Investment costs of renewable energy technologies under consideration of volatile raw material prices

Abstract

Das globale Bekenntnis zu einem zukünftigen, nachhaltigen Energieversorgungsmix bringt einige technische, wirtschaftliche und politische Herausforderungen mit sich. Folglich ist die Identifikation von Einflussfaktoren auf Investitionskosten der Energieerzeugungstechnologien von zentraler Bedeutung. Im speziellen üben Energie- und Rohstoffpreise als auch technologische Lerneffekte einen fundamentalen Einfluss auf deren Investitionskosten aus. Daher sind Energiemodelle auf erweiterte methodische Ansätze angewiesen.<br />Folglich ist die Kernaufgabe dieser Arbeit die Identifizierung des Einflusses von Energie- und Rohstoffpreisen auf die Investitionskosten von Energieerzeugungstechnologien. Die Haupteinflussfaktoren im Hinblick auf Primärenergiepreise der relevanten Rohstoffpreise werden basie-rend auf empirischen Analysen mit Hilfe von ökonometrischen Modellen quantifiziert. Des Weiteren werden die Einflussfaktoren dieser Rohstoffpreise als auch die simultanen Effekte des technologischen Lernens auf die Investitionskosten der Energieerzeugungstechnologien analysiert. Das erlaubt eine endogene Modellierung der Einflüsse von Energiepreisen auf die Investitionskosten zukünftiger Energieerzeuger.<br />Ergebnisse zeigen einen signifikanten Einfluss von Kohle- und Gaspreisen auf Stahl- und Betonpreise. Siliziumpreise hängen stark von den Bezugskosten des Elektrizitätsverbrauchs ab. In Bezug auf onshore Windkraftanlagen zeigen Investitionskosten starke Abhängigkeit vom Stahlpreis wobei Investitionskosten von offshore Windkraftanlagen zusätzlich vom Betonpreis beeinflusst werden. Stahl- und Betonpreise zeigen sogar einen noch stärkeren Einfluss auf Investitionskosten von biomassebefeuerten Kraftwärmekopplungsanlagen. Im Gegensatz dazu zeigen Siliziumpreise nahezu keinen Einfluss auf Investitionskosten von Photovoltaik. Gleichermaßen sind Investitionskosten von Kleinwasserkraftwerken nicht durch Energie- und Rohstoffpreise erklärbar. Im Fall von Wind- und KWK-Investitionskosten werden technologische Lerneffekte durch steigende Energie- und Rohstoffpreise kompensiert.<br />

The global commitment towards a more sustainable future energy supply portfolio yields several new technical, economical and political challenges. Thus, understanding the drivers of energy technology investment costs is of key importance for an ambitious future renewable energy supply mix. In particular, energy and raw material prices as well as technological learning by doing effects hold fundamental impact on the energy technology investment costs.<br />Consequently, the core objective of this thesis is to identify the impact of energy and raw material prices on the investment costs of energy technologies. Thus, the key drivers in terms of primary energy prices of most relevant raw material prices are quantified based on empirical evidence within econometric models. Hence, the simultaneous impact of these raw material prices and technological learning effects on energy technology investment costs is identified in econometric models, too.<br />An important contribution of wind onshore investment costs is explained by steel prices, whereas offshore wind investment costs are additionally affected by concrete prices. Steel and concrete prices show an even slightly stronger impact on small-scale biomass CHP investment costs. In contrast, the silicon price holds a marginal impact on Photovoltaic investment costs only. Similar results are derived for small-scale hydro power investment costs, where energy and raw material prices do not explain their development significantly. In general, technological learning by doing effects are largely compensated by the impact of raw material prices in the case of wind and small-scale biomass CHP technologies.<br />