPI)
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Regionale Wohlfahrtseffekte (TYNDP – RE2020)
%𝜟𝜟 relativ zu “Current NTC” Szenario
-
Wohlfahrtsgewinne für den Großteil
der Länder
-
Länder mit Wohlfahrtsverlusten:
DNK, CHE, DEU, FIN
-
„Länderkategorien“:
- Exporteure (FRA, POL, CZE, AUT,
NOR, DEU)
- Importeure (ITA, NLD, IRE)
- Transit: (DNK, CHE, DEU)
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Zusammenfassung
• Europäische Ebene:
– Je höher die Einspeisung an Erneuerbaren Energie ist, um so höher fallen die ökonomischen
Gewinne des TYNDP aus
– Relative kurze Amortisationszeiten des TYNDP
• Regional Ergebnisse:
– Makroökonomische und Stromsektoreffekte sind meist gegenläufig
– Effekte für Exporteure: Höhere Gewinne aus Stromhandel aber gegenläufige Effekte beim
Faktoreinkommen und Konsumentenpreisindex
•
CO2:
– Bei niedriger Einspeisung von Eneueurbaren Energien steigen die Emissionen durch den
Netzausbau
– Ist die Einspeisung aus Erneuerbaren hoch genug (2030 Niveau), sinken die Emissionen
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Gruppe 2: Integration der europäischen Energiemärkte
Leitfragen:
Welche Rolle spielt die europäische Energiepolitik bei den kommenden Klimaverhandlungen?
Können/sollen die Kompetenzen der Europäischen Union in der Energiepolitik erweitert werden?
Welche ökonomischen Vorteile würde eine verbesserte Koordination der europäischen
Energiepolitik mit sich bringen?
Welche energiepolitischen Instrumente sind geeignet, um den Ausbau der Übertragungskapazitäten zu bewerkstelligen?
Was sind die ökonomischen Auswirkungen des Ausbaus internationaler
Stromhandelskapazitäten?

Kommentare zum Hintergrundpapier bitte schriftlich innerhalb einer Woche an
[email protected]
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References
Abrell, J. und R. Rausch. 2015. Cross-country Electricity Trade, Renewable Energy, and Transmission Infrastructure Policy, Working
Paper ETH Zürich.
Leuthold, Florian, Hannes Weigt und Christian von Hirschhausen. 2012 . A Large-Scale Spatial Optimization Model of the European
Electricity Market. Networks and spatial economics 12 (1): 75-107.
Schröder, A. et al., 2013. Current and prospective costs of electricity generation until 2050. DIW Data Documentation 68.
Egerer, J. et al., 2014. Electricity sector data for policy-relevant modeling: Data documentation and applications to the German and
European electricity markets. DIW Data Documentation 72.
ENTSO-E. 2011. “Indicative values for Net Transfer Capacities (NTC) in
Continental Europe.” https://www.entsoe.eu/publications/market-reports/ntc-values/ntc-matrix/Pages/default.aspx; Retrieved:
November 2013. URL: https://www.entsoe.eu/fileadmin/user upload/ library/ntc/archive/NTC-Values-Winter-2010-2011.pdf.
ENTSO-E. 2013a. “Load data.” https://www.entsoe.eu/data/data-portal/consumption/; Retrieved November 2013.
ENTSO-E. 2013b. “Monthly production for a specific year.” https://www.entsoe.eu/data/data-portal/production/Pages/default.aspx;
Retrieved November 2013.
ENTSO-E. 2014. “TYNDP 2014: Consultation on 2030 Visions.” Abbreviated hyperlink visible in PDF version of document; Retrieved
January 2014.
EU Commission. 2013. “EU Energy, Transport and GHG Emissions Trends to 2050: Reference Scenario 2013.” Available at
http://ec.europa.eu/energy/observatory/trends 2030/.
Jan Abrell
13. April 2015
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