Merit Order Effects from Large-Scale CCS Deployment in Europe

  Merit Order Kurve für Deutschland/Österreich/Schweiz (Quelle: Lohwasser und Madlener, 2009)

Die hier aufgeführte Untersuchung ist Teil eines größeren Forschungsprojektes über Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zu CCS, welche sich in dem Dissertationsprojekt von Richard Lohwasser wiederfinden und in deren Kontext einige FCN Working Paper und eine Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Energy Economics“ realisiert wurden. Zum aktuellen Zeitpunkt werden zwei weitere Working Paper für die Wiedervorlage bei Fachzeitschriften überarbeitet.

Die globale Erwärmung und die langfristige Stabilisierung der CO2 Konzentration in der Atmosphäre sind die vorrangigen Herausforderungen des Energiesektors. Da erneuerbare Energien, wie Solar- oder Windenergie, noch nicht als Rückgrat der nationalen Energieerzeugung fungieren können und es der CO2-neutralen Atomenergie, insbesondere nach dem Reaktorunglück in Fukushima, an gesellschaftlicher Akzeptanz ermangelt, sind Alternativen notwendig. Die Carbon Capture and Storage (CCS) Technologie ermöglicht die fortlaufende Nutzung fossiler Energieträger zur Energieerzeugung bei simultaner Senkung des CO2-Ausstoßes.

Endstehende Markt Dynamiken: Im Unterschied zu vielen modernen Technologien weisen CCS basierte Kraftwerke als herausragende Charakteristik geringe variable Kosten und hohe Fixkosten auf und sind verglichen mit Kernkraftwerken verhältnismäßig flexibel fahrbar. Einhergehend mit der diskontinuierlichen Produktion und Einspeisung von Windenergie in das Energienetz, insbesondere im Zuge der 20% Ziele der EU, erwarten wir folglich, dass die Marktmechanismen des Ausgleichs von Angebot und Nachfrage und der Preisfindung im Verlaufe der kommenden Jahrzehnte signifikanten Veränderungen unterliegen.

Dennoch ist es schwierig diese Ausprägungen und Dynamiken in typischen top-down Gleichgewichtsmodellen des Energiemarktes zu erfassen. Hieraus erwächst ein Bedarf an Forschungsarbeit, der in diesem Projekt mit der Entwicklung eines neuen Modells (HECTOR), welches die Märkte von 19 europäischen Ländern gleichzeitig und damit über 400 Kraftwerks-Gruppen in einer stündlichen Auflösung bis zum Jahr 2040 simuliert, aufgegriffen wird.

Effekte durch großflächige CCS Installation in Europa: Bei hohen CO2 Preisen oberhalb von 40€/t (aktuell befinden sie sich bei rund 10€/t) stellen wir fest, dass konventionelle, fossil gefeuerte Kraftwerke zum einen durch erneuerbare Energien ersetzt und zum anderen mehr als 200 GW CCS Kapazität bis 2040 im europäischen Raum installiert werden würde. Dabei würden in einigen Regionen sämtliche verfügbare Kapazitäten zur CO2 Einspeicherung genutzt. Für die größte untersuchte Modellregion, die Deutschland, Österreich und die Schweiz umfasst, erwarten wir, dass, u.a. auf Grund der Stilllegung von Atomkraftwerken als Folge von Fukushima, 60 GW CCS Kapazität bis 2040 eingebunden werden.

Diese groß angelegte Installation von CCS Systemen führt zu grundlegenden Veränderungen des europäischen Energie Portfolios (siehe Abbildung). Da die CCS Kraftwerke eine vorrangige Position in der Merit Order Kurve einnehmen (Angebotskurve), nimmt die Nutzung und die wirtschaftliche Profitabilität der fossil gefeuerten Kraftwerke ohne CCS dramatisch ab, was eine signifikanten Anzahl an Stilllegungen zur Folge hat.

Dieser Umstand hat eine maßgebliche Bedeutung für Versorgungsunternehmen mit einem großen Anteil an traditionellen Kohle- und Gaskraftwerken ohne CCS Systeme, insbesondere weil die Möglichkeiten, die Position in der Merit Order Kurve zu verbessern stark limitiert sind. Lediglich solche Spitzenlast-Kapazitäten mit geringen Fixkosten und niedrigem Wertverlust werden weiterhin in das Netz eingebunden sein und den hohen Energiebedarf zu Zeiten geringer Einspeisung erneuerbarer Energie abdecken. Diese Merit Order Effekte der kommenden Jahrzehnte, verursacht durch den hohen Einsatz an CCS und erneuerbare Energien, werden den bereits vorhandenen Bedarf an Elektrizitätsquellen, die effizient und zu geringen Kosten kontinuierlich Energie bei gleichzeitig geringen Lastfaktoren zur Verfügung stellen können, weiter erhöhen.

Literatur

Lohwasser R., Madlener R. (2009). Simulation of the European Electricity Market and CCS Development with the HECTOR Model, FCN Working Paper No. 6/2009, Institute for Future Energy Consumer Needs and Behavior, RWTH Aachen University, November.

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Prof. Dr. Reinhard Madlener

Institutsleiter FCN

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