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Strommarkt und WindenergievermarktungVorlesung Wirtschaftspolitik Bergische Universität Wuppertal

Wuppertal, 21. Dezember 2016

eine ENERCON Gesellschaft

• Standort in Düsseldorf

• Zunächst >10 Jahre in den Bereichen Energiebelieferung, Handel, Portfolio-Management und seit 2012 im Bereich erneuerbarer Energien wie Solar und Wind.

• Schwerpunkte der Tätigkeit sind:

• Direktvermarktung von EE-Anlagen

• die Stromvermarktung und die Optimierung von Eigenerzeugungsanlagen

• sowie die Beschaffung und Lieferung von Strom• Oberstes Ziel ist das Management der

Energiebeschaffungskosten in der gesamten Lieferkette bei vollständiger Transparenz gegenüber Kunden und Partnern.

• Derzeit mehr als 3.000 MW im DiV-Portfolio, gebündelt in unserem virtuellen Kraftwerk.

• Seit 2014 ist QUADRA 100-prozentige Tochter des größten deutschen Herstellers von Windenergieanlagen ENERCON.

Strommarkt und Windenergievermarktung 21.12.2016Seite 2

Großver-braucher

De-zentrale Erzeuger

Energie-lieferanten

Abrechnung

Ökostrom

Direkt-vermarktung

Leistungs-prognose

Portfolio-Management

Ökostrom

Marktzugang

Tarifkalkulation

Flexibilitätsprämie

Fernsteuerung

Portfolio-Management

Regelenergie

Markt-zugang

QUADRA ist ein Energiedienstleister und StromhändlerUnser Ziel: Die Chancen der neuen Energiewelt für unsere Kunden nutzbar machen


Strommarkt und WindenergievermarktungVorlesung Wirtschaftspolitik

Strommarkt und Windenergievermarktung 21.12.2016

1. Förderung von Erneuerbaren EnergienStatus Quo und Ausblick

2. Gründe der Förderung von Erneuerbaren EnergienMotivation und Nutzen

3. Umsetzung der Förderung im EEGEEG-Direktvermarktung als Beispiel

4. Grundlagen des StrommarktsBesonderheiten im Bezug auf EEG-Strom

5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-StromsGanzheitliche Betrachtung der Vermarktung


Veränderungen im ErzeugermarktDer Marktanteil der Erneuerbaren Energien an der Bruttostromerzeugung schreitet weiter voran

• Anstieg der Erzeugung von EE von 7% auf 30% seit 2000 im Gesamtmix

• Anstieg der installierten Leistung von EE hat sich mehr als verachtfacht

Installierte Leistung von EE erstmals höher als von fossilen Kraftwerken

• Erzeugung aus Kernenergie hat sich mehr als halbiert von 29% auf 14%

• Entscheidender Einschnitt war Reaktorunglück von Fokushima am 11.03.2011 und die darauffolgenden Abschaltungen der dt. Kernkraftwerke

• Anteil der Steinkohleverstromung ist von 25% auf 18% gesunken

• Anteil der Braunkohleverstromung ist hingegen konstant geblieben


AM1AM2AM3

Folie 4

AM1 Begründung liefern für Sprünge in der Kernenergie +Andreas Maier; 13.12.2016

AM2 Hinweis geben auf die StromERZEUGUNG und nicht Wäre, Verkehrssektor etcAndreas Maier; 13.12.2016

AM3 Bruttostromerzeugung = Erzeugung ohne Eigenverbrauch --> noch mal googlenAndreas Maier; 13.12.2016


Installierte Leistung vs Erzeugung bei EEWind onshore hat ein gutes Verhältnis von Leistung zu Stromerzeugung bei fluktuierenden EE

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• PV und Wind erreichen in wenigen Fällen ihre Maximalleistung

• Wasser und Bio haben nur 13% an der installierten Leistung

Aufgrund hoher Verfügbarkeit und Auslastung erzeugen diese 40%

• Verbesserung der Verhältnisses durch technischen Fortschritt möglich:

• Wind: Ersetzen von kleinen Windenergieanlagen durch große/größere Rotorblätter (Repowering)

• PV: Solarmodule mit höherem Wirkungsgrad oder beweglichen Gerüsten



Vergleich der StromgestehungskostenDie EE sind (noch) zu teuer im Vergleich zu fossilen Kraftwerken

Seite 6 Strommarkt und Windenergievermarktung 21.12.2016

• Standort- und technologieabhängig variieren die Stromgestehungskosten

• An sehr guten Standorten produzieren WEA bereits günstiger als Steinkohle- und GuD-Kraftwerke

• Offshore Wind ist teuer wegen der hohen Installations- und Betriebskosten

• konventionelle Kraftwerke profitieren im heutigen Regime von niedrigen CO2-Zertifikatspreisen

Quelle: Fraunhofer ISE


Strompreis für HaushalteDie Förderung von EE macht ca ¼ des Haushaltsstrompreises aus

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• Kosten der Strombeschaffung/Vertriebs und der Netzentgelte sind ursächlich der Stromversorgung zuzuordnen

• Kosten der Strombeschaffung sinken seit 2009

• Jedoch steigen die Netzentgelte maßgeblich bestimmt durch den Netzausbau für die Energiewende

• Vor allem die Erhöhung der EEG-Umlage macht sich deutlich bemerkbar



Beitrag und Ziele der EE im StromsektorAusbau der EE schreitet gut voran und das 2020- Ziel ist fast erreicht


• Gemäß EEG 2017 ist alleine bei der Windenergie an Land ein jährlicher Brutto-Zubau von 2.800 MW in den nächsten Jahren geplant

• Bis 2050 ist es das Ziel der Bundesregierung, den Marktanteil von Erneuerbaren Energien am deutschen Strommix auf mindestens 80% zu steigern

• Die Sicherstellung einer zuverlässigen, umweltverträglichen und effizienten Stromversorgung fordert daher die Markt- und Systemintegration der fluktuierenden Produktion aus Erneuerbaren Energien







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Ordnungstheoretische Sicht der Förderung von EEDie spezielle Förderung von EE begründet sich vor allem aus Marktversagen

• Ansatz der Ordnungstheorie (Eucken): Staat stellt Rahmen für wirtschaftliches Handeln bereit und lässt im Übrigen die Marktkräfte walten

• Ein politischer Eingriff in den Strommarkt sollte nur zur Korrektur versagender Marktkräfte eingesetzt werden

• Ein Marktversagen liegt vor, wenn kein Pareto-Optimum realisiert wird

• Hauptsächlich kommt es zu Marktversagen, wenn externe Effekte vorliegen

• Negative externe Effekte führen zu Wohlfahrtsverlusten

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Wohlfahrtsverlust



Politische Ziele der Förderung von EEDie spezielle Förderung der EE geht über das reine Marktversagen hinaus

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• Externe Kosten der Stromerzeugung aus EE sind deutlich niedriger als aus fossilen Kraftwerken

• Lerneffekte und Heranführung an die Marktfähigkeit. D.h. „Investition in die Lernkurve“

• Versorgungssicherheit und Importunabhängigkeit als öffentliches Gut

• Industriepolitk: Europäischer Markt wird von deutschen und dänischen Herstellern dominiert.

• Unvollkommenheit der Finanzmärkte

• Förderung des Markteintritts für Kleininvestoren








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Die Förderung der EE ist in Deutschland im EEG geregelt Das EEG entwickelt sich vom reinen „produce and forget“ immer mehr zu einem Instrument der Marktintegration

Fixvergütung OptionaleDirektvermarktung

VerpflichtendeDirektvermarktung

EEG 2012 EEG 2017EEG 2010 und früher

Ausschreibungs-verfahren

EEG 2014


Ausgleichsenergie

Intra-Day-Preisdifferenzen

Marktzugang und IT-Infrastruktur

24/7 Intra-Day-Handel

Leistungsprognosen

Börsengebühren

EE

G-V

ergü

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Mar

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Dienstleistungsentgelt


Standortgüte als dominierende Differenzierungsgröße (I) Die differenzierte Bewertung von Standorten nach Ihrer Güte führt zu Vermarktungskosten von unter 0€/MWh bis hin zu mehr als 2 €/MWh

EE

G-V

ergü

tung

Markt-prämie

TatsächlicheBörsenerlöse

Markt-wert

Negative Standortgüte

Positive Standortgüte

• Die EEG-Vergütung besteht aus zwei Komponenten: Der Marktwert: Die durchschnittlichen Börsenerlöse für Wind-/SolarenergieDie Marktprämie:Ausgleich zwischen der Marktwert und EEG-Vergütung

• Die tatsächlichen Börsenerlöse individueller Standorte weichen vom bundesdurchschnittlichen Marktwert ab. Die Differenz nennt sich Standortgüte und beträgt ca. ±5€/MWh.

• Das Erlöspotential eines Standortes wird neben den Energieerträgen somit durch die Standortgüte dominiert.



Standortgüte als dominierende Differenzierungsgröße (II) Für bestimmte Anlagentypen kann man ein Ost-Süd Gefälle ausmachen

Quelle: Marktwertatlas



Effekte der DirektvermarktungDie Vermarktungskosten Erneuerbarer Energien konnten seit der Einführung der Direktvermarktung deutlich gesenkt werden

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- 66%

- 33%

• Die Einführung der Direktvermarktung hat zu besseren Prognosen und aktiverem Handel geführt.

• Die EEG-Umlage und somit die Stromverbraucher konnten deutlich entlastet werden.

• Mittlerweile werden etwa 40.000 MW aus Windenergie an Land, 8.000 MW aus PV und 5.000 MW aus Biomasse direktvermarktet. Von den deutschen Wasserkraftanlagen ist lediglich eine installierte Leistung von 700 MW für die Direktvermarktung angemeldet.

Entwicklung der Vermarktungskosten seit Einführung der Direktvermarktung








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Ausgestaltung des deutschen StrommarktesIm Strommarkt treten EE an die Stelle von fossilen Rohstoffen zur Energiegewinnung



Entwicklung des börslichen Spothandels in D/A/LUXDie Anzahl der registrierten Händler und gehandelter Volumina (TWh) nimmt zu

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Quelle: BNetzA

• Für Direktvermarktung relevante Börsenplätze sind EXAA (Wien) und EPEX Spot (Paris)

• Deutschland, Österreich und Luxemburg sind eine Gebotszone (Marktgebiet)

• Darüber hinaus kann an der EPEX Spot in den Marktgebieten FR, CH (Day-Ahead) und UK, FR, NL, NE, CH (Intraday) gehandelt werden

• Für die Bestimmung des Marktwertes ist der Preis an der EPEX Spot maßgeblich

• Dieser bildet die Grundlage für Errechnung der Marktprämie und die Abrechnung der Betreiber

• Zuwachs des Intraday-Volumens beträgt rund 45% nur für Gebotszone D/A/LUX



Day-Ahead-Auktion EXAA

• Bis 10:12 des Vortages• Stunden- und Viertelstundenprodukte

• Mo.- Fr. und nicht an WE und Feiertagen

Day-Ahead-Auktion EPEX Spot

• Bis 12:00 des Vortages• Stunden- und Blockgebote

• täglich

Intraday-Auktion EPEX Spot

• Bis 15:00 des Vortages• Viertelstundengebote• täglich

Intraday-Handel EPEX Spot

• Stundenprodukte ab 15:00 des Vortages bis 30 min vor t0

• ¼h-Produkte ab 16:00 des Vortages bis 30 min vor t0

Lieferzeitpunkt (t0)Zeit

Handelsfristen im börslichen SpotmarktDer Händler hat die Möglichkeit seine Gebote zeitlich zu streuen, in verschiedene Produkte aufzuteilen und diese auf mehreren Börsenplätzen zu handeln



Ökonomische Grundlagen zur StrompreisbildungKraftwerke werden anhand ihrer Grenzkosten eingesetzt: Merit-Order-Modell

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• Kraftwerkspark muss flexibel sein, um auf Nachfrage- oder Angebotsschocks zu reagieren

• Angebotskurve verläuft im Grundlastbereich flach, während sie an der Kapazitätsgrenze immer steiler wird

• Nachfragekurve verläuft steil und unelastisch

• Mehr als das, was die Kapazität hergibt, kann nicht kurzfristig angeboten werden

• Spitzenlastkraftwerke müssen höhere Preise einfordern um zusätzliche Kosten zu decken

• Markträumungspreis (MCP) ergibt sich aus Angebot und Nachfrage für jede Stunde (1/4-Stunde)

• Für jede Stunde (1/4-Stunde) kann die Nachfrage-und Angebotskurve anders aussehen

MCP ist hochvolatil

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MCP

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Atom SteinkohleBraunkohle

Gas Öl


Stundenauktion im Day-Ahead-MarktDie Käufer und Verkäufer bieten in einer „blinden“ Auktion bis sich der MCP einstellt



Merit-Order-EffektEE haben einen preisdämpfenden Effekt auf den Börsenpreis

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Atom SteinkohleBraunkohle

GasÖl

MCPneu

Merit-Order-Effekt

EE

• Grenzkosten von EE sind sehr gering („Der Wind schickt keine Rechnung“)

• Zudem wird Strom aus EE bevorzugt ins Netz eingespeist. D.h. EE-Strom findet immer seine Abnehmer

• Somit verdrängen die EE fossile Kraftwerke aus der Stromerzeugung

• Bereits heute können EE zeitweise einen Großteil des Strombedarfs decken

• Jedoch sind extreme Ausschläge in den Preisen sowohl nach oben (Einspeisung aus EE bleibt aus) als auch nach unten (es kommt zu viel Einspeisung aus EE) möglich

• Die Anzahl von Stunden mit negativen Preisen steigt, sofern EE unkontrolliert einspeisen.



Auszug aus Kontraktspezifikationen für Day-Ahead-Auktion D/AEs können sich Preise zwischen -500€ und 3000€ einstellen



Im Day-Ahead kostete 2015 der Strom im Durchschnitt 31,60 €/MWhSituationen mit negativen Preisen kommen vor allem in windreichen Monaten vor

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Quelle: Agora Energiewende



Funktionsweise und Nutzen des Intraday-MarktsDer Handel wird maßgeblich vom Wetter und Kraftwerksverfügbarkeit beeinflusst

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• Intraday-Handel dient primär dazu, Fehlmengen oder Überschüsse durch untertätige Handelsaktivitäten so gering wie möglich zu halten

• Damit sollen Verpflichtungen des Bilanzkreisvertrages erfüllt werden

• Durch Prognoseänderungen und Kraftwerksausfälle muss der vortägige Fahrplan angepasst werden

• Der Intraday-Handel hat eine Schlüsselrolle für die Direktvermarktung. Die Erzeuger von EE sollen die Möglichkeit haben kurzfristig zu handeln

• Je später die Prognose, desto besser die Bilanzkreistreue. Dafür sind die Vorlauffristen mehrfach auf jetzt 30min angepasst worden.



Intraday-Preisverlauf innerhalb eines StundenkontraktsAus der Perspektive des Händlers stellt sich am Intraday-Markt die Frage, zu welchem Zeitpunkt eine offene Position geschlossen werden soll



Auszug aus Kontraktspezifikationen für Intraday-Handel DEs können sich Preise zwischen -9999,90€ und 9999,90€ einstellen

02.11.2016







5. Energielogistik und Vermarktung des EEG-StromsGanzheitliche Betrachtung der Vermarktung von Windenergie

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Funktionsweise der operativen Direktvermarktung (I)Die Bündelung verschiedener Erzeuger mittels modernster IT-Technik erlaubt die effiziente Vermarktung des Stroms an den Börsen – zu jeder Tageszeit

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Was bei der Direktvermarktung passiert:

① Bündelung von verschiedenen Windparks zu einem Virtuellen Kraftwerk und Berechnung von Leistungs-prognosen auf der Basis von Wetterdaten

② Vermarktung der prognostizierten Leistung an den Strombörsen für den Folgetag (Day-Ahead) und kontinuierliches (24/7), innertägiges Nachbessern (Intra-Day) auf Basis aktualisierter Leistungsprognosen unter Berücksichtigung von Live-Daten aus den Windparks

③ Fahrplanmanagement: Meldung der Bilanzkreisaktivitäten an die vier Übertragungsnetzbetreiber

④ Physische Erfüllung der Börsengeschäfte

⑤ Ausgleich bei Abweichungen der Leistungsproduktion von den Leistungsprognosen durch Ausgleichsenergie

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Funktionsweise der operativen Direktvermarktung (II)Das Management verschiedener Schnittstellen ist von enormer Bedeutung

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Funktionsweise der operativen Direktvermarktung (III)In stressigen Situationen gilt es Ruhe zu bewahren

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Preisbewegungen am Intraday-MarktAus der Vielzahl von Preistreibern gilt es die wichtigsten zu identifizieren

Quelle: MKOnline

• Prognose-Shift der Erneuerbaren Erzeugung

• Absolutes Niveau der Konventionellen Erzeugung

• Regelzone• Grenzflüsse bzw. Entwicklung in

Nachbarländern

Im Fokus



Kurzfristige PrognoseabweichungenAufgrund der Fristigkeiten im Intraday-Markt kann unsere Vermarktung derzeit nicht auf kurzfristige Prognoseabweichung angepasst werden

Sal

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Handlungsoptionen im Kurzfristbereich gesucht!

Abschaltungen?Alternativen zur Einspeisung?Power2Heat?Power2Gas?Batteriesysteme?



Next step: automatisierter Börsenhandel ?Im Handelstool werden neue Strategien für die Marktsituation eingestellt

• Durch sich ständig ändernde Handels- und Fundamentaldaten ist es unvermeidbar das Handelsportfolio aktiv zu bewirtschaften um der Bilanzkreistreue Rechnung zu tragen

• Der Händler muss stets ein Auge auf Wetter- und Prognoseänderungen, sowie auf aktuelle Marktentwicklungen haben

• Theoretisch kann der Händler jeden 15min- und Stundekontrakt neu bewerten und somit bessere Entscheidungen für den Fahrplan seines Portfolios treffen

• Alternativ kann das auch ein Handelstool übernehmen: Handel nach Algorithmen

• Durch zunehmend zur Verfügung gestellte Transparenzdaten, können Einschätzungen für Preisrichtungen auf Basis einer automatisierten Marktdatenanalyse erstellt und in Ausführungsmechanismen berücksichtigt werden

• Somit dient die Automatisierung von Handelsprozessen der temporären Entlastung von Händlern

• Der Händler „füttert“ jetzt den Algorithmus mit Strategien



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Andreas MaierAnalyst Energielogistik

QUADRA Energy GmbH | Peter-Müller-Straße 14 | D-40468 DüsseldorfT +49 211 960690-15 | F +49 211 [email protected] | www.quadra-energy.com


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