Economics of long-term portfolio management in electricity markets

Weltweit erfordern Erneuerungen und Erweiterungen der Stromversorgungssysteme hohe Investitionen in neue Stromerzeugungsanlagen. Die hierfur erforderlichen Kraftwerksinvestitionen bergen aufgrund der hohen Baukosten und der langen Lebensdauern zwischen 20 und 50 Jahren erhebliche finanzielle Risiken sowohl fur einzelne Investoren als auch fur die Wettbewerbsfahigkeit ganzer Volkswirtschaften; denn der von Energiepolitikern gesetzte regulatorische Marktrahmen und im Markt getroffenen Investitionsentscheidungen von heute beeinflussen die volkswirtschaftlichen Kosten fur die Energieversorgung von morgen. Daher sollten Energiepolitiker bei der Forderung bestimmter Kraftwerkstechnologien und Investoren bei ihren Entscheidungen zu Kraftwerksneubauten sowohl die Kosten (bzw. Renditen) als auch die finanziellen Risiken im Hinblick auf das Erzeugungsportfolio im Markt berucksichtigen. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Entscheidungstheorie unter Unsicherheit im Hinblick auf Kraftwerksinvestitionen weiterzuentwickeln und effiziente Erzeugungsportfolios sowohl von einer volkswirtschaftlichen als auch von einer Investoren-Perspektive zu erforschen. Dazu setzt diese Arbeit auf den in der Literatur bereits intensiv diskutierten Konzepten zur Kapazitatsplanung sowie des "Peak-load Pricing" einerseits sowie der Markowitz'schen Portfoliotheorie andererseits auf und entwickelt diese in einem integrierten Modellansatz weiter. Dabei stehen finanzielle Risiken aus den spezifischen Brennstoffpreis-Unsicherheiten unterschiedlicher Erzeugungs-Technologien im Fokus dieser Arbeit. Nach einer kurzen Zusammenfassung elementarer Grundlagen zur Entscheidungstheorie wird die Investitionsentscheidung als ein formales Optimierungsproblem modelliert. Hiervon werden quantitative Kriterien zur Diversifikation des Erzeugungsportfolios in Abhangigkeit von der Risikoaversion abgeleitet und analytische Losungen fur bezogen auf Kosten und Risiken effiziente Erzeugungsportfolios aus einer Wohlfahrtperspektive bestimmt. Die Ergebnisse belegen, dass Diversifikation per se selbst bei hoher gesellschaftlicher Risikoaversion nicht zwingend vorteilhaft ist. Der effiziente Technologiemix im Erzeugungsportfolio ist vielmehr durch die spezifischen Risiken der einzelnen Technologien selbst bestimmt. Folglich werden mit steigender gesellschaftlicher Risikoaversion jene Erzeugungstechnologien mit geringen Brennstoffpreisrisiken (beispielsweise Kernkraft oder Braunkohle) gegenuber Technologien mit hohen Preisschwankungen (beispielsweise Gas) bevorzugt. Im Gegensatz zu bestehenden Forschungsarbeiten, in denen Veranderungen der Grenzpreis basierten Angebotskurve ("Merit Order") aufgrund von Schwankungen in den Brennstoffkosten nicht betrachtet werden, wird dieses Risiko in der vorliegenden Arbeit explizit analysiert und quantifiziert. Im Ergebnis wird gezeigt, dass Merit Order Risiken insbesondere bei langen Investitionszeitraumen den Technologiemix in effizienten Erzeugungsportfolios erheblich beeinflussen. Wahrend bestehende Literatur zum Thema Kapazitatsplanung und Portfoliotheorie gemeinhin die Annahme vollkommener Markte voraussetzt, wird in dieser Arbeit analytisch gezeigt, wie Risikoaversion von Investoren die sich im Marktgleichgewicht einstellende Struktur des Erzeugungsportfolios beeinflussen und zu erheblichen Abweichungen vom wohlfahrtsoptimalen Technologiemix fuhren kann. Schlieslich wird wieder aus der Investorenperspekive empirisch der Einfluss des Technologiemixes im Erzeugungsportfolio auf die erwartete Rendite von grosen europaischen Energieversorgern untersucht. Es kann gezeigt werden, dass die Erzeugungsstruktur einen signifikanten Einfluss auf die historischen Aktienrenditen der untersuchten Unternehmen hat. Die Ergebnisse liefern einen theoretischen und praktischen Beitrag zur Ermittlung risikoadjustierter Kapitalkosten fur typische Erzeugungstechnologien aus einer Investorenperspektive.