Dynamic cost-resource curves for electricity from renewable energy sources and their application in energy policy assessment

Abstract

Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien im Bereich der Stromerzeugung sind gekennzeichnet durch ein zumeist hohes Kostensenkungspotenzial und begrenzte Ressourcen. In dieser Arbeit wird die konträre Rolle dieser Effekte analysiert und die Folgen für die zeitliche Ausgestaltung von entsprechenden Förderstrategien diskutiert.<br />Ein neuer Ansatz im Bereich der Modellierung energiepolitischer Instrumente - die Entwicklung dynamischer Kosten-Potenzialkurven - wird aufgezeigt, der einen Brückenschlag zwischen bestehenden Methoden darstellt:<br />- die formale Beschreibung von Kosten und Potenzialen erneuerbarer Energien mittels statischer Kosten-Potenzialkurven; - die Modellierung technologischen Wandels, d.h. der dynamischen Kosten- und Effizienzentwicklung, wie beispielsweise mittels Lernkurven beschrieben; - Aspekte der Technologiediffusion durch Berücksichtigung nicht-ökonomischer dynamischer Barrieren.<br />Nach eingehender Beschreibung der formalen Grundlagen wird die gewählte Modellimplementierung anhand des entwickelten Prognosemodells Green-X, das die Simulation energiepolitischer Instrumente erlaubt, beschrieben.<br />Im Weiteren erfolgt eine umfassende Darstellung der erstellten Datenbasis bezüglich Potenziale und Kosten erneuerbarer Energietechnologien. Anhand von Beispielen wird die Anwendung des Modells im Bereich der Evaluierung energiepolitischer Instrumente aufgezeigt. Wichtige Erkenntnisse sind:<br />Dynamische Kosten-Potenzialkurven erweisen sich als ein aussagekräftiges Werkzeug, das es erlaubt eine Vielzahl an Ergebnissen in Hinsicht auf Effizienz (Kosten) und Effektivität (Potenzialausschöpfung) energiepolitischer Instrumente abzuleiten. Die gleichzeitige Berücksichtigung von Ressourcenbeschränkungen als auch dynamischer Kostenentwicklungen erlaubt folglich eine verbesserte dynamische Ausgestaltung von Förderinstrumenten.<br />Die konkrete Ausgestaltung der Förderinstrumente stellt das wichtigste Kriterium für eine effiziente Förderung dar. Ähnliche Effekte bezüglich der Ausbaurate erneuerbarer Energien, der Investitionssicherheit etc.<br />lassen sich durch verschiedene Instrumente erreichen, wenn deren Rahmenbedingungen ähnlich gesetzt werden. Selbstverständlich bleiben gewisse Unterschiede erhalten, wie beispielsweise bei Betrachtung der direkten Förderkosten Einspeisetarifsystemen klare Vorteile aufweisen.<br />

The developed modelling concept of dynamic cost-resource curves allows the linkage between three approaches of particular importance in the field of electricity generation from renewable energy sources (RES-E), but also energy technologies in a general manner, namely static cost-resource curves, technological change and technology diffusion. This concept is applied within the development of the dynamic computer model Green-X. Thereby, data requirements with respect to dynamic cost-resource curves are discussed, and an in-brief depiction of the developed database for RES-E, referring geographically to EU-15 countries, is given. The application of the concept respectively the model in the assessment of RES-E policies is illustrated exemplarily: An evaluation of energy policy instruments on EU-15 level is undertaken, and, in addition, the assessment of RES-E deployment on national level is discussed considering Austria as example.<br />Main conclusions are:<br />The dynamic cost-resource curve approach represents a proper tool in this respect due to the combined consideration of resource restrictions and dynamic cost developments. They assist in deriving the optimal time-path for policy instruments. They assist policy makers in deriving efficient and effective promotion instruments for RES-E. Through their application results can be gained with respect to both costs (i.e.<br />efficiency) and penetration (i.e. effectiveness).<br />The design of an effective strategy is the most important success criteria. Of course, as the instruments differ, the effort, the efficiency and complexity of reaching a similar impact varies among the support schemes too. By focusing on transfer costs for consumer feed-in tariff systems represent the preferable instrument.