Ökonomik der Energieeffizienz

Question 1

Effizienz

Answer 1

Effizienz betont die ökonomische Seite des Mitteleinsatzes.

Sie liegt vor, wenn Produktionsfaktoren so eingesetzt sind, dass ein Punkt auf der Transformationskurve erreicht wird.

Question 2

Optimalität

Answer 2

Optimalität ist gegeben, wenn Präferenz der Nachfrage bestmöglich beident werden:

Grenzrate der Substitution (= Steigung der Indifferenzkurve) muss gleich der Grenzrate der Transformation sein.

Question 3

Energieeffizienz, politisch normativ ausgedrückt

Answer 3

• Energieumwandlung soll mit möglichst geringen Energieverlusten auskommen
• Energiedienstleistungen sollen, bei gleichem Dienstniveau, möglichst wenig Primärenergie in Anspruch nehmen

Question 4

Grafik Ökonomie der Energieeffizienz

Answer 4

T₀ = Transformationskurve (oder Produktionsmöglichkeitenkurve)
zeigt grafisch alle effizienten Güterkombinationen bei gegebenem Ressourcen-Einsatz.

I₁ = nicht erreichbare Indifferenzkurve

I₂ = suboptimale Indifferenzkurve

I_opt = bestmögliche Produktion mit höchstmöglichen Nutzen = Optimalität im Punkt P

Question 5

Energieeffizienz & Energieproduktivität

Answer 5

Energieeffizienz = Energieoutput / Energieinput

Energieproduktivität
= Energieeffizienz auf bestimmten Output
z.B. beheizte Wohnfläche / Energieinput

Diese Effizienzindikatoren dienen u.a. der Beschreibung und Prognose der Energienachfrage.

Question 6

Entschärfung von Umweltproblemen mit verbesserter Energieeffizienz

Answer 6

Grundsatz:
bei der Energieumwandlung mit möglichst gerinen Verlusten auskommen

Es müssen allerdings auch die Kosten der Vermeidung der Verluste beachtet werden.

Question 7

Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz

Answer 7

• Energiemanagement
  Substitution von Energie durch Humankapital (Know-How)
  
  • z.B. Smart Grid, Systemoptimierung
    ​
• Einsatz von Geräten
  Substitution von Energie durch Kapital
  
  • z.B. Austausch auf energiesparende Heizungssysteme, Umstieg auf energiesparsamere Autos

Question 8

Energiesparen

Answer 8

= freiwilliger oder erzwungener Verzicht auf
Energie(-dienstleistungen)

• erzwungen
  fehlende Versorgungssicherheit, Energierationierung (Treibstoffgutscheine, Stromabschaltung, etc.)
• Verteuerung
  der Energieträger führt zu (“freiwilliger”) Reduktion der Nachfrage
• Wertewandel
  Konsumpräferenzen ändern sich mit Blick auf Umweltproblematik, Klimawandel oder Ressourcenknappheit

Question 9

Ökonomisches Effizienzpotenzial

Answer 9

= kostenoptimale Bereitstellung von Energiedienstleistungen

Das gesamte ökonomische Effizienzpotenzial besteht aus einzelnen Maßnahmen, welche jeweils Kosten verursachen.

Question 10

Wichtige Faktoren bei der Entscheidung zu Effizienzverbesserungsmaßnahmen

Answer 10

• Investitionskosten
• jährliche Energieersparnisse
• Nutzungsdauer und Zinssatz
• Energiebezugskosten

Question 11

Grenzkosten für die eingesparte Energie

Answer 11

= CCE - Cost of Conserved Energy

Aus einer Investition (in Energieeffizienz) ergeben sich Annuitäten (= jährlich zu bezahlende Zinstilgung + Rückzahlung der Investitionsausgaben).

Die Annuitäten in Bezug auf die eingesparte Energie ergeben die (Grenz-)Kosten für die eingesparte Energie.

CCE = (IC + CRF + O&M) / AES

IC = Investment cost
CRF = capital recovery factor (Zinszahlung je nach A)
O&M = operation & maintenance cost
AES = annual energy savings

–> CCE müssen kleiner sein als die Energiebezugskosten, weil sonst die Energieeffizienzmaßnahme mehr kostet als sie einspart.

Question 12

Betrachtung der Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

Answer 12

Da das gesamte ökonomische Effizienzpotenzial aus einzelnen Maßnahmen besteht, welches jeweils Kosten verursacht, müssen zur Effizienzsteigerung die Maßnahmen einzeln betrachtet werden:

Sind die Grenzkosten der eingesparten Energie niedriger als die Grenzkosten des Energiebezugs, dann ist das Projekt wirtschaftlich sinnvoll.

Question 13

Wechselwirkung zwischen einzelnen Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

Answer 13

• Jede Maßnahme reduziert Energiekonsum
  –> Kosten verändern sich
• Auswirkungen von einzelnen Maßnahmen auf andere müssen betrachtet werden
• Daher iteratives Vorgehen:
  mit kostengünstigerer Maßnahme beginnen und dann Grenzkosten der weiteren Maßnahmen neu berechnen.

Question 14

Gründe, warum theoretisches Effizienzpotenzial nicht ganz realisiert werden kann

Answer 14

• Auswirkungen vorhergegangener Maßnahmen beeinflussen das Potenzial folgender Maßnahmen
• Transaktionskosten von Effizienmaßnahmen (z.B. Planung, nicht geplante technische Probleme, Finanzierungskosten, etc.)
• Persistence- (Beharrungs-) Effekt:
  Maßnahmen werden erst realisiert, wenn bspw. bestehende Maschinen, Fahrzeuge, etc. ersetzt werden müssen, obwohl Effizienzmaßnahmen sogar schon vorher sinnvoll wären.
• Rebound-Effekt:
  Aufhebung der Energieeinsparung, weil durch sinkende Kosten im Zuge der Effizienzverbesserung eine Mehrnachfrage nach Energie entsteht.

Question 15

Warum werden in einer wettbewerbsorientierten Marktwirtschaft teilweise Effizienzpotenziale, die mit Kostenvorteilen verbunden wären, nicht genutzt?

Answer 15

1. Irrelevanz von Effizienzmaßnahmen aus individueller Sicht
2. Auseinanderfallen der Entscheidungsbefugnisse
3. Kurzsichtigkeit der Energiekunden
4. Weitere Gründe
   (z. B. Kreditbeschränkungen, Investitionshemmung, Energiewirtschaftliche Fragestellung unbekannt, Informationsasymmetrie, etc.)

Question 16

1. Irrelevanz von Effizienzmaßnahmen aus individueller Sicht

Answer 16

• Energiekunden haben meist geringe Kenntnisse über Möglichkeiten, Technologien und Kosten von Energieeffizienzmaßnahmen
• Oftmals fallen erreichbare Kostenvorteile durch Effizienzmaßnahmen aus der Sicht der Einzelnen kaum ins Gewicht - obwohl sie in Summe sehrwohl bedeutend wären.

Question 17

2. Auseinanderfallen der Entscheidungsbefugnisse

Answer 17

• Oft fallen wirtschaftliche Vorteile einer Effizienzmaßnahme nicht demjenigen Akteur zu, der die Kosten übernommen hat

z.B. Mietwohnung:
Vermieter bezahlt für neue Fenster, während der Mieter die Vorteile der eingesparten Kosten zu spüren bekommt -> wenig Anreiz.
* Dieses Problem ist mit marktwirtschaftlichen Instrumenten (Energiepreise, -Steuern) kaum lösbar, sondern nur durch ordnungsrechtliche Eingriffe des Staates (Mindeststandards, Energiesparverordnung, etc.)

Question 18

3. Kurzsichtigkeit der Energiekunden

Answer 18

Während Unternehmen der Energiewirtschaft teilweise sehr langfristige Investitionen tätigen, investieren Endkunden oftmals nur in Effizienzmaßnahmen, wenn Investitionsmehrkosten innerhalb von wenigen Monaten/Jahren zurückfließen.

Question 19

4. Weitere Gründe für fehlende Investitonen in Energieeffizienz

Answer 19

• Kreditbeschränkungen (oder andere Investitionsprioritäten)
• Energiewirtschaftliche Fragestellungen sind für unternehmerische Kunden oftmals relativ unbekannt (gehören nicht zum Kerngeschäft)
• Informationsasymmetrie (Investor kenn nicht die ökonomischen Vorteile)
• Investitionshemmung aufgrund der Erwartung von technologischen Verbesserungen und daher künftig sinkender Kosten (bspw. sinkende Kosten für Photovoltaik/Batterien)

Question 20

Wachstumsmodelle seit Solow (1956)
Technischer Fortschritt

Answer 20

• Technischer Fortschritt ist die wichtigste Quelle für Wachstum
• technischer Fortschritt sind all jene Wachstumseinflüsse, die nicht dem vergrößerten Einsatz von Arbeit, Kapital und anderen Produktionsfaktoren zuzuschreiben sind.

z.B. Produktionssteigerung durch:​

1. Markteinführung technischer Verbesserungen
2. verbeserte Organisation und Logistik
3. höhere Wettberwerbsintensität

Question 21

Faktoren für Innovationsprozesse

Answer 21

• Voraussetzungen
  
  • Naturgesetze
  • Vorhandenes technisches Wissen
  • Problemdruck
  • Staatliche Regulierung und Anreize
    ​
• Probleme
  
  • Umsetzung naturwissenschaftliche-technischer Kenntnisse dauert oft Jahre
  • Innovationsprozesse brauchen nicht Druck, sondern auch Kapital für Investitionsmaßnahmen
  • Innovationsprozesse sind komplex und Kausalitäten sind oft nicht eindeutig klar

Question 22

Merkmale Invention

Answer 22

= Erfindung; Ergebnis aus Innovationsprozess

• bei F&E herscht oft hohe Ungewissheit
• F&E hat positive externe Effekte - steigert Wettbewerb und bringt Vorteile für Kunden
• Kostenintesiv und Nachahmer
  Patente und staatliche Förderung nötig
• Problem der Energiebezogenen Forschung
  
  • Erfolgsfaktoren stammen meist aus inderdisziplinärer Forschung und weniger aus der traditionellen Energieforschung

Question 23

Probleme von Förderungen

Answer 23

• potenzielle Wettbewerbsverzerrung zwischen Unternehmen
• Fokus auf “erfolglose” Projekte
  (z. B. Kernfusion, schneller Brüter)

Question 24

Diffusion (Verbreitung) von Innovationen

Answer 24

• Economies of Scale
• Lerneffekte
• Lock-in/Lock-out-Phänomen

Question 25

Economies of Scale

Answer 25

* mit steigender Produktion sinken die Grenzkosten _Problem:_ wenn knappe Ressourcen verwendet werden, kann eine Produktionsausweitung zu höheren Kosten führen

Question 26

Lerneffekte

Answer 26

akkumuliertes Erfahrungswissen vergrößert sich mit zunehmender kumulierter Produktion --\> Kosten und Preise sinken

Question 27

Lock-in / Lock-out-Phänomen

Answer 27

auch wenn neue Technik besser ist, schafft sie oft nur schwer den Markteintritt * bereits eingeführte Techniken haben Kostenvorsprung dank Lerneffekte * Bei Verdrängung der eingeführten Technik muss das damit verbundene Erfahrungswissen abgeschrieben werden (z. B. Fachwissen über VHS-Rekorder)

Question 28

Welche ökonomischen Effekte resultieren aus einer Steigerung der Energieeffizienz (in einer Volkswirtschaft)?

Answer 28

* Sinken der Energiepreise * Einkommens- und Substitutionseffekte (Einkommen steigt, andere Inputs werden durch Energie substituiert) * Effekte auf den Outputs: * Rebound-Effekt * Backfire-Effekt (Reboung- bzw. Backfire-Effekte sind systemweite Effekte und kompliziert zu quantifizieren)

Question 29

Rebound-Effekt

Answer 29

Kompensation der Energieeinsparung druch verstärkte Nachfrage augrund niedrigerer Preise (Kosten)

Question 30

Backfire-Effekt

Answer 30

Reboundeffekt von über 100%, sodass Energieverbrauch durch Effizeinzsteigerung sogar größer wird.

Question 31

Modell einer kleinen offenen Ökonomie

Answer 31

* Ökonomie produziert **Output Q** für ein einziges Gut. Für die Produktion wird benötigt: * fixe Anzahl an natürlichen, lokalen **Ressourcen N** * **Energie E_p** (homogen) * Energie wird zu 100% zu einem fixen **Preis p_E** importiert (Weltmarktpreis). ​ * Output Q wird entweder konsumiert oder exportiert. * Differenz zwischen Output Q und Energieimport E_p ist ein **Überschuss S** * Überschuss S wird für **Konsum C** verwendet

Question 32

Modell einer kleinen offenen Ökonomie Grafik 1

Answer 32

**Obere Grafik:** * Q = Q (N, E_p) * S = C = Q -E_pp_E wobei N = Ñ (natürlichen Ressourcen sind fix!) Ohne Energieinput gibt es keinen Output --\> Q (N, 0) = 0 Bei _fixen N Inputs_ kann nur durhch die Energie der Output gesteigert werden, allerdings zu einer abfallenden Rate (sinkender Grenznutzen) **Untere Grafik** * Punkte auf der Transformationskurve ( = Produktionsfunktion Q) sind technisch effizient (ineffizient: unterhalb oder rechts davon) * _Punkt A:_ maximaler Konsum; Grenzprodukt der Energie ist gleich dem Preis - -\> weitre Einheit würde Profit/Konsum senken

Question 33

Modell einer kleinen offenen Ökonomie Nachhaltigkeit mit Sozialer Wohlfahrtsfunktion (SWF)

Answer 33

* aufgrund von Nachhaltigkeit müsste eine Lösung gewählt werden, die von Konsum-/Profitmaximierung abweicht. In der SWF wird Konsum zwar als positive, Energieverbrauch aber als negative Komponente berücksichtigt. * Es gibt viele konvexe ISO-SWF-Kurven, welche die Kombination aus Energie und Konsum darstellen. Es wird jene gewählt, welche gerade noch die Konsumkurve tangiert. * SWF beinhaltet: * minimales Konsumlevel C * maximalen Energieverbrauch E_p **​C \> C_min, 0 \< E_p \< E_pmax** * Nachhaltigkeit könnte durch Steuern erreicht werden, würde aber - wie in der Grafik gezeigt - zu sinkendem Konsum führen --\> unbeliebt bei Konsumenten!

Question 34

Energieproduktivität Π

Answer 34

= durchschnittlicher Output pro Einheit Energieinput. **Π = Q / E_p** Energieproduktivität wird bestimmt durch eine Kombination aus: 1. Energieeffizienz 2. Verhältnis Energie / Natürliche Ressourcen (N)

Question 35

Energieeffizienz und Energieproduktivität

Answer 35

* je steiler die gepunktete Linie vom Ursprung zu einem Produktionsniveau, desto höher ist die Energieproduktivität * _Bewegung von A nach B_ **Anstieg der Energieproduktivität**, aber **keine** Veränderung bei der Energieeffizien * denn: bei konstant bleibendem Angebot an anderen Inputs (N), führt eine Steigerung der Energieproduktivität zu einer Reduktion des Outputs

Question 36

Lösung für Nachhaltigkeitsziele Energieeffizienz steigern

Answer 36

* Energieeffizienz basierend auf technischem Fortschritt * Eine Verbesserung bei der Energieeffizienz führt zu einer Steigerung des Outputs bei konstantem Energie-Input * Produktionsfunktion Q verschiebt sich also nach oben * Energieeffizienzsteigerung im Modell einer kleinen offenen Ökonomie * Q (N, nE_p) wobei n = **energiebezogene Effizienzsteigerung** * Es kann ein gegebenes Outputniveau mit demselben Level an nicht-Energieinputs (N), aber mit **weniger Energie** erreicht werden * Mit denselben Inputlevels (Energie und N) kann ein höheres Outputniveau erreicht werden

Question 37

Was passiert mit dem Energieverbrauch, wenn die Energieeffizienz steigt?

Answer 37

1. Verschiebung der Transformationskurve nach oben/außen --\> derselbe Output mit weniger Energie 2. Konsum: wenn Output bei weniger Energie und unveränderten Preisen konstant bleibt, kann Konsum sogar steigen: z.B. D₁ höher als A₁ 3. Nachhaltigkeit ist erreichbar: Output und der Energieverbrauch müssen zwar reduziert werden, aber der Konsum kann dennoch steigen --\> B₂ oberhalb von A₁ 4. Doch sinkt der Energieverbrauch wirklich?

Question 38

Energieeffizienz- und Verbrauch

Answer 38

* Bei freien Marktmechanismen wird Energieeffizienz zu einem Anstieg des Outputs und des Konsums führen * Erhöhte Energieeffizienz --\> mehr Konsum möglich * Bei einer "well-behaved"-Produktionsfunktion: * Anstieg bei der Energieeffizienz senkt Energiepreise * Es wird mehr Energie als andere Ressourcen für die Produktion verwendet. * **Rebound-Effekt** wird zu einem gewissen Maß eintreten * möglicher Rebound bis bspw. Punkt D₂ --\> Energieverbrauch sinkt zwar, aber in einem kleineren Ausmaß als theoretisch möglich ​ * Backfire-Effekt * wenn der Konsum maximiert werden soll auf Punkt A₂ --\> Energieverbrauch steigt von E\*_{p, 1} auf E\*_p,2 --\> mehr Energieverbrauch als zuvor ​

Question 39

Wie könnte man einen Rebound- oder Backfire-Effekt verhindern?

Answer 39

* Regierung kann Energienachfrage durch Steuern und Preise beeinflussen: * mit passenden Steuern können die Preise für Energie erhöht und die Produktion beeinflusst werden * Idealfall: Steuern so wählen, dass der Output konstant bleibt, aber der Energieverbrauch sinkt * Steuer soll nur lenken und Einnahmen wieder verteilt werden (z.B. in Förderung der Energieeffizienz)

Question 40

Probleme von Steuern

Answer 40

* Müssten theoretisch kontinuierlich mit Effizienzsteigerungen angehoben werden * Produzenten haben keine Vorteile aus Effizienzsteigerung (wenig Anreize für Innovation & Investitionen in Energieeffizienz)