Effiziente Netznutzungspreise im Ferngastransport und im Elektrizitäts-Höchstspannungsnetz in Deutschland

Martin Keller

doi:10.5771/9783845252056

Effiziente Netznutzungspreise im Ferngastransport und im Elektrizitäts-Höchstspannungsnetz in Deutschland

Eine netzökonomische Analyse

Series: Freiburger Studien zur Netzökonomie

Volume 19 1. Edition 2014

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doi.org/10.5771/9783845252056
ISBN print: 978-3-8487-1105-5
ISBN online: 978-3-8452-5205-6
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Zusammenfassung

Auf den ersten Blick scheinen der Transport von Erdgas und die Übertragung von Elektrizität aufgrund ihrer netzgebunden Eigenheiten große Ähnlichkeiten zu besitzen. Grundlegende Motivation für die vorliegende Abhandlung ist es, die Gefahr von falschen Analogieschlüssen aufzudecken, um wirtschaftspolitische Irrwege zu vermeiden. Eine differenzierte Analyse der Wettbewerbspotenziale und des Regulierungsbedarfs im Energiesektor erfordert es, sich die spezifischen Charakteristika des Produktes Erdgas und die damit einhergehenden Besonderheiten des Erdgastransports vor Augen zu führen und auf die grundlegenden Unterschiede zur Elektrizitätsübertragung einzugehen. Im Zentrum stehen unternehmerische Preis- und Investitionsentscheidungen.

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2–12 Titelei/Inhaltsverzeichnis 2–12
13–15 Abkürzungsverzeichnis 13–15
16–17 Abbildungsverzeichnis 16–17
18–18 Tabellenverzeichnis 18–18
19–24 1 Einführung: Netznutzungspreise im Ferngastransport und im Elektrizitäts-Höchstspannungsnetz zwischen Wettbewerb und Regulierung 19–24
- Teil I: Normativer Analyserahmen und Grundlagen des Erdgas- und Elektrizitätssektors
25–60 2 Der disaggregierte Ansatz der Netzökonomie 25–60
- 25–38 2.1 Netzsektoren aus disaggregierter Sicht 25–38
  - 25–28 2.1.1 Das Drei-Ebenen-Schema 25–28
  - 28–38 2.1.2 Die Rolle verschiedener Wettbewerbskonzepte in Netzsektoren 28–38
    - 2.1.2.1 Vollkommener Wettbewerb
    - 2.1.2.2 Potenzieller Wettbewerb
    - 2.1.2.3 Monopolistischer Wettbewerb
- 38–50 2.2 Lokalisierung von Marktmacht in Netzsektoren 38–50
  - 38–41 2.2.1 Marktzutrittsschranken-Konzepte 38–41
  - 41–43 2.2.2 Lokalisierung von Marktmacht aus disaggregierter Sicht 41–43
  - 43–47 2.2.3 Monopolistische Bottlenecks im Erdgas- und Elektrizitätssektor 43–47
    - 2.2.3.1 Der Erdgassektor
    - 2.2.3.2 Der Elektrizitätssektor
  - 47–50 2.2.4 Positionierung der Theorie des monopolistischen Bottlenecks 47–50
- 50–59 2.3 Regulierung netzspezifischer Marktmacht 50–59
  - 50–56 2.3.1 Regulierung und Effizienz 50–56
  - 56–58 2.3.2 Regulierung und Diskriminierungsfreiheit 56–58
  - 58–59 2.3.3 Regulierung und Kostendeckung 58–59
- 59–60 2.4 Fazit 59–60
61–90 3 Physikalisch-technische Grundlagen des Erdgastransports 61–90
- 61–68 3.1 Das Gut Erdgas 61–68
  - 61–63 3.1.1 Abgrenzung und Eigenschaften 61–63
  - 63–65 3.1.2 Erdgasressourcen und Erdgasreserven 63–65
  - 65–68 3.1.3 Historische Entwicklung der Gaswirtschaft 65–68
- 68–76 3.2 Wertschöpfungskette im Erdgassektor 68–76
  - 68–70 3.2.1 Förderung 68–70
  - 70–73 3.2.2 Transport und Verteilung 70–73
  - 73–75 3.2.3 Speicherung 73–75
  - 75–76 3.2.4 Vertrieb 75–76
- 76–87 3.3 Gastransportpipelines: Aufbau und Funktionsweise 76–87
  - 76–83 3.3.1 Pipelineabschnitt 76–83
    - 3.3.1.1 Darcy-Weisbach-Gleichung
    - 3.3.1.2 Antriebsgas und Verdichtungsverhältnis
    - 3.3.1.3 Antriebsenergie und Volumenstrom
  - 83–86 3.3.2 Pipelinestrecke 83–86
  - 86–87 3.3.3 Pipelinekoordinator 86–87
- 87–89 3.4 Lokale Verteilnetze: Aufbau und Funktionsweise 87–89
- 89–90 3.5 Fazit 89–90
91–126 4 Physikalisch-technische Grundlagen der Elektrizitätsübertragung 91–126
- 91–96 4.1 Das Gut Elektrizität 91–96
  - 91–94 4.1.1 Eigenschaften und Lastkurven 91–94
  - 94–96 4.1.2 Historische Entwicklung 94–96
- 96–108 4.2 Wertschöpfungskette im Elektrizitätssektor 96–108
  - 96–104 4.2.1 Erzeugung 96–104
  - 104–107 4.2.2 Transport und Verteilung 104–107
  - 107–108 4.2.3 Vertrieb 107–108
- 108–122 4.3 Elektrizitätsnetze: Aufbau und Funktionsweise 108–122
  - 108–112 4.3.1 Gleich- und Wechselstrom 108–112
  - 112–116 4.3.2 Ohmsches Gesetz und Kirchhoffsche Gesetze 112–116
  - 116–120 4.3.3 Zirkuläre Stromflüsse 116–120
  - 120–122 4.3.4 Systemkoordinator 120–122
- 122–126 4.4 Fazit 122–126
  - Teil II: Kapazitätsallokation im Gastransport und im Elektrizitäts- Höchstspannungsnetz
127–158 5 Entscheidungsrelevante Kosten im Erdgas- und Elektrizitätssektor 127–158
- 127–134 5.1 Grundlagen relevanter Kostenkonzepte in Netzsektoren 127–134
  - 127–129 5.1.1 Grundprinzip entscheidungsrelevanter Kosten 127–129
  - 129–131 5.1.2 Ökonomische Ermittlung der Kapitalkosten 129–131
  - 131–134 5.1.3 Ökonomische Allokation der Verbund- und Gemeinkosten 131–134
- 134–141 5.2 Kosten einer Kapazitätsinanspruchnahme 134–141
  - 134–136 5.2.1 Kurzfristige und langfristige Kostenfunktion 134–136
  - 136–138 5.2.2 Grenzkosten und Externalitätskosten 136–138
  - 138–140 5.2.3 Beschränkte Kapazität und Knappheitsrente 138–140
  - 140–141 5.2.4 Opportunitätskosten, Grenzkosten und Knappheitsrente 140–141
- 141–150 5.3 Streckenbezogene Opportunitätskosten des Gastransports 141–150
  - 141–146 5.3.1 Gesamtkosten einer Gastransportpipeline 141–146
  - 146–147 5.3.2 Opportunitätskosten einer Kapazitätsinanspruchnahme 146–147
  - 147–149 5.3.3 Ökonomische Implikation der Antriebsenergie 147–149
  - 149–150 5.3.4 Ökonomische Implikation einer Leitungsknappheit 149–150
- 150–156 5.4 Systembezogene Opportunitätskosten der Elektrizitätsübertragung 150–156
  - 150–152 5.4.1 Gesamtkosten eines Übertragungsnetzes 150–152
  - 152–153 5.4.2 Opportunitätskosten der Netzinanspruchnahme 152–153
  - 153–155 5.4.3 Ökonomische Implikation der Übertragungsverluste 153–155
  - 155–156 5.4.4 Ökonomische Implikation einer beschränkten Leitung 155–156
- 156–158 5.5 Fazit 156–158
159–202 6 Allokation von Transportkapazitäten in Gastransportpipelines 159–202
- 159–189 6.1 Allokativ effiziente Transportpreise bei gegebenem Infrastrukturniveau 159–189
  - 159–164 6.1.1 Modellannahmen und Maximierungsansatz 159–164
  - 164–169 6.1.2 Pipelineszenario I: Das Basismodell 164–169
    - 6.1.2.1 Transportpreis in Höhe der Opportunitätskosten
    - 6.1.2.2 Zahlenbeispiel: Transportpreis mit/ohne Beschränkung
  - 169–175 6.1.3 Pipelineszenario II: Das erweiterte Basismodell 169–175
    - 6.1.3.1 Transportpreis und Knotenpreisbildung
    - 6.1.3.2 Zahlenbeispiel: Transportpreis und Knotenpreisdifferenz
  - 175–182 6.1.4 Pipelineszenario III: Das Drei-Knotennetz 175–182
    - 6.1.4.1 Direkte Transportstrecke versus Umweg
    - 6.1.4.2 Zahlenbeispiel: Arbitragefreiheit zwischen alternativen Pipelinestrecken
  - 182–187 6.1.5 Pipelineszenario IV: Ein spezielles Drei-Knotennetz 182–187
    - 6.1.5.1 Abtauschen von Gasmengen
    - 6.1.5.2 Zahlenbeispiel: Transportpreis entgegen der Flussrichtung
  - 187–189 6.1.6 Dualität zwischen dem integrierten und disaggregierten Ansatz 187–189
- 189–194 6.2 Unregulierte Transportpreise monopolistischer Bottlenecks 189–194
  - 189–192 6.2.1 Formale Herleitung monopolistischer Transportpreise 189–192
  - 192–194 6.2.2 Zahlenbeispiel: Monopolistische Transportpreise 192–194
- 194–200 6.3 Transportpreise und Investitionsregel bei variablem Infrastrukturniveau 194–200
  - 194–197 6.3.1 Sozial optimale Preis- und Investitionsregel 194–197
  - 197–198 6.3.2 Monopolistische Preis- und Investitionsregel 197–198
  - 198–200 6.3.3 Monopolistische versus sozial optimale Infrastrukturdimension 198–200
- 200–202 6.4 Fazit 200–202
203–246 7 Allokation von Ein- und Ausspeisekapazitäten in Elektrizitätsnetzen 203–246
- 203–233 7.1 Allokativ effiziente Netznutzungspreise bei gegebenem Netzinfrastrukturniveau 203–233
  - 203–213 7.1.1 Modellannahmen und Maximierungsansatz 203–213
  - 213–217 7.1.2 Optimale Netznutzungspreise 213–217
    - 7.1.2.1 Netznutzungspreis für die Stromeinspeisung
    - 7.1.2.2 Netznutzungspreis für die Stromausspeisung
  - 217–220 7.1.3 Entscheidungsrelevante Grenzkostenregel und Konsumregel 217–220
    - 7.1.3.1 Entscheidungsrelevante Grenzkostenregel für die Erzeuger
    - 7.1.3.2 Konsumregel für die Verbraucher
  - 220–227 7.1.4 Zahlenbeispiele: Netznutzungspreise und Großhandelspreis 220–227
    - 7.1.4.1 Vorliegen einer Leitungsbeschränkung
    - 7.1.4.2 Vorliegen von Übertragungsverlusten
  - 227–230 7.1.5 Beziehung zweier Netznutzungspreise 227–230
    - 7.1.5.1 Differenz zweier Ein- bzw. Ausspeisepreise
    - 7.1.5.2 Summe aus Ein- und Ausspeisepreis
  - 230–233 7.1.6 Dualität zwischen dem integrierten und disaggregierten Ansatz 230–233
- 233–238 7.2 Unregulierte Netznutzungspreise monopolistischer Bottlenecks 233–238
  - 233–235 7.2.1 Formale Herleitung monopolistischer Netznutzungspreise 233–235
  - 235–238 7.2.2 Zahlenbeispiele für einen monopolistischen Stromnetzbetreiber 235–238
    - 7.2.2.1 Vorliegen keiner Restriktionen
    - 7.2.2.2 Vorliegen einer Leitungsbeschränkung
- 238–245 7.3 Netznutzungspreise und Investitionsregel bei variablem Netzinfrastrukturniveau 238–245
  - 238–242 7.3.1 Wohlfahrtsmaximierendes Netzinfrastrukturniveau 238–242
  - 242–245 7.3.2 Gewinnmaximierendes Netzinfrastrukturniveau 242–245
- 245–246 7.4 Fazit 245–246
247–264 8 Preisdifferenzierungsstrategien im Erdgas- und Elektrizitätssektor 247–264
- 247–251 8.1 Preisdifferenzierungsstrategie I: Perfekte Preisdifferenzierung 247–251
- 251–254 8.2 Preisdifferenzierungsstrategie II: Optionale zweiteilige Tarife 251–254
- 254–256 8.3 Preisdifferenzierungsstrategie III: Berücksichtigung von Preiselastizitäten 254–256
- 256–260 8.4 Preisdifferenzierungsstrategie IV: Spitzenlasttarifierung 256–260
  - 256–259 8.4.1 Sozial optimale Spitzenlasttarife 256–259
  - 259–260 8.4.2 Monopolistische Spitzenlasttarife 259–260
- 260–261 8.5 Anmerkungen zur Preissetzung für Übertragungskapazitäten 260–261
- 261–264 8.6 Fazit 261–264
  - Teil III: Analyse der derzeitigen Regulierung des deutschen Erdgas- und Elektrizitätsmarktes
265–302 9 Beurteilung der Marktmachtregulierung im deutschen Erdgassektor 265–302
- 265–278 9.1 Ferngastransportunternehmen in Deutschland 265–278
- 278–292 9.2 Marktmachtanalyse der Pipelineinfrastruktur 278–292
  - 278–288 9.2.1 Wettbewerb auf der Ferngastransportebene 278–288
  - 288–292 9.2.2 Marktmacht auf der Regionalgastransportebene 288–292
  - 292–292 9.2.3 Marktmacht auf der Verteilnetzebene 292–292
- 292–301 9.3 Regulierungsbasis und Regulierungsinstrument in Deutschland 292–301
  - 292–295 9.3.1 Wahl der Regulierungsbasis 292–295
  - 295–297 9.3.2 Erlösobergrenzenregulierung 295–297
  - 297–301 9.3.3 Das entry-exit System 297–301
- 301–302 9.4 Fazit 301–302
303–314 10 Beurteilung der Marktmachtregulierung im deutschen Elektrizitätssektor 303–314
- 303–305 10.1 Verbundnetzbetreiber in Deutschland 303–305
- 305–310 10.2 Regulierungsbasis und Regulierungsinstrument in Deutschland 305–310
  - 305–306 10.2.1 Wahl der Regulierungsbasis 305–306
  - 306–307 10.2.2 Erlösobergrenzenregulierung 306–307
  - 307–310 10.2.3 Das exit System und die Vorrangregelung 307–310
- 310–312 10.3 Falsche Analgogieschlüsse zwischen den Energiesektoren 310–312
- 312–314 10.4 Fazit 312–314
315–320 11 Zusammenfassung: Netznutzungspreise im Ferngastransport und im Elektrizitäts-Höchstspannungsnetz 315–320
321–341 Literaturverzeichnis 321–341

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