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Auswirkungen des europäischen Emissionshandelssystems auf den Kraftwerkseinsatz in Deutschland

Auswirkungen des europäischen Emissionshandelssystems auf den Kraftwerkseinsatz in Deutschland
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Jochen Schröter
  • Abgabedatum: Februar 2004
  • Umfang: 107 Seiten
  • Dateigröße: 661,7 KB
  • Note: 1,0
  • Institution / Hochschule: TU Berlin/Universidad Austral de Chile Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-7894-0
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-7894-0 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-7894-0 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Schröter, Jochen Februar 2004: Auswirkungen des europäischen Emissionshandelssystems auf den Kraftwerkseinsatz in Deutschland, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Emission, Zertifikat, CO2, Stromerzeugung, variable Kosten

Diplomarbeit von Jochen Schröter

Zusammenfassung:

Die für 2005 geplante Einführung eines CO2-Emissionshandelssystems in den Mitgliedsstaaten der EU wird maßgeblichen Einfluss auf die variablen Kosten der Stromerzeugung in Deutschland haben. Je nach Anlagenwirkungsgrad und Art des eingesetzten Brennstoffes werden die Auswirkungen für die einzelnen Kraftwerke jedoch sehr unterschiedlich ausfallen. Dadurch wird sich die von den variablen Kosten abhängige Einsatzreihenfolge der Kraftwerke (Merit Order) verändern.

In dieser Arbeit werden anhand eines Kraftwerkseinsatz-Modells die zu erwartenden Veränderungen in der Merit Order untersucht. Die sich daraus ergebenen Stromerzeugungsstrukturen werden in Abhängigkeit von CO2-Zertifikatepreisen zwischen 0 und 40 Euro/t CO2 berechnet. Darüber hinaus wird betrachtet, in welchem Ausmaß die Energieversorgungsunternehmen von der Einführung des Emissionshandels betroffen sind. Die Berechnungen zeigen, dass mit steigenden Zertifikatepreisen zunehmend Braunkohlekraftwerke aus der Grundlast verdrängt und von Steinkohle- und GuD-Kraftwerken ersetzt werden. Ihr Anteil an der Erzeugung von Grundlaststrom geht von rund 34% auf bis zu 15% zurück.

In der Mittellast steigen die Erzeugungsanteile von konventionellen Gaskraftwerken und Gasturbinen. Die kraftwerksbedingten CO2-Emissionen sinken aufgrund des verstärkten Einsatzes kohlenstoffärmerer Brennstoffe bei Zertifikatepreisen von 5-40 Euro/t CO2 um 4-9% ab. Auf die Energieversorgungsunternehmen wirkt sich die Einführung des Emissionshandels unterschiedlich aus. EON und EnBW können die Stromerzeugung um 5-8%, die kleineren Stromerzeuger um bis zu 19% steigern. Vor allem RWE hat Rückgänge in der Stromerzeugung um bis zu 17% zu verzeichnen. Bei Vattenfall sinkt die erzeugte Strommenge erst ab Zertifikatepreisen von 20 Euro/t CO2 moderat um 2-5%.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung 1
2. Emissionshandel 3
2.1 Das europäische Emissionshandelssystem 3
2.2 Prinzip des Emissionshandels 4
2.3 Auswirkungen des Emissionshandels auf die Energiewirtschaft 5
2.4 Abschätzung der künftigen Zertifikatepreise 8
3. Modell des Kraftwerkseinsatzes in Deutschland 9
3.1 Kraftwerkspark 10
3.2 Darstellung des Lastverlaufes 11
3.3 Einteilung der Lastbereiche 14
3.4 Reserveleistung 17
3.5 Verfügbarkeit der Kraftwerke 19
3.6 Wirkungsgrade 21
3.6.1 Entwicklung der Kraftwerks-Wirkungsgrade 21
3.6.2 Wirkungsgrad-Berechnung 23
3.7 Regenerative Stromerzeugung 27
3.8 Kosten der Stromerzeugung 30
3.9 Brennstoffpreise 32
3.9.1 Steinkohle 32
3.9.2 Erdgas 33
3.9.3 Heizöl 34
3.9.4 Braunkohle 34
3.9.5 Kernbrennstoffe 35
3.10 Anfahrkosten 36
3.11 Brennstoffwechsel 39
4. Berechnungen 42
4.1 Berechnung der Lastbereiche 42
4.2 Berechungen bei der Datenbankabfrage 45
4.3 Berechnung des Kraftwerkseinsatzes 47
4.3.1 Kraftwerkseinsatz nach Variante A 47
4.3.2 Kraftwerkseinsatz nach Variante B 49
4.4 Stromerzeugungsstruktur 51
4.5 Berechnung der CO2 –Emissionen 52
4.6 Stromerzeugungsanteile der Energieversorger 53
5. Ergebnisse 54
5.1 Veränderung der Merit Order 54
5.2 Auswirkungen des Emissionshandels auf die Stromerzeugungsstruktur 58
5.2.1 Stromerzeugungsstruktur vor Einführung des Emissionshandels 59
5.2.2 Kraftwerkseinsatz nach Variante A 60
5.2.3 Kraftwerkseinsatz nach Variante B 63
5.2.4 Vergleich des Kraftwerkseinsatzes nach Variante A und B 65
5.3 CO2 –Emissionen 67
5.4 Stromerzeugungsanteile der Energieversorger 68
6. Zusammenfassung 73
7. Ausblick 75
8. Literaturverzeichnis 77
9. Anhang 82
Anhang A Lastdaten 82
Anhang B Ergebnisse der Kraftwerkseinsatz-Variante A 86
Anhang C Ergebnisse der Kraftwerkseinsatz-Variante B 91
Anhang D Erzeugungsanteile der Energieversorger 93

Automatisiert erstellter Textauszug:

wird sich diese Strommenge bis 2005 auf rund 27200 GWh erhöhen. Die durch Windkraft erzeugte Strommenge wird auf die Grundlast und die Mittellast aufgeteilt. Vom VDN werden 10-15% der installierten Windkraftleistung als ständig einsetzbar eingestuft [21, S.10]. Dieser Kapazitätsanteil erzeugt also zu jedem Zeitpunkt Strom und kann damit der Grundlast zugeordnet werden. In dieser Untersuchung wird für die Windkraft ein Grundlast-Leistungsband in Höhe von 10% der installierten Windkraftleistung (1700 MW) angenommen, durch das 2005 rund 14900 GWh Strom bereit gestellt werden. Die restlichen Windkraftkapazitäten werden der Mittellast zugeordnet und ergeben ein Leistungsband von 2460 MW mit einer Jahresstromerzeugung von rund 12300 GWh (siehe Tab. 4). Für die Stromerzeugung aus Biomasse und Fotovoltaik wird bis 2005 eine leichte Zunahme auf 4500 GWh, gegenüber 4359 GWh im Jahre 2002 angenommen [35, S.12]. Daraus wird mit Glg. 11 ein Mittellast-Leistungsband in Höhe von 900 MW berechnet (Jahresbetriebsstunden: 5000). Unter dem Begriff Biomasse werden hier biogene Fest- und Flüssigbrennstoffe, Biogas sowie Klär- und Deponiegas zusammen gefaßt. [...]

Die Stromerzeugung von Laufwasser- und Speicherwasserkraftwerken betrug 2002 24000 GWh [35, S. 12]. Da bei der Kapazität dieser Kraftwerkstypen bis 2005 keine wesentlichen Veränderungen zu erwarten sind, wird auch für 2005 eine Stromerzeugung von 24000 GWh angenommen. Nach [36, S. 24] beträgt das Grundlast-Leistungsband von Laufwasserkraftwerken im Winter rund 2000 MW. Durch die Multiplikation dieses Leistungsbandes mit der Betriebsdauer in der Grundlast (8760h/a) ergibt sich nach Glg. 11 die durch Laufwasserkraftwerke erzeugte Strommenge von rund 17500 GWh (siehe Tab. 4). Damit verbleiben für die Stromerzeugung von Speicherwasserkraftwerken in 2005 rund 6500 GWh, wovon 3000 GWh der Mittellast und 3500 GWh der Spitzenlast zugeordnet werden. Bei Betriebsdauern von rund 5000 h/a in der Mittellast und rund 1400 h/a in der Spitzenlast ergeben sich für Speicherwasserkraftwerke entsprechende Leistungsbänder von 600 MW und 2500 MW (siehe Tab. 4). In Pumpspeicherkraftwerken wurden 2002 rund 6000 GWh Strom erzeugt [37, S. 1]. Unter der Annahme, dass 2005 eine ähnlich große Strommenge erzeugt werden wird, ergibt sich bei einer Spitzenlast-Betriebsdauer von 1400 h/a ein Leistungsband von rund 4300 MW (siehe Tab. 4). Die Windkraftanlagen stellten 2002 rund 17200 GWh Strom bereit [35, S. 12]. Ausgehend von einer durchschnittlichen Betriebsdauer von rund 1600 h/a [38 , S. 2] [...]

Im Jahre 2002 wurden in Deutschland rund 45600 GWh Strom durch erneuerbare Energiequellen bereitgestellt [35, S. 12]. Diese Strommenge wurde im Wesentlichen durch Wasser- und Windkraftanlagen erzeugt. Der VDN geht bis 2005 von einem Zuwachs der Windkraft-Erzeugungsleistung um 5000 MW auf rund 17000 MW aus. Bei den anderen regenerativen Erzeugungskapazitäten wird kein wesentlicher Anstieg erwartet [21, S.9]. Die regenerative Stromerzeugung wird in dieser Untersuchung nicht auf Basis einzelner Anlagen, sondern ausgehend von erzeugten Jahresstrommengen der verschiedenen erneuerbaren Energieträger berücksichtigt. Diese Vorgehensweise wird gewählt, da der Einsatz regenerativer Erzeugungskapazitäten aufgrund der unregelmäßigen Verfügbarkeit von Wind, Wasser und Sonne nur teilweise planbar ist. Da beim Betrieb regenerativer Stromerzeugungsanlagen keine Brennstoffkosten anfallen und daher deren variable Kosten sehr gering sind, erzeugen sie immer dann Strom, wenn Wind, Wasser oder Sonne zur Verfügung stehen. Die Verfügbarkeit der einzelnen regenerativen Energieträger unterscheidet sich deutlich in ihrem zeitlichen Verlauf. Daher kann der regenerativ erzeugte Strom verschiedenen Lastbereichen zugeordnet werden. So erzeugen Laufwasserkraftwerke ausschließlich Grundlaststrom. Der Strom aus Windenergie kann der Grundlast und der Mittellast zugeordnet werden. Durch Biomasse und Fotovoltaik erzeugter Strom fällt in der Mittellast an. Speicherwasserkraftwerke decken die Stromnachfrage in der Spitzenlast und der oberen Mittellast ab [36, S. 20]. [...]

Arbeit zitieren:
Schröter, Jochen Februar 2004: Auswirkungen des europäischen Emissionshandelssystems auf den Kraftwerkseinsatz in Deutschland, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Emission, Zertifikat, CO2, Stromerzeugung, variable Kosten

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