Quantification of the missing money problem in Austria and lessons learned from international capacity mechanisms

Abstract

The functioning of the energy-only market in the context of the ongoing transformation of the electricity system towards high shares of renewable energy generation increasingly calls into question the ability of a pure energy-only market to provide sufficient revenues and investment incentives for peak-load and flexible generation capacities. In this context, emerging revenue gaps are commonly referred to as the Missing Money Problem, which may potentially endanger long-term resource adequacy.The objective of this thesis is to investigate the extent of the Missing Money Problem in the Austrian electricity market. In addition, international capacity mechanisms are evaluated with regard to their ability to address the Missing Money Problem, ensure resource adequacy, mitigate market power, and integrate renewable energy sources, storage technologies, and demand-side response, from which implications for the Austrian electricity market are derived.First, a techno-economic ex-post analysis is conducted to quantify the Austrian Missing Money Problem for different types of gas-fired power plants (new and existing combined cycle gas turbines as well as existing open cycle gas turbines) under three representative market conditions (2019, 2022, and 2024). Based on hourly electricity prices, fuel prices, and plant-specific cost assumptions, variable costs, economic operating hours, annual contributions to fixed-cost recovery, and Missing Money per installed megawatt are calculated.The results show that both the occurrence and magnitude of the Missing Money Problem in Austria strongly depend on market conditions and technological characteristics. While existing combined cycle gas turbines are able to recover their fixed costs, new combined cycle gas turbines and existing open cycle gas turbines exhibit a structural Missing Money Problem under normal market conditions. The comparative analysis of international capacity mechanisms further indicates that volume-based approaches, in particular reliability options, are well suited to address these structural revenue gaps.Overall, the thesis concludes that under normal market conditions a structural Missing Money Problem exists for certain generation technologies in the Austrian electricity market. To ensure long-term resource adequacy, well-designed capacity mechanisms can therefore represent a meaningful complement to the existing market design. However, they do not replace the need for increased system flexibility such as batterie storages and demand-side response.

Die Funktionsweise des Energy-Only-Markets im Zusammenhang mit der fortlaufenden Transformation des Elektrizitätssystems hin zu hohen Anteilen an erneuerbarer Energieerzeugung stellt die Fähigkeit des reinen Energy-Only-Markets in Frage, ausreichende Erlöse und Investitionsanreize für Spitzenlast- und Flexibilitätskapazitäten zu bieten. In diesem Zusammenhang wird bei entstehenden Erlöslücken vom sogenannten Missing Money Problem gesprochen, welches die langfristige Versorgungssicherheit gefährden kann. Ziel dieser Arbeit ist es, das Ausmaß des Missing Money Problems im österreichischen Strommarkt zu untersuchen. Darüber hinaus werden internationale Kapazitätsmechanismen hinsichtlich ihrer Ziele der Lösung des Missing Money Problems, Gewährleistung von Versorgungssicherheit, Minimierung von Marktmacht, Integration von erneuerbaren Energiequellen, Speichern sowie Demand Side Response bewertet und daraus Schlussfolgerungen für den österreichischen Strommarkt abgeleitet. Zunächst wird eine techno-ökonomische Ex-post-Analyse durchgeführt, um das österreichische Missing Money Problem für verschiedene Arten von Gaskraftwerken (neues und bestehendes Gas- und Dampfkraftwerk sowie bestehendes Gaskraftwerk) unter drei repräsentativen Marktbedingungen (2019, 2022 und 2024) zu quantifizieren. Anhand von stündlichen Elektrizitätspreisen, Brennstoffpreisen und anlagenspezifischen Kostenannahmen werden die variablen Kosten, wirtschaftlichen Einsatzstunden, jährlichen Deckungsbeiträge zur Fixkostendeckung und Missing Money pro MW berechnet.Die Ergebnisse zeigen, dass das Auftreten und Ausmaß des Missing Money Problems in Österreich stark von Marktbedingungen und technologischen Merkmalen abhängt, wobei bestehende Gas- und Dampfkraftwerke ihre Fixkosten decken können, während neue Gas- und Dampfkraftwerke und bestehende Gaskraftwerke unter normalen Marktbedingungen ein strukturelles Missing Money Problem aufweisen. Eine darauf aufbauende vergleichende Analyse internationaler Kapazitätsmechanismen zeigt, dass volumenbasierte Ansätze, insbesondere Reliability Options, geeignet sind, diese strukturellen Erlöslücken zu adressieren.Insgesamt kommt die Arbeit zu dem Schluss, dass unter normalen Marktbedingungen ein strukturelles Missing Money Problem für bestimmte Erzeugungstechnologien im österreichischen Strommarkt besteht. Zur langfristigen Sicherstellung der Versorgungssicherheit können daher gezielt ausgestaltete Kapazitätsmechanismen eine sinnvolle Ergänzung zum bestehenden Marktdesign darstellen. Sie ersetzen jedoch nicht den Bedarf an mehr Flexibilität wie Batteriespeicher und Demand Side Response.