Wirtschaftlichkeit regenerativer Energien am Beispiel Bioethanol

Diplomarbeit von Michael Geiß

Problemstellung:

Die Diskussion über Klimaschutz und die Forderung nach verstärktem Einsatz erneuerbarer Energien hat in den letzten Jahren zunehmend an ökonomischer und ökologischer Bedeutung gewonnen. Beschränkte Verfügbarkeit fossiler Energieträger, Klimaveränderung und die daraus resultierenden Folgen für Mensch und Natur erfordern die Erzeugung von umweltfreundlicheren bzw. emissionsärmeren Energien und Kraftstoffen aus neuen Rohstoffen.

Neben der umweltfreundlicheren Produktion von Wärme und Strom stehen emissionsarme, alternative Kraftstoffe für Automobile im Mittelpunkt. Nach der positiven Entwicklung bei Biodiesel in den letzten Jahren gewinnt der Biokraftstoff Bioethanol immer mehr an Bedeutung. Durch das Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG) beträgt die Beimischungsquote für Boethanol zu Otto-Kraftstoffen in Deutschland bereits heute 1,2 Prozent. Bis zum Jahr 2010 soll die Quote auf mindestens 3,6 Prozent erhöht werden. Als Folge daraus wird der Bedarf an Bioethanol durch die geänderten Marktbedingungen steigen. Der Bau neuer Anlagen zur Produktion von Bioethanol wird in der Zukunft nötig sein. Die Investitionsentscheidung für eine neue Anlage bedarf der Analyse des Marktes und der zukünftigen Marktbedingungen.

Der Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Diplomarbeit ist die Durchführung einer Investitionsrechnung zur Ermittlung der Rentabilität einer Bioethanolanlage mittlerer Größe. Methodisch wird dafür die aktuelle Marktsituation analysiert und Prognosen für zukünftige Veränderungen abgegeben. Zur Entscheidungsfindung bzgl. der Investition werden die möglichen Erträge den anfallenden Investitionskosten gegenübergestellt. Chancen und Risiken der Anlage werden nach einer detaillierten Untersuchung des Marktes unter Berücksichtigung der Umweltfaktoren beurteilt.

Gang der Untersuchung:

Grundlage für die Erstellung der Diplomarbeit war eine intensive Einarbeitung in die Thematik der regenerativen Energien und die Aufarbeitung der Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung. Dazu wurde eine ausgiebige Recherche in der Literatur und im Internet betrieben. Durch die Erstellung einer Quellendatenbank wurde die Vielzahl von Quellen nach Themen und Schlüsselwörtern gegliedert und für den weiteren Verlauf der Arbeit übersichtlich strukturiert.

Danach wurden durch zahlreiche Interviews mit Herrn Dipl.-Ing. Per M. Kleinschmidt, Anlagenbetreibern, Anlagenbauern, Verbänden, Ministerien und weiteren Experten Informationen zur Thematik beschafft. Dabei wurden mir aktuelle Zahlen und Fakten über Probleme im bestehenden Bioethanolmarkt und bei der Bioethanolproduktion vermittelt.

Die Auswertungen der Interviews, sowie eine umfangreiche Literaturrecherche bildeten die Basis für die Erstellung unterschiedlicher Szenarios der Bioethanolmarktentwicklung. Die Ergebnisse aus den Szenarios und die Ermittlung der Investitionskosten zur Durchführung einer Rentabilitätsrechnung ermöglichten schließlich eine Aussage zur Wirtschaftlichkeit einer Bioethanolanlage unter Berücksichtigung der nicht-monetären Einflussfaktoren.

Inhaltsverzeichnis:

	Kurzfassung der Arbeit	I
	Danksagung	II
	Inhaltsverzeichnis	III
	Abbildungsverzeichnis	VI
	Tabellenverzeichnis	VIII
	Abkürzungsverzeichnis	XI
1.	Aufgabenstellung und Vorgehensweise	1
2.	Grundlagen	3
2.1	Klimaveränderung und Klimaschutz	3
2.2	Fossiler Energieträger Öl	5
2.3	Regenerative Energien	8
2.4	Biokraftstoffe	9
2.4.1	Biodiesel	11
2.4.2	Pflanzenöl	14
2.4.3	Bioethanol	15
2.4.4	Biokraftstoffe der Zukunft - BtL	22
2.4.5	Biokraftstoffe der Zukunft - Biomethan	25
2.4.6	Perspektiven von Biokraftstoffen	26
2.5	Nachwachsende Rohstoffe	30
2.6	Rahmenbedingungen	36
2.6.1	Steuer- und Energiepolitik	36
2.6.2	Agrarpolitik	38
2.6.3	Förderung von Produktionsanlagen	39
2.7	Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung	40
2.7.1	Statische Investitionsrechnung	40
2.7.2	Dynamische Investitionsrechnung	40
2.7.2.1	Kapitalwertmethode (Net Present Value)	41
2.7.2.2	Interne-Zinsfuss-Methode	42
2.7.2.3	Annuitätenmethode	42
2.7.2.4	Dynamische Amortisationsrechnung	43
3.	Wirtschaftlichkeitsbetrachtung	45
3.1	Ablauf der Interviews	45
3.2	Analyse der Kapazitäten und Nachfrage bei Bioethanol	47
3.2.1	Produktionskapazitäten für Bioethanol in Deutschland	48
3.2.2	Prognose des Ottokraftstoffabsatzes in Deutschland	49
3.2.3	Ermittlung des Absatzes für Bioethanol zur Beimischung in Deutschland	52
3.2.4	Ermittlung des Bioethanolabsatzes durch E85 in Deutschland	57
3.2.4.1	Absatzentwicklung bei E85-Kraftstoff	58
3.2.4.2	Die Rolle des Staates bei der Entwicklung des E85-Absatzes	63
3.2.4.3	Tankstelleninfrastruktur	64
3.2.4.4	Bekanntheitsgrad von E85-Kraftstoff	65
3.2.4.5	Szenarios zur Untersuchung des E85-Kraftstoffpotenzials	66
3.2.5	Ergebnisdarstellung der Marktanalyse für Deutschland	75
3.2.6	Der europäische Bioethanolmarkt	78
3.2.7	Der globale Bioethanolmarkt	82
3.3	Investitionsrechnung	86
3.3.1	Modell einer Bioethanolanlage	86
3.3.2	Kosten der Bioethanolproduktion mit Rohstoff Weizen	88
3.3.2.1	Kosten für Rohstoffe, Lagerhaltung und Transport	89
3.3.2.2	Personalkosten	94
3.3.2.3	Versicherungs- und Instandhaltungskosten	95
3.3.2.4	Energiekosten	96
3.3.2.5	Kosten für Chemikalien, Wasser und Abwasser	98
3.3.2.6	Kosten für Abfallentsorgung und Pacht	100
3.3.3	Erlöse aus der Bioethanolproduktion mit Rohstoff Weizen	101
3.3.4	Betrachtung der Wirtschaftlichkeit in Rechenszenarios	102
3.3.4.1	Zugrunde liegende Annahmen für Rechenszenarios	103
3.3.4.2	Szenario 1: Hoher Rohstoffpreis	106
3.3.4.3	Szenario 2: Niedriger Rohstoffpreis	109
3.3.4.4	Szenario 3: Geringerer Fremdkapitalanteil	110
3.3.4.5	Szenario 4: Höherer Bioethanolabsatzpreis	111
4.	Diskussion der Ergebnisse und Schlussfolgerungen	113
A	Literatur- und Quellenverzeichnis	118
A1	Literaturverzeichnis	118
A2	Internet Quellen	120
A3	Mündliche Quellen	121
B	Anhang	123
B1	Zusammenhang von CO2 und Treibhauseffekt	123
B2	Statische Investitionsrechnung	124
B2.1	Kostenvergleichsrechung	124
B2.2	Gewinnvergleichsrechnung	126
B2.3	Rentabilitätsvergleichsrechnung	128
B2.4	Amortisationsrechnung	129
B3	Marktanalyse Bioethanol	131
B3.1	Fragebogen Bioethanolproduktionskapazitäten	131
B3.2	Bioethanolproduktionskapazitäten 2007 bis 2013	132
B3.3	Berechnungen zur Ermittlung des Bioethanolabsatzes	135
B3.4	Fragebogen und Auswertung für Verbraucheruntersuchung	137
B3.5	Fragebogen und Auswertungen für Untersuchungen bei FFV- Händlern in Deutschland	140
B3.6	Tankstellennetz für E85-Kraftstoff in Deutschland	144
B3.7	Szenarios zur Untersuchung von E85-Kraftstoff	145
B4	Wirtschaftlichkeitsberechnungen für Szenarios	146

Textprobe:

Kapitel, 3.2.4, Ermittlung des Bioethanolabsatzes durch E85 in Deutschland:

Die Automobilindustrie wird zukünftig verstärkt FFV`s anbieten. Derzeit sind auf dem deutschen Markt Saab, Volvo und Ford mit FFV`s vertreten. Bis Ende des Jahres 2007 werden auch Citroen, Peugeot, Renault und Baijah Automotive FFV`s in Deutschland anbieten. Hinzu kommen Fahrzeuge die durch Nachrüstung mit E85 betrieben werden können. Die Entwicklungen bzgl. des Ausbaus der Tankstelleninfrastruktur, Ausweitung des Modellangebotes durch die Automobilindustrie sowie Nachrüstmöglichkeiten werden sich positiv auf den Absatz von E85 auswirken. Diese Faktoren werden im Folgenden noch detailliert untersucht.

Die erhöhten Anschaffungskosten für Flexible Fuel Fahrzeuge gegenüber herkömmlichen Benzinfahrzeugen betragen derzeit 300 EUR bei Ford, 400 EUR bei Saab und 1000 EUR bei Volvo. Aufpreise für Flexible Fuel Fahrzeuge werden beispielsweise bei Volvo nach Händlerangaben ab Mitte 2007 wegfallen. Es ist anzunehmen, dass andere Automobilhersteller mittel- und langfristig ebenso eine Preisanpassung an Benzinfahrzeuge vornehmen werden. Im Rahmen einer Befragung, die Deutschlandweit bei 50 großen Volvo, Ford und Saab Vertragshändlern für Pkw durchgeführt wurde, ergab sich dass bereits heute teilweise diese Mehrpreise über Rabatte erlassen werden. Für den Verbraucher bestehen aufgrund der Steuerbefreiung für Bioethanol in E85 bis 2015 damit weder bei den Kraftstoffpreisen noch bei den Anschaffungskosten Nachteile gegenüber herkömmlichen Benzinfahrzeugen. Der höhere Kraftstoffverbrauch durch E85 von etwa 30 Prozent gegenüber reinem Ottokraftstoff wird durch den etwa 25 Prozent geringeren Preis für E85 gegenüber reinem Ottokraftstoff mindestens ausgeglichen. Ein Preisvorteil bei E85 ist jedoch nur solange gegeben wie die Steuerbefreiung gilt. Derzeit ist die Steuerbefreiung bis zum Jahr 2015 gewährleistet. Die Basis für eine Absatzerhöhung von Flexible Fuel Fahrzeugen in Deutschland und somit einem möglichen steigenden Bioethanolabsatz ist damit grundsätzlich geschaffen.

Absatzentwicklung bei E85-Kraftstoff:

In der folgenden Betrachtung wird die mögliche Entwicklung des E85-Absatzes bis zum Jahr 2013 untersucht und dargestellt. Um möglichst aussagekräftige Prognosen abzugeben werden Befragungen bei Verbrauchern und Automobilhändlern durchgeführt. Die Einbeziehung der Absatzentwicklung des Automobilmarktes spielt ebenso eine wesentliche Rolle bei dieser Betrachtung. Reaktionen des Staates durch Förderung und Steuern sind zu berücksichtigen. Die notwendigen Grundvoraussetzungen für eine positive Entwicklung des E85-Absatzes bzw. der FFV-Verbreitung werden ermittelt und beurteilt. Aufgrund unterschiedlicher Entwicklungsmöglichkeiten in der Zukunft werden basierend auf den Ergebnissen der Untersuchungen unterschiedliche Szenarios erstellt. Damit wird der mögliche Absatz von E85 in der Zukunft prognostiziert.

Aufgrund des möglicherweise großen Potenzials wird die Entwicklung von FFV bzw. E85 genau untersucht. Die Entwicklung von E85 ist entscheidend für die Entwicklung der bioethanolproduzierenden Industrie in Deutschland. Vorhandene und zukünftig existierende Überkapazitäten könnten mit einer schnellen und positiven Entwicklung im FFV bzw. im E85-Bereich bedingt ausgelastet werden.

Bei der Entwicklung des E85-Absatzes müssen unterschiedliche Potenziale untersucht werden. Grundsätzlich bedarf es für eine erhebliche und schnelle Verbreitung von FFV`s und somit des E85-Kraftstoffes einer Nachfrage von Seiten der Verbraucher, sowie dem Angebot seitens der Automobilhersteller und Tankstellenbetreiber. Weiterhin spielt die Entwicklung und Machbarkeit von Umrüstungen bereits im Verkehr befindlicher Benzin-Fahrzeuge eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung des E85-Absatzes. Staatliche Förderung ist über die Steuerbefreiung bis zum Jahr 2015 hinaus nicht zu erwarten. Für den Fall, dass sich der E85-Abatz stark erhöht muss eher mit einer Verkürzung des steuerbefreiten Zeitraums gerechnet werden (vgl. Kap. 3.2.4.5 Szenario C2).

In einem ersten Schritt wird das maximal mögliche Potenzial für FFV`s ermittelt. Dazu werden die Fahrzeug-Neuzulassungen der Bundesrepublik Deutschland für die Jahre 2004 bis 2006 unterstützend herangezogen. Die durchschnittliche Anzahl der Neuzulassungen der Jahre 2004-2006 betrug 3,35 Mio fabrikneue Pkw. Aufgrund einer ausführlichen Datenbasis wird zur weiteren Betrachtung allerdings die Anzahl der Neuzulassungen für das Jahr 2006 mit 3,47 Mio. fabrikneuen Pkw als repräsentativ für die folgenden Jahre angenommen. Die 3,47 Mio. Pkw setzten sich aus 1,54 Mio. Diesel Pkw und 1,91 Mio. Benzin-Pkw, sowie einer geringen Anzahl anderer Pkw zusammen.

Grundsätzlich besteht das Potenzial für FFV`s im Bereich der Benzin-Fahrzeuge, da es sich um eine Technologie im Ottokraftstoffbereich handelt. Ausgehend von dem derzeitigen Trend bei Benzin- hin zu Dieselfahrzeugen wird sich die Anzahl der Benzin-Fahrzeuge jedoch in den folgenden Jahren leicht reduzieren. Es könnte angenommen werden, dass die aktuell anhaltende Feinstaubdiskussion eine Trendwende auslösen und eine Abnahme von Dieselfahrzeugkäufen die Folge sein wird. Eine Zunahme von Benzinfahrzeugen könnte dann möglich sein. Durch eine Untersuchung wird dieser These nachgegangen.

Eine Umfrage unter 50 großen Volvo, Ford und Saab Vertragshändlern in unterschiedlichen Großstädten Deutschlands hat ergeben, dass lediglich 16 Prozent der Befragten Pkw-Verkäufer den Eindruck haben, dass der Verbraucher über die Feinstaub-Problematik nachdenkt und sich diesbezüglich näher erkundigt (Ergebnisse der Umfrage im Anhang Kap. B3.5). Eine ausführliche Erläuterung des Problems und dem Angebot von Russpartikelfiltern zur Reduktion von Feinstaub räumt nach Angaben der Verkäufer die Skepsis beim Kunden in den meisten Fällen sofort aus. Eine Abwanderung von Dieselfahrzeugen hin zu Benzin-Fahrzeugen aufgrund des Feinstaubproblems ist damit nicht zu erwarten.

Weiterhin erklären 80 Prozent der befragten Pkw-Verkäufer, dass der Dieseltrend derzeit anhält und zukünftig anhalten wird. 20 Prozent der Pkw-Verkäufer haben erklärt, dass weder eine Zunahme noch eine Abnahme beim Dieselfahrzeugverkauf besteht. Eine Begründung für die steigende Beliebtheit von Dieselfahrzeugen ist nach Händlerangaben, dass Diesel-Pkw der heutigen Generation sehr leistungsstarke Fahrzeuge mit geringem Verbrauch sind. Von einem Rückgang bei Diesel-Pkw in der Zukunft kann nicht ausgegangen werden. Eine grundsätzliche Abwanderung von Diesel-Pkw hin zu FFV`s ist ebenso nicht zu erwarten. Nach Angabe der Automobilhändler werden Diesel-Pkw in den meisten Fällen aus Kostengründen von den Kunden angeschafft. Der günstige Dieselkraftstoff ist besonders für Vielfahrer ein Anreiz für wirtschaftliches Autofahren. FFV`s können diesen Vorteil im Vergleich mit Dieselfahrzeugen nicht bieten. Bei einem Durchschnittsverbrauch von 6,5l/100km bei Dieselfahrzeugen und einem Preis von 1,10 bis 1,30 EUR/l ist weiterhin ein Vorteil gegenüber FFV`s gegeben. Zwar ist der Preis pro Liter E85 mit 0,90 bis 1,00 EUR/l günstiger als Dieselkraftstoff, aber aufgrund des durchschnittlich höheren Verbrauchs eines FFV, welches ausschließlich mit E85 betrieben wird, liegen die Kosten bei durchschnittlich 9,6 l/100km Verbrauch höher.

Da sich der Bioethanolpreis mit dem Erdölpreis ändert, ist davon auszugehen, dass prozentuale Preisunterschiede zu Diesel- und Benzinkraftstoff annähernd gleich bleiben. Es ist allerdings davon auszugehen, dass sich der Preis von E85 bei steigender Nachfrage erhöht und der Preisvorteil gegenüber herkömmlichem Benzin oder Diesel geringer wird. Diesel wird bis zur Besteuerung von Bioethanol ab dem Jahr 2016 abhängig von der Kraftstoffpreisentwicklung und der möglichen Reduktion des Verbrauches bei Benzinmotoren, 5 bis 20 Prozent günstiger bleiben als E85. Benzin hingegen wird abhängig von der Preisentwicklung bei Benzin und E85-Kraftstoff bis 2016 etwa 10 bis 20 Prozent teurer sein. Derzeit entspricht der Preisvorteil von E85 gegenüber Benzin ausgehend von 1,30 EUR/l Benzinkraftstoff und 0,90 EUR/l E85 etwa 10 Prozent (vgl. Anhang Tab. B3.5).

Das mögliche Potenzial für die Ausbreitung der FFV-Technologie im Neuwagenbereich besteht damit ausschließlich bei Benzinfahrzeugen und umfasst ausgehend von einer aktuellen Nachfrageentwicklung jährlich maximal 1,91 Mio. Fahrzeuge. Diese Zahl wird allerdings aus bereits genannten Gründen jährlich leicht sinken (vgl. Kap. 3.2.4.1).

Unterschiedliche Technologien versuchen derzeit im Benzinfahrzeugbereich Marktanteile zu erhalten. Hybrid-, Gas-, FFV-, und die Dieseltechnologie sind derzeit die Konkurrenten. Diesel- und Hybridfahrzeuge haben heute bereits den Vorteil, dass sie aktiv vermarktet werden und die vorhandene Infrastruktur im Kraftstoffbereich genutzt werden kann.