Die Bewertung von Kraftwerksinvestitionen in der Elektrizitätswirtschaft unter besonderer Berücksichtigung des CO2-Emissionshandels

Diplomarbeit von Julia Schröder

Einleitung:

Die Elektrizitätswirtschaft in Deutschland steht vor einer Reihe von Herausforderungen, um den Anforderungen an eine umweltverträgliche, wirtschaftliche und sichere Energieversorgung in der Zukunft gerecht zu werden. Dazu zählt im Besonderen die aus altersbedingten Gründen notwendige Erneuerung eines Großteils der fossilen Kraftwerkskapazitäten, die in den nächsten zwei Jahrzehnten erhebliche Investitionen im Kraftwerksbereich erfordert. Die Ausgestaltung der künftigen Stromerzeugungsstruktur ist dabei wesentlich von Veränderungen der wirtschaftlichen, politischen und ökologischen Rahmenbedingungen beeinflusst.

Die Liberalisierung der Energiemärkte, das Atomgesetz, welches die Stilllegung und den Ersatz der Kernkraftwerkskapazitäten fordert, das Energiewirtschaftsgesetz oder das Erneuerbare-Energien-Gesetz beeinflussen dabei wesentlich die zukünftige Kraftwerksstruktur. Ausgehend von der globalen Klimaproblematik und den Erfordernissen des Kyoto-Protokolls, auf deren Grundlage in Deutschland zu Beginn des Jahres 2005 der Emissionshandel zur CO2-Emissionsreduzierung eingeführt wurde, sind ebenfalls Auswirkungen auf die Stromerzeugungsstruktur zu erwarten.

Unter diesen gegebenen Umständen müssen die Energieversorgungsunternehmen ihre zukünftigen Investitionsentscheidungen genau abwägen, um auch in Zukunft den Ansprüchen an einen ausgewogenen und wettbewerbsfähigen Energie- und Kraftwerksmix gerecht zu werden. Für Unternehmen der Elektrizitätswirtschaft bedeutet das, Investitionen zu tätigen, die in diesem Bereich generell durch einen hohen Kapitaleinsatz sowie eine lange Lebensdauer von bis zu 40 Jahren gekennzeichnet sind. Darüber hinaus unterliegen Investitionsentscheidungen einer Vielzahl von Unsicherheiten, wie z. B. volatilen Strom- und Rohstoffpreisen, politischen Unsicherheiten etc. Im Zuge der Einführung des CO2-Emissionshandels ist als weiterer Entscheidungsparameter für zukünftige Investitionen der CO2-Zertifikatepreis zu berücksichtigen.

Von besonderer Bedeutung im Hinblick auf die zu treffende Investitionsentscheidung ist daher die Bewertung möglicher Investitionsalternativen, um die für das Unternehmen optimale Entscheidung treffen zu können. Die klassischen Investitionsbewertungsverfahren können dabei in statische und dynamische Verfahren eingeteilt werden. Da unsicherheitsrelevante Faktoren eine große Rolle in der Elektrizitätswirtschaft spielen, die in den klassischen Verfahren jedoch nur unzureichend Berücksichtigung finden, werden weitere Verfahren vorgestellt. Diese haben zum Ziel die Unsicherheiten bei Investitionsentscheidungen entsprechend zu integrieren und zu berücksichtigen.

Gang der Untersuchung:

Ziel der Diplomarbeit ist die Darstellung von Anforderungen an die zukünftige Stromerzeugungsstruktur in Deutschland sowie die Bewertung alternativer einzelwirtschaftlicher Investitionsentscheidungen im Kraftwerksbereich. Aufgrund der in den letzten Jahren stark in den Vordergrund getretenen Klimaschutzproblematik soll dabei den Anforderungen, die sich aus dem CO2-Emissionsrechtehandel heraus ergeben, besondere Bedeutung zukommen.

Angesichts der vielen Risiken und Unsicherheiten im Umfeld von Elektrizitätsversorgungsunternehmen wird im Weiteren bei der Bewertung möglicher Investitionsprojekte speziell auf die Möglichkeiten der Berücksichtigung von Unsicherheiten Bezug genommen werden. Die unterschiedlichen Investitionsbewertungsmodelle nehmen eine wirtschaftliche Bewertung verschiedener Investitionsalternativen im Elektrizitätssektor vor, in welche die unsicherheitsbehafteten Rahmenparameter auf unterschiedliche Art und Weise integriert werden.

Daraus wiederum können unterschiedliche Entwicklungspfade abgeleitet werden. Auf der Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse soll eine Aussage dazu möglich werden, inwiefern sich die Stromerzeugungsstruktur im Rahmen der notwendigen Erneuerung und unter den Bedingungen des CO2-Emissionshandels weiterentwickeln kann.

Kapitel zwei führt zunächst allgemein in die liberalisierten Energiemärkte und Besonderheiten der Elektrizitätsversorgung ein. Es folgt ein Überblick über die derzeitige Stromerzeugungsstruktur, in dem unter anderem der notwendig werdende Investitionsbedarf aufgezeigt wird.

Nachdem im Weiteren auf die Unsicherheiten bei Investitionsentscheidungen eingegangen wird, schließen sich in Kapitel drei die Ausführungen zum CO2-Emissionsrechtehandel an. Hierbei wird zunächst die allgemeine Klimaproblematik, das Kyoto-Protokoll und der sich daraus abgeleitete Emissionshandel vorgestellt. Aus den Anforderungen des Handelssystems ergeben sich für die Energiewirtschaft als zentraler Akteur im CO2-Emissionshandel neue Rahmenbedingungen des Wirtschaftens. Ebenfalls in Kapitel drei werden die Auswirkungen des Emissionshandelssystems auf die Unternehmen im Allgemeinen sowie auf Investitionsentscheidungen im Besonderen dargestellt.

In Kapitel vier wird anschließend mit Blick auf die später folgenden Investitionsrechnungen eine Übersicht der in der Literatur behandelten Bewertungsansätze und -methoden gegeben. Nach eine kurzen Einführung in die Investitionsproblematik werden Verfahren vorgestellt, die für eine Bewertung unter Sicherheit oder Unsicherheit herangezogen werden können. Dabei ist im Besonderen die Investitionstheorie unter Unsicherheit von großer Relevanz.

In Kapitel fünf schließlich werden aus den vorgestellten Theorieansätzen einige Bewertungsmethoden für konkrete Investitionsentscheidungen in der Elektrizitätswirtschaft ausgewählt und angewendet. Für die Betrachtungen werden dabei sechs Kraftwerkstechnologien herangezogen, die im fossilen und nuklearen Bereich das Potenzial möglicher Stromerzeugungssysteme in der Zukunft abdecken. Dazu gehören ein Steinkohledampfkraftwerk, ein Steinkohlekraftwerk mit integrierter Kohledruckvergasung, ein Steinkohlekraftwerk mit integrierter Kohledruckvergasung und zusätzlicher CO2-Abscheidetechnik, ein Braunkohledampfkraftwerk, ein Erdgas-GuD-Kraftwerk sowie ein europäischer Druckwasserreaktor.

Die Daten, die den Investitionsrechnungen jeweils zugrunde liegen, wurden vom IER, dem betreuenden Lehrstuhl dieser Diplomarbeit, zur Verfügung gestellt. Als Bewertungsverfahren zur Bestimmung einer Entscheidungsgrundlage für die Investitionsentscheidung werden die in der Praxis gängigsten Verfahren, die Kapitalwertmethode und die interne Zinsfußmethode, angewendet. Darüber hinaus wird den unsicherheitsrelevanten Aspekten, mit spezieller Berücksichtigung der CO2-Zertifikatepreise, in entscheidungstheoretischen Modellen, der Risikoanalyse, der Sensitivitätsanalyse und dem Realoptionsansatz Beachtung geschenkt. Damit sollen verschiedene Entscheidungsgrundlagen dargestellt werden, die zur Lösung des Problems beitragen sollen, wie Unternehmen der Elektrizitätswirtschaft angesichts des gewaltigen bevorstehenden Investitionsprogramms bei unsicheren Rahmenbedingungen und unter vielfältigen Anforderungen ihre strategischen Investitionsentscheidungen treffen können.

Inhaltsverzeichnis:

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Textprobe:

Kapitel 3.1.2, Das Kyoto-Protokoll:

Mit der Vermutung eines Einflusses des anthropogenen Treibhauseffektes auf das Klima wurde – wenn auch nur sehr mühsam – auf internationaler Ebene ein Prozess der gemeinsamen Verständigung über Maßnahmen zum Klimaschutz in Gang gesetzt.

Ein wesentlicher Meilenstein in diesem Prozess markierte die Klimarahmenkonvention von 1992, die auf dem Weltumweltgipfel in Rio de Janeiro gegründet wurde. Ziel dieser Konvention ist die Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen auf ein Niveau, bei dem eine gefährliche anthropogene Störung des Klimasystems verhindert wird.

Die Konvention, die hinsichtlich ihrer Anforderungen noch sehr allgemein gehalten war, bildete das Fundament für das Kyoto-Protokoll, welches auf der dritten Vertragsstaatenkonferenz im Dezember 1997 verabschiedet wurde.

Das Protokoll umfasst 28 Artikel sowie zwei Anlagen und schreibt erstmals rechts-verbindlich Reduktionsziele für Treibhausgasemissionen fest. Es trat mit der Ratifizierung durch Russland im Februar 2005 für alle Unterzeichner völkerrechtlich in Kraft, nachdem die Bedingungen des Artikels 2565 erfüllt waren. Vorausgegangen waren langwierige Verhandlungen und intensive diplomatische Bemühungen besonders seitens der EU, um den Vertrag - auch ohne die USA – schließlich ratifizierbar zu machen. Gemäß Artikel 3, der die zentrale Verpflichtung des Protokolls enthält, müs-sen demnach die Industrieländer die sechs Treibhausgase CO2, CH4, N2O, HFC, PFC und SF6 innerhalb des Verpflichtungszeitraums 2008 bis 2012 um mindestens 5% unter das Niveau von 1990 senken. Für die einzelnen Vertragsstaaten wurden jeweils folgende Emissionsreduktionsziele gegenüber dem Basisjahr 1990/9566 fest-gelegt:

Zur Zielerreichung bietet das Kyoto-Protokoll verschiedene Flexibilitätsmechanismen an. Dazu gehören der Emissionsrechtehandel sowie die Instrumente Joint Implementation, welches die gemeinsame Umsetzung von Maßnahmen zur Begrenzung von THG-Emissionen zwischen Industrieländern vorsieht, und Clean Development Mechanism, ein projektorientierter Ansatz zur Verrechnung von Emissionen mit Entwicklungsländern.