Die technisch-ökonomische Bewertung von Emissionsminderungsstrategien mit Hilfe von Energiemodellen:
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Stuttgart
IER
1996
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| Series: | Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung <Stuttgart>: Forschungsbericht des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis I
Inhaltsverzeichnis
0 Einleitung 1
1 Der Problemkreis Energietechnik - Ökonomie - Umwelt 5
1.1 Energietechnik und Ökonomie 5
1.1.1 Grundlegende Bedeutung der Energiewirtschaft 5
1.1.2 Abriß der geschichtlichen Entwicklung der Energiewirtschaft in
der Bundesrepublik Deutschland 7
1.1.3 Die Bedeutung und Struktur des Energiesektors in der Bundes¬
republik Deutschland 9
1.2 Ökonomische Aspekte anthropogener Umwelteingriffe 10
1.2.1 Die politische und ökonomische Dimension des Umweltpro¬
blems 10
1.2.2 Zur Bewertung des Gutes Umwelt 12
1.2.3 Soziales Optimum aus neoklassischer Sicht 14
1.2.4 Das Sozialprodukt als Wohlfahrtsmaß 16
1.2.5 Ökonomisches Grundproblem der Umweltpolitik 18
1.2.6 Ansätze und Grenzen der Privatisierung von Umweltressour¬
cen 19
1.2.7 Zur Pareto-Optimalität von Umweltpolitiken 23
1.3 Energienutzung und Umwelt 25
1.3.1 Die Entwicklung der Luftschadstoffemissionen 25
1.3.2 Die Luftreinhaltepolitik in der Bundesrepublik Deutschland und
der Europäischen Gemeinschaft 27
2 Aspekte der Bewertung und Auswahl von Emissionsminderungsstrategien ... 31
2.1 Eingriffsmöglichkeiten des Staates 31
2.2 Informationsbedarf und Zielsystem des Staates 35
2.3 Grundlagen der Bewertung und Auswahl von Emissionsminderungs¬
strategien 37
2.3.1 Die Bewertung von Gütern auf Märkten 37
2.3.2 Umweltmaßnahmen in der Investitions- und Finanzierungsrech¬
nung 42
2.4 Erweiterung der monokriteriellen, monetären Bewertungsansätze 52
2.4.1 Kosten-Effektivitätsanalyse (KEA) oder Kosten-Wirksamkeits-
11 Inhaltsverzeichnis
Analyse (KWA) 52
2.4.2 Kosten-Nutzen-Analyse (KNA) 53
2.4.3 Nutzwertanalyse (NWA) 53
2.4.4 Allgemeiner Vergleich 54
2.4.5 Der Zusammenhang zwischen betriebswirtschaftlichen und
volkswirtschaftlichen Kosten 55
2.4.6 Schematische Vorauswahl von Emissionsvermeidungstechnolo-
gien 58
2.5 Umweltbeschränkungen und Ressourcenplanung als Optimierungspro¬
blem 59
2.5.1 Grundlegende Aspekte der Prozeßauswahl bei Ressourcenknapp¬
heit 59
2.5.2 Ein Algorithmus zur Bestimmung einer Trade-off-Kurve 63
2.5.3 Planung im Falle mehrerer Ressourcen 64
2.5.4 Ressourcenplanung im Netzwerkmodell mit Hilfe linearer Pro¬
grammierung 65
2.5.5 Das duale Problem und dessen Interpretation 67
2.6 Die dynamische Kosten-Effektivitäts-Analyse als Hilfsmittel zur Pla¬
nung von Umweltressourcen 68
3 Lineare Energiesystemmodelle zur systemaren Bewertung von Emissionsmin-
derungsstrategien 71
3.1 Energiesysteme und Systemanalyse 71
3.2 Die Charakterisierung von Energiesystemmodellen 73
3.2.1 Allgemeines 73
3.2.2 Klassifizierung 75
3.3 Die Wahl des geeigneten Modellansatzes zur systemaren Analyse von
Emissionsminderungsmaßnahmen 78
3.3.1 Zur Rolle von Energiesystemmodellen 78
3.3.2 Lineare Programmierung versus lineare Simulation 79
3.3.3 Modelle im Rahmen der dynamischen Kosteneffektivitätsanalyse
von Emissionsminderungsmaßnahmen 80
4 Die Modellierung von Emissionsminderungsmaßnahmen im flußorientierten
Optimierungsmodell am Beispiel des Modellschemas EFOM-ENV 85
4.1 Das Modellierungswerkzeug EFOM-ENV zur Analyse von Energie-
und Umweltstrategien OJ
Inhaltsverzeichnis III
4.1.1 Entwicklungsgeschichte 85
4.1.2 Die wesentlichen Charakteristika von EFOM-ENV 85
4.1.3 Die Grundstruktur von EFOM-ENV 91
4.2 Erweiterung um neue umweltverträgliche Energietechniken 92
4.3 Modellierung der Energieträgersubstitution und Energieträgerqualitäts¬
verbesserung 93
4.4 Abbildung der Verbesserung der Energieeffizienz
( Energieeinsparung ) 95
4.5 Modellierung von Verhaltensänderungen auf der Nachfrageseite 98
4.6 Abbildung von Techniken zur Reduzierung der Umweltauswirkungen . 99
4.7 Analyse unterschiedlicher gesetzlicher Regelungen 101
4.7.1 Emissionsstandards 101
4.7.2 Regionale, sektorale und institutionelle Bubble -Politik .... 102
4.7.3 Emissions- und Energiesteuern 102
4.7.4 Subventionen 103
4.8 Dynamische Kosteneffektivitätsanalyse mit EFOM-ENV 103
4.8.1 Entwicklung eines Bewertungsmoduls 103
4.8.2 Trade-off-Kurven und globale Reihenfolgenbildung 104
4.8.3 Gestaltung von Szenarien zur Analyse von Emissionsminde-
rungsstrategien 105
5 Fallstudie: Kosteneffektive Emissionsminderungsstrategien für die Bundes¬
republik Deutschland und deren Auswirkungen 109
5.1 Rahmenannahmen der Fallstudie 109
5.1.1 Demographische Entwicklung 109
5.1.2 Gesamtwirtschaftliche Entwicklung 109
5.1.3 Energiepreisentwicklung auf den Weltmärkten 109
5.1.4 Energiepolitische Annahmen 110
5.1.5 Technische Optionen 110
5.2 Status-Quo-Szenario der energiewirtschaftlichen Entwicklung und der
Emissionen 115
5.2.1 Grundlegendes zur Ergebnisdarstellung und Interpretation ... 115
5.2.2 Die Energiebedarfsentwicklung 116
5.2.3 Primärenergiebilanz 117
5.2.4 Perspektiven der technischen Entwicklung 117
5.2.5 Auswirkungen verstärkter Energieeinsparungen 119
IV Inhaltsverzeichnis
5.3 Analyse der Umweltpolitik in der Bundesrepublik Deutschland ( Alte
Bundesländer ) 121
5.3.1 Auswirkungen auf das Emissionsaufkommen 121
5.3.2 Technische Implikationen der Umweltpolitik und deren Ver¬
gleich mit äquivalentem Effizienzszenario (UPRE) 123
5.3.3 Ökonomische Aspekte 128
5.4 Simultane Umwelt- und Klimapolitik - Analyse möglicher Synergis¬
men 129
5.4.1 Emissions- und Energiebilanzen 129
5.4.2 Technische Implikationen 133
5.4.3 Wirtschaftliche Folgen 135
5.5 Das Szenario Emissionssteuern (UKTAX) 138
5.6 Kostenkurven und Maßnahmenreihenfolgen der Emissionsminderung 141
5.6.1 SOx-Minderung 142
5.6.2 NO.-Minderung 144
5.6.3 CO2-Minderung 147
5.6.4 Kombinierte SOX-, NOX- und CO2-Minderung 149
5.7 Zusammenfassung der Ergebnisse und Empfehlungen für eine rationale
Umweltpolitik in der Bundesrepublik Deutschland 151
6 Kritische Würdigung des dargestellten Ansatzes und Ausblick 155
Literaturverzeichnis 157
Abbildungsverzeichnis V
Abbildlingsverzeichnis
Abb. 1-1 Wechselwirkungen zwischen Energiewirtschaft und Volkswirtschaft 6
Abb.2-1 Auswirkungen einer Emissionssteuer auf die Volkswirtschaft 33
Abb.2-2 Die Gleichgewichtsbildung auf einem Markt 39
Abb.2-3 Die Akteure in einer Ökonomie mit Umweltmärkten 41
Abb.3-1 Energiesysteme und Umgebungssysteme 72
Abb.3-2 Netzwerkstruktur von Energiesystemmodellen 78
Abb.4-1 Modellierung eines Prozesses im flußorientierten Ansatz mit Knoten
und Kanten 88
Abb.4-2 Die Subsysteme in EFOM-ENV 92
Abb.4-3 Modellierung von Brennstoffqualitätsverbesserungen 95
Abb.4-4 Kosten-Potential-Kurven im flußorientierten Modell 97
Abb.4-5 Preisabhängige Nachfragestufenfunktionen im LP 99
Abb.4-6 Modellierung von Emissionsminderungstechniken in EFOM-ENV 101
Abb.4-7 Das Umweltbewertungsmodul in EFOM-ENV 104
Abb.5-1 Kosten-Potential-Kurve für erneuerbare Stromerzeugungsoptionen 113
Abb.5-2 Kosten-Potential-Kurve für Stromeinsparungen im Haushalte- und
Kleinverbrauchersektor 114
Abb.5-3 Endenergieverbrauch nach Brennstoffen und Sektoren im Szenario
Status-Quo 116
Abb.5-4 Primärenergieverbrauch nach Energieträgem im Szenario Status-Quo
(Bilanzierung nach EUROSTAT) 118
Abb.5-5 Verringerung des Primärenergieaufkommens bei Durchführung
zusätzlicher Einsparmaßnahmen 120
Abb.5-6 Kostenveränderung durch zusätzliche Einsparungsmaßnahmen 120
Abb.5-7 Emissionsentwicklung ohne/mit zusätzlichen Energieeinsparmaßnahmen
auf der Nachfrageseite, Szenario Status-quo 121
Abb.5-8 Sektorale Emissionsminderung im Szenario Umweltpolitik 122
Abb.5-9 SO,-Emissionsentwicklung in den Szenarien Status-Quo und
Umweltpolitik 123
Abb.5-10 NO„-Emissionsentwicklung in den Szenarien Status-Quo und
Umweltpolitik 124
Abb.5-11 Beitrag der einzelnen Sektoren zur SO,-Minderung 130
Abb.5-12 Beitrag der einzelnen Sektoren zur NO,-Minderung 130
Abb.5-13 Beitrag der einzelnen Sektoren zur CQ-Minderung 131
VI Abbildungsverzeichnis
Abb. 5-14 Die Stromerzeugung nach Energieträgern (einschließlich KWK-Strom) 132
Abb.5-15 Auswirkungen der Szenarien auf den PrimärenergieverbTauch nach
Energieträgern 133
Abb.5-16 Bedeutung unterschiedlicher Stromerzeugungstechniken in den Szenarien 134
Abb.5-17 Gesamtkosten der Emissionsminderung in den Szenarien 135
Abb.5-18 Sektorale Verteilung der Emissionsminderungskosten 136
Abb.5-19 Durchschnittliche spezifische Vermeidungskosten 138
Abb.5-20 Grenzkosten der Strombereitstellung für die Industrie 139
Abb.5-21 SO„-Emissionen versus Grenzminderungskosten 140
Abb.5-22 Kostenkurven der SO,-Minderung 144
Abb.5-23 NO,-Emissionen versus Minderungsgrenzkosten 145
Abb.5-24 Kostenkurven für die NO.-Minderung 146
Abb.5-25 CO2-Emissionen versus Minderungsgrenzkosten 148
Abb.5-26 Kostenkurven für die CQj-Minderung 149
Abb. 5-27 Emissionen versus Minderungsgrenzkosten bei kombinierter Minderung 150
Abb.5-28 Kostenkurven für die kombinierte Schadstoffminderung 151
Tabellenverzeichnis VII
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1-1 Wesentliche energiewirtschaftliche Indikatoren und deren Entwicklung
für ausgewählte Länder (Weltbank ) 5
Tabelle 1-2 Sektorale Aufteilung der Bruttowertschöpfung und deren Entwicklung
in der Bundesrepublik Deutschland zwischen 1960 und 1989 9
Tabelle 1-3 Anteile der Energienutzung an den Luftschadstoffemissionen 26
Tabelle 1-4 SO,- und NOx-Emissionsgrenzwerte für stationäre Feuerungsanlagen 28
Tabelle 1-5 Emissionsgrenzwerte und deren Gültigkeitsbereich für Kraftfahrzeuge
gemäß ECE-15/05 (1987), Bezug: EEC 70/220-Test 29
Tabelle 5-1 Unterstellte Energiepreisentwicklung (deflaü oniert) auf den Weltmärkten 110
Tabelle 5-2 Die Entwicklung der Endenergieanteile 117
Tabelle 5-3 SO,-Minderung durch Emissionsminderungstechniken in den Szenarien
Umweltpolitik (UPR) und effiziente Umweltpolitik (UPRE) 125
Tabelle 5-4 NOx-Minderung durch Emissionsminderungstechniken 126
Tabelle 5-5 Auswirkungen einer effizienzorientierten Umweltpolitik auf die Strom-
erzeugungsstrukturen 127
Tabelle 5-6 Kumulierte SO„-Minderung in 10001 durch Rauchgasentschwefelungs-
techniken in Abhängigkeit der maximalen spezifischen Minderungs¬
kosten 144
Tabelle 5-7 Kumulierte NO,-Minderung in 10001 durch Primär- und Sekundärma߬
nahmen zur Entstickung in Abhängigkeit der maximalen spezifischen
Minderungskosten 146
Tabelle 5-8 Synergieeffekte bei unterschiedlichen Bewertungsansätzen für die sie¬
ben Minderungsgrenzkostenstufen (j=-3,-2...,3) 151
Tabelle 5-9 Überblick über die Kosten und Emissionsminderungen in den wesentlichen
Szenarien 153
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| spelling | Schmid, Günter Verfasser aut Die technisch-ökonomische Bewertung von Emissionsminderungsstrategien mit Hilfe von Energiemodellen vorgelegt von Günter Schmid. Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Stuttgart Stuttgart IER 1996 XV, 159 S. graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung <Stuttgart>: Forschungsbericht des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung 28 Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 1996 Energiemodell (DE-588)4121192-3 gnd rswk-swf Technik (DE-588)4059205-4 gnd rswk-swf Emissionsverringerung (DE-588)4113432-1 gnd rswk-swf Wirtschaft (DE-588)4066399-1 gnd rswk-swf Bewertung (DE-588)4006340-9 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Emissionsverringerung (DE-588)4113432-1 s Technik (DE-588)4059205-4 s Wirtschaft (DE-588)4066399-1 s Bewertung (DE-588)4006340-9 s Energiemodell (DE-588)4121192-3 s DE-604 Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung <Stuttgart>: Forschungsbericht des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung 28 (DE-604)BV004201411 28 HBZ Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=007430783&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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